Romfart - verdensrommet9.-10. januar 2007 Kjartan Olafsson

Smått og stort i naturen

10-15 10-10 10-5 100 105 1010 1026 m1015 1020

Protonets

diameter

Yttergrensentil det synlige univers

10-37

Hva er ute i rommet og hva er verdt å undersøke?

• Det jordnære rommet• Vårt solsystem• Vanlige, uvanlige og ekstreme stjerner• Strukturer i verdensrommet – galakser og galaksehoper• Signaler fra rommet• Fjernmåling vs. in situ-målinger, bakkeobservasjoner vs.

rombaserte observasjoner• Betingelser for liv i universet – hvilke faktorer gjør Jorden

beboelig?

Vanlige måleenheter i rommet:

• Astronomisk enhet: 1 AU = 150 · 109 m, gjennomsnittsavstanden mellom solen og jorden.

• Lysår: 1 ly = 9,5 · 1015 m• Parsec: 1 pc = 3,26 ly, avstanden fra jorden til en stjerne

som har trigonometrisk parallaks 1 buesekund på et halvt år

Det nære verdensrommet

Viktige områder i det jordnære rommet:• Ionosfæren – den midlere og øvre atmosfære i

høydeintervallet ca. 60 – 500 km• Magnetosfæren – den delen av rommet hvor Jordens

magnetfelt gjør seg gjeldende• Solvinden – en kontinuerlig, men variabel, strøm av

ladete partikler fra Solen

Spesielle kjennetegn: • Gassen i det jordnære rommet er helt eller delvis ionisert, d.v.s. et plasma

• Magnetiske og elektriske felt styrer de fleste fysiske prosesser i plasmaet

Spesielle fenomen

SolutbruddNordlysutbrudd

Solutbrudd og nordlysutbrudd – sammenheng?

Romværet kan ha innvirkning på samfunnet

Solen er en ganske vanlig stjerne i sin beste alder

• Alder: ca. 5 milliarder år, har ca. 5 milliarder år igjen

• Energikilde: Hydrogenfusjon i kjernen

• Ganske stabil strålingseffekt, ca. 4·1026 W

• Materien i Solen er ionisert• Inneholder en del tunge

grunnstoffer, altså er Solen laget av resirkulert materiale

Hertzprung – Russel diagrammet

Solen

Uvanlige og eksotiske stjerner

• Røde og gule kjempestjerner• Hvite dverger• Novaer og supernovaer – kan lyse med 105-1010 ganger

solens lysstyrke i noen dager• Nøytronstjerner• Pulsarer – sannsynligvis raskt roterende nøytronstjerner• Variable stjerner – lysstyrken varierer med en periode fra

noen timer til noen år. Noen av disse har en klar sammenheng mellom lysstyrke og periode – kan brukes til å måle avstanden til andre galakser

• Sorte hull

• Det finnes ca. 100 milliarder galakser i det synlige univers. • I en typisk galakse er det mellom 107 og 1012 stjerner.• I Melkeveien finnes det ca. 100 milliarder stjerner.

I en større sammenheng….

Forskjellige galaksetyper

Galaksehoper og supercluster

• Galaksehoper inneholder inntil 50 galakser

• Superclustere kan ha en utstrekning på over 100 millioner lysår og ser ut for å være de største strukturene i universet.

Hvordan måles avstander i rommet?

• I solsystemet: Med radar• Nabostjerner ut til ca. 500 lysår: Trigonometriske prallaksmålinger• Rotasjonshastigheten til spiralgalakser er knyttet til lysstyrken:

L ≈ konstant · v4

Standard lyskilder:• RR-Lyrae (variable stjerner): I vår egen galakse• Chepeider (variable stjerner): Galakser ut til ca. 100 millioner lysår• Type Ia supernovaer: Fjerne galakser

Fjerne galaksehoper: Rødforskyvning og Hubbles lov om universets ekspansjon: v = H0· D der Hubbles konstant H0≈ 21 km/s per million lysår

Hvilke signaler bringer oss informasjon fra rommet?

• Elektromagnetiske bølger – synlig lys, ultrafiolett, røntgenstråling, gammastråling, infrarød stråling, radiobølger.

• Kosmisk stråling – energirike atomkjerner og sterkt ioniserte atomer.

• De eneste tilgjengelige materialprøvene fra kilder utenfor Jorden kommer fra Månen.

• Robotundersøkelser av steinprøver på landingsplasser påVenus, Månen og Mars.

• In situ målinger av atmosfæreparametre foretatt under landing på Venus og Titan.

• In situ målinger av magnetfelt og ladete partikler er utført av romsonder som har fløyet forbi alle planetene unntatt Pluto.

Informasjonen fra rommet utenfor solsystemet kommer i hovedsak via elektromagnetisk stråling

In situ målinger fra områder godt utenfor vårt solsystem kan ikke bli utført!!!

Romfart - verdensrommetSmått og stort i naturenHva er ute i rommet og hva er �verdt å undersøke?Vanlige måleenheter i rommet:Det nære verdensrommetViktige områder i det jordnære rommet:Spesielle fenomenSolutbrudd og nordlysutbrudd – sammenheng?Romværet kan ha innvirkning på samfunnetSolen er en ganske vanlig stjerne i sin beste alderHertzprung – Russel diagrammetUvanlige og eksotiske stjernerI en større sammenheng….Forskjellige galaksetyperGalaksehoper og superclusterHvordan måles avstander i rommet?Hvilke signaler bringer oss informasjon fra rommet?Informasjonen fra rommet utenfor solsystemet kommer i hovedsak via elektromagnetisk strålingIn situ målinger fra områder godt utenfor vårt solsystem kan ikke bli utført!!!