ASTROFYSIK

Länge trodde man att jorden stod stilla och befann sig i centrum av universum. Månen, planeterna, solen och de andra stjärnorna ansågs röra sig runt jorden. På 1600-talet hade man så mycket beräkningar och observationer, att man kunde kontatera att det är tvärt om. Den gamla geocentriska världsbilen (jorden i centrum) övergavs för den heliocentriska världsbilden (solen i centrum).

Universum

Kunskapen om universum ökar för varje dag, men vi vet fortfarande ganska lite om den ofantligt stora rymden. Vi vet till exempel inte om det finns ett slut eller om universum är oändligt stort. 

Den teori som idag bäst beskriver universums uppkomst kallas för Big Bang. Man tänker sig där att all materia som finns i universum en gång var samlad i en enda liten kompakt punkt, men den exploderade kort efter att den bildades. Denna explosion skedde för 20 miljarder år sedan och det tog några hundra miljoner år innan de första stärnorna och galaxerna bildades.

Novor

En stjärna har en livslängd på många miljarder år. När vätet för kärnreaktionerna tar slut, sväller stjärnan upp och blir en röd jättestjärna. Stora stjärnor kommer då att bli instabila och explodera. Vissa explosioner är så kraftiga att de kan ses på dagen. Detta kallas en supernova. Detta är ett mycket ovanligt fenomen.

Nebulosor

Detta är gasmoln i rymden som inte är tillräckligt täta för att de skall bilda stjärnor eller planeter. De flesta nebulosor går inte att se, men en del av dessa gasmoln ligger tillräckligt nära en stjärna för att de skall bli upplysta och därmed synliga för oss. 

Svart hål

När en stjärna dör, kan ett svart hål uppstå på grund av att trycket i dess inte sjunker. Materien kommer då att bli så samman-pressad att gravitationen ökar till så enorma nivåer att att inte ljus kan ta sig ut. Ett svart hål kan därför bara upptäckas genom att det suger åt sig ljus och materia från omgivningen.

Galaxer

Stjärnorna i rymden befinner sig mycket långt ifrån varandra, men de är ändå samlade i galaxer. Vi befinner oss i galaxen Vintergatan, som består av många miljarder stjärnor och som har en diameter på cirka 100 000 ljusår. Man har upptäckt över en miljard galaxer i universum.

Avstånd

Avstånden i universum är så oerhört stora att de kan vara svårt att förstå. Vi mäter dessa avstånd i ljusår, som är den sträcka som ljuset färdas på ett år. Ljusets hastighet är 300 000 km per sekund, så detta är ett mycket stort avstånd. Den närmaste stjärnan, förutom solen, ligger 4,3 ljusår bort. Om vi skickar en ljussignal eller radiosignal dit, skulle det alltså ha 4,3 år för signalen att komma fram. Om denna stjärna helt plötsligt skulle slockna, tar det 4,3 år innan vi märker det.

Stjärnor och stjärnbilder

Det finns många olika typer av stjärnor, både när det gäller storlek, färg och ljusstyrka. Stjärnorna uppstår när de stora mängderna vätgas som finns i universum samlas till enorma klot. När dessa gasklot blir tillräckligt stora gör gravitationen att de blir så varma (cirka 10 miljoner grader) att det startar kärnreaktioner där väteatomerna slås samman till heliumatomer (fusion) vilker ger den energi som strålar ut från stjärnan. Vi ser detta som ljus och värme.

För att man lättare skall kunna hålla koll på stjärnhimlen har man sedan lång tid tillbaka sorterat dem i stjärnbilder. Eftersom jorden rör sig både runt sin egen axel och runt solen, ser vi inte samma stjärnor varje natt och många stjärnor som syns från Sverige kan inte ses från Australien.

Att se på stjärnor och planeter

Traditionellt, var det teleskop som öppnade upp vår kunskap om rymden. Idag studerar vi universum på andra sätt, främst genom att analysera radiosignaler. För oss amatörer finns det idag många hjälpmedel för att lära sig mer om galaxer, stjärnor och planeter. Till höger har du en av de gratisappar som finns.

Star Walk är en app för mobiltelefoner och plattor. Den är gratis. Mycket enkel användning – du håller bara mobilen eller plattan mot himlen så ser du direkt vad det är som finns där. Bilden kan zoomas och med tryck på ett objekt får du fram mer information. Funktionen  Sky Live ger dig information om kommande händelser.

Vårt solsystem

Planeter

Vårt solsystem, med en ganska liten stjärna och planeter som omger den, bildades för ungeför 5 miljarder år sedan. Eftersom planeter inte sänder ut något eget ljus, är det svårt att upptäcka planeter runt andra stjärnor men med tanke på hur många stjärnor det finns i universum är det sannolikt att det finns många andra solsystem som liknar vårt.

Planeterna i vårt solsystem kan delas upp i de inre planeterna – Merkurius, Venus, Jorden och Mars – som är lika varandra i uppbyggnad. De liknar Jorden i det att de är relativt små, har hög densitet och en hård yta. De yttre planeterna, eller gasjättarna är Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus. Dessa är betydligt större än de jordliknande planeterna och består mest av gas. De har också många månar. Tidigare räknades Pluto som en planet, men man anser idag att de är en stor asteroid efersom den skiljer sig så mycket från alla andra planeter.

Merkurius

Detta är den planet som befinner sig närmast solen och det är den minsta planeten. Merkurius har ingen atmosfär och eftersom den får mer än 6 gånger så mycket energi från solen som Jorden blir det stora temperaturskillnader mellan dag och natt – mellan +450° C och -180° C. Ytan på Merkurius ser ut ungefär som på Månen med många spår efter meteoriter.

Det är svårt att se Merkurius eftersom den ligger så nära Solen. Det är bara vid skymning eller gryning man kan ha chans att se den.

 

Venus

Venus påminner en del om jorden när det gäller storlek och densistet, men det skulle inte gå att bo där – atmosfären är mycket tätare än på Jorden och består till största delen av koldioxid och temperaturen ligger konstant strax under +500° C. Ytan är hela tiden täckt av moln, men med hjälp av rymdsonder har man sett att den är uppbyggd ungefär som på Jorden (fast utan hav).

Venus är den planet som är lättast att se. Den kallas för Morgonstjärnan eller Aftonstjärnan eftersom den kan tydligt ses vid gryning eller skymning.

Mars

Mars är bara hälften så stor som Jorden, men det är den planet som är mest intressant att åka till. Temperaturskillnaderna på Mars är mellan +25° C på dagen och ner till -80°C på natten, alltså temperaturer vi kan hantera. Mars har en tunn atmosfär av koldioxid, men det för lite för att få samma växthuseffekt som på Jorden. 

Mars är lätt att se eftersom den befinner sig längre från Solen än Jorden. Den tydligt röda färgen gör också att den är lätt att urskilja.

Jupiter

Detta är den största planeten i vårt solsystem och den har en massa som är större än alla andra planeter tillsammans. Den består, som alla de andra gasjättarna till största delen av gas och har därför ingen fast yta. 

Jupiter kan lätt ses en klar natt utan kikare, med en kikare kan man se Jupiters fyra största månar – Ganymede, Callisto, Io och Europa. Det var dessa som Gallileo studerade när han kunde visa att det är planeterna som rör sig runt Solen, precis som Kopernicus och Kepler beräknat.

Saturnus

Saturnus är en mycket speciell planet. Den har så många månar och andra fasta partiklar, troligtvis smutsig is, att det ser ut som att den omges av ett stort antal ringar. I övrigt är Saturnus mycket lik Jupiter i uppbyggnad. Även om Saturnus massa är nästan 100 gånger så stor som Jordens är dess densistet lägre än för vatten. Om vi kunde tillverka ett tillräckligt sort badkar och fylla det med vatten, skulle alltså Saturnus flyta i det!

Om man vet var man skall titta, kan man se Saturnus utan kikare, men med en bra kikare går det att även ana ringarna.

Uranus och Neptunus

Dessa två planeter befinner sig långt från Jorden att det krävs ett teleskop för att man skall kunna se dem. De är också gasplaneter och ungefär lika stora – men betydligt mindre än Jupiter och Saturnus.

Asteroider

Dessa kallas även småplaneter och kan beskrivas som mer eller mindre jämna klippblock som finns i rymden. De flesta asteroiderna finns i det stora utrymmet mellan Mars och Jupiter, men det finns även ett liknande bälte utanför Neptunus bana. Det finns tusentals identifierade och namngivna asterioder. 

Meteorer och meteoriter

Rymden i vårt solsystem är fullt av grus och småstenar. När dessa träffar Jordens atmosfär bromsas deras hastighet upp så mycket att de börjar glöda. Vi ser detta som plötsliga ljusfenomen på himlen som kallas för stjärnfall med det är meteorer. Kommer en sådan meteor ner på jordytan, kallas den meteorit.

Kometer

En komet kan beskrivas som en stor och smutsig isklump som rör sig ute i rymden. Kommer den tillräckligt nära solen smälter en del av isen och syns som en svans bakom kometen. Denna är alltid riktad bort från solen. En del av kometerna kommer regelbundet, men de flesta kommer oväntat eftersom de inte syns förrän de kommer nära solen.

Jorden

Jorden (Tellus) är en mycket speciell planet i universum. Det är den enda planet vi känner till som har en atmosfär med syre, hav av vatten och som har liv. Med tanke på hur stort universum är det dock sannolikt att det finns fler planeter som ser ut som jorden där det finns någon form av liv.

Växthuseffekten gör också att temperaturen här är förhållandevis hög och jämn. Vi har en medeltemperatur på jorden som är cirka 15° C, med ett spann mellan -80° C och +60° C.

 

Årstiderna

Jorden snurrar runt sin egen axel ett varv på ett dygn. Eftersom jorden lutar mot denna axel (23,5°), samtidigt som vi rör oss runt solen på ett år, kommer solens strålar att träffa jordytan ojämnt.  Detta ger upphov till både olika klimat beroende på hur långt från ekvatorn man befinner sig och till årstidsvariationer i både temperatur och dygnets längd. 

Det känns kanske lite konstigt, men jorden befinner sig faktiskt närmast solen på vintern. Vid två tillfällen på året har jordens lutning ingen inverkan på läget mot solen. Då är dag och natt ungefär lika långa på alla platser på jorden. Detta kallas för vårdagjämning och höstdagjämning. Dessa tillbrukar inträffa runt den 20 mars respektive den 20 september.

Vinter på norra halvklotet

Vår- och höstdagjämning

Sommar på norra halvklotet

Tidzoner

Jorden snurrar mot öster med ett varv på på ett dygn. Ett varv motsvarar 360°, så detta innebär 15° på en timme. För att man skall kunna ange tiden på rätt sätt måste man därför dela upp jorden i olika tidszoner. Dessa följder grovt 15° med början i Greenwich utanför London (kallad nollmeridianen). För att det skall bli enklare med tidtabeller och arbete, har man bestämt vad tiden skall vara i olika länder eller regioner.

För att detta system skall fungera, måste man också bestämma var dygnet skall börja och sluta. Man har bestämt den meridian som motsvarar 180° och kallas för datumgränsen. Denna ligger i Stilla havet där det inte bor speciellt många människor. Om man är ute och reser måste man vara medveten om detta eftersom det kan ställa till problem. Åker man västerut över datumgränsen måste man därför öka ett dygn. Åker man österut vinner man istället ett dygn.

Månen

En planet är en himlakropp som rör sig runt en stjärna. En måne är en himlakropp som rör sig runt en planet. Detta kallas även för en satellit. Det finns alltså många månar i vårt solsystem, men när vi säger månen menar vi oftast den måne som snurrar runt jorden. Vår måne har ingen atmosfär alls så temperaturen på ytan variaer mellan +150° C och -150°C. 

Månen ligger ungefär 380 000 km från jorden och den rör sig i en nästan cirkelformad bana runt jorden på drygt 27 dygn. Den vänder samma sida mot jorden hela tiden, så den har ingen egen rotation.

Det är lätt att studera månen. Med en vanlig kikare kan man se att månytan är mycket varierad, med berg och djupa dalar. Det som är mest utmärkande är alla de kratrar som finns efter meteoritnedslag.

Månens faser

Månen varierar i utseende på himlen från natt till natt. Detta beror på att ljuset från solen faller olika på den.

Förmörkelser

Solen, jorden och månen befinner sig oftast inte i linje med varandra, men ibland händer det. Då kan jorden och månen skugga varandra under en kort tid.

Solförmörkelse kallas det när månens skugga träffar jorden. Eftersom månen är mycket mindre än jorden kommer bara en liten en del av jorden att råka ut för en total förmörkelse. Runt om märker man att det blir lite mörkare än normalt. 

Tidvatten

Alla himlakroppar hålls på plats av den dragningskraft som finns mellan dem. Månens dragningskraft är inte så stor, men eftersom den befinner sig så nära jorden påverkar den vattnet i våra hav. Solen är mycket större, men befinner sig så långt bort att solens dragningskraft inte påverkar haven lika mycket som månen. Runt Sveriges kuster märker vi inte av detta så mycket, men på många platser på jorden kan skillnaderna vara många meter. Resultatet av dragningskraften från månen och solen blir att vattnet dras ditåt och blir då högvatten i detta område på jorden, men det blir också högvatten på motsatt sida. Ibland drar månen och solen åt samma håll. Då blir det extra högt högvatten som kalls för springflod. Det omvända inträffar också – alltså att månen och solen drar åt olika håll. Då blir skillnaden mellan lågvatten och högvatten inte så stor. Detta kallas nip eller nipflod.

Högvatten. Doelan, Frankrike.

Lågvatten. Doelan, Frankrike.

Övningsuppgift

Som vi konstaterat, är avstånden i universum är enorma. Vårt soslsystem är lite mer greppbart. Avståndet från jorden till solen är cirka 8 ljusminuter – till nästa närmaste stjärna är det 4,3 ljusår. För att du skall få en uppfattning och storlekar och avstånd i vårt solsystem skall du göra en modell lite mindre skala. Utgå från att jorden är lika stor som en pingisboll. Räkna sedan ut storleken på solen och de andra planeterna i samma skala. Gör samma sak med avstånden mellan planeterna och solen.