AST1010 En kosmisk reise

Transkript

1 AST1010 En kosmisk reise Forelesning 8: De indre planetene og månen del 2: Jorden, månen og Mars Generelt om jorden Drivhuseffekt på jorden Generelt om Månen De vikdgste punktene i dag: Tidevann og DdevannskreJer Generelt om Mars Er det liv på Mars? 1

2 Bestemmelse av jordas alder RadioakDve prosesser omdanner et grunnstoff Dl et annet (mer stabilt) Jo mer stoff, jo raskere går prosessen (halveringsdd) Eksempel: 238 U à 206 Pb t = 4.5 x 10 9 år 3 Jordas indre AST1010 Jorda og månen 4 2

3 Vulkanisme og tektoniske plater 5 Jordskorpa fornyes hele 0den AST1010 Jorda og månen 6 3

4 Hot spot- vulkanisme skjer ikke mellom plater, men midt under en plate De varme områder ligger i ro mens plata over beveger seg. Derfor fly`er det vulkanske området seg på jordoverflata. Eks.: Hawaii. Oppbygging av jordskorpa: Mellom plater som driver bort fra hverandre, kommer masse opp fra det indre. Når plater kolliderer folder?ellkjedene seg opp: Alpene, Himalaya og Andes. Nedbry0ng av jordskorpa: Havbunnsplater kolliderer med kon0nenter, skyves under disse, smelter og gir materiale 0lbake 0l mantelen. Jordskorpa er ung! Den skiees ut hele 0den. 8 4

5 Hot spot- vulkanisme 9 Jorda er den eneste planeten i solsystemet med kondnentaldrij (i dag) På de andre indre planetene er hotspot- vulkaner de eneste vulkanene vi finner Vulkansk akdvitet på randen av kondnental- plater er dermed spesielt for jorda 5

6 Jordas magnecelt 11 Jordas magnecelt besky`er oss mot pardkler i solvinden 12 6

7 08/09/17 Nordlyssonen AST1010 Jorda og månen 13 7

8 Planetatmosfærer (repedsjon fra sist) I grove trekk bestemt av forholdet mellom to størrelser: 1. UnnslippingshasDgheten fra planetens tyngdefelt, som avhenger av massen og radien. 2. Gjennomsni`lig bevegelsesenergi Dl gassmolekylene, som avhenger av temperatur og molekylmasse. Jordens atmosfære 78.1 % nitrogen (N 2 ): amu 20.9 % oksygen (O 2 ): amu 0.9 % argon (Ar): amu 0.1 % karbondioksid (CO 2 ): amu h`ps:// v=e7zqmtbwfvs 8

9 Hvorfor er trykket på Venus overflate så høyt? Jordens overflate: 1 atm Venus overflate: ca. 90 atm Det viser seg at Venus atmosfære veier mye mer enn Jordens At CO 2 veier mer enn O 2 og N 2 forklarer ikke en så stor forskjell Begge planetene hadde vulkaner som Dlførte CO 2 Hva skjedde på Jorden som ikke skjedde på Venus? Jordens karbonsyklus Vann og planteliv binder karbon i jordskorpa I Dllegg sender jordens kondnentaldrij de`e ned i jordens mantel Resirkulerer karbon Dlbake Dl jordas indre i stedet for i atmosfæren 9

10 Utviklingen av jordas atmosfære Opprinnelig: Mest hydrogen og helium. For le`e Dl at de blir værende. Sekundær atmosfære fra vulkansk akdvitet: Mye CO 2, lite O 2. Jorda kjøles ned, mye CO 2 blir løst opp i vann, utskilt som karbonater. For 3.3 milliarder år siden kom de første oksygenproduserende bakteriene. Oksygen ble Dlført atmosfæren. Oksygen på bakken reagerte krajig med ammoniakk fra utgassing. Dannet mer nitrogen. Fås også fra UV- bestråling av NH 3. Mer vegetasjon à økt O 2 à ozonlaget som besky`er liv mot UV- stråling à liv på tørt land. 200 millioner år siden: 35 prosent av atmosfæren O 2. Venus vs. Jorda CO 2 tas ikke ut av atmosfæren (ikke hav, planter) Heller ikke kondnentaldrij på Venus i dag Ender opp med en atmosfære av tunge molekyler som tyngdekrajen holder på plass (Dl tross for temperaturen) Jorda kan potensielt ha en tykkere atmosfære enn Venus (større tyngdekraj, lavere temperatur), men her har de tunge molekylene bli` pernet fra atmosfæren (le`ere molekyler har unnsluppet) 10

11 Drivhuseffekt på jorda Ikke like ekstrem som Venus (0.1 % CO 2 i stedet for 96 %) Kaldere overflate bremser drivhuseffekten: Snø og is reflekterer hvi` lys bort fra overflaten (mindre oppvarming) Mye CO 2 lagres i land og hav når overflaten er kaldere Når vi sender CO 2 ut i atmosfæren og varmer opp planeten, blir det mindre snø/is og overflaten frigir lagret CO 2 Resultat: Selvforsterkende effekt (potensiell ubalanse) Kilde: United States Environmental Protection Agency 11

12 Kilde: United States Environmental Protection Agency Drivhuseffekt og psykologi Føre- var- prinsippet: It is interes)ng that this idea that costly ac)ons are unwarranted if the dangers are uncertain is almost unique to climate. In other areas of policy, such as terrorism, nuclear prolifera)on, infla)on, or vaccina)on, some insurance principle seems to prevail: if there is a sufficient likelihood of sufficient damage we take some measured an)cipatory ac)on. KogniDv dissonans: Motviljen mot å ta en ubehagelig virkelighet inn over oss i handlingsendrende øyemed, gjør at vi modifiserer bildet av virkeligheten slik at den fremstår mindre ubehagelig; dermed unngås uønsket arerdsendring. 12

13 Drivhusgasser Hovedsakelig CO 2, metan og vanndamp Både mengde og hvor effekdv den aktuelle drivhusgassen er spiller inn h`ps:// Månen 13

14 Månen sammenlignet med jorden Radius: 27.3 % av jordens Masse: 1.2 % av jordens (Merkur er ca. 4.5 ganger mer massiv) Gjennomsni`lig temperatur: - 20 C (Jorden ca. 15 C pga. atmosfæren) Månens rotasjon Bundet rotasjon: Månens rotasjonsdd er helt lik omløpsdden! OmløpsDd rundt jorden: døgn Rotasjon rundt egen akse: døgn Tilfeldig? AllDd samme side mot oss. Jorden blir også slik (se` fra månen) om år. (Men solsystemet har kun ca år igjen å leve). 14

15 Bundet rotasjon alltid samme side mot jorda TyngdekraJ på månens overflate: ca. 1/6 av jordens h`ps:// S0 15

16 08/09/17 Månens indre AST1010 Jorda og månen 31 Krater Copernicus 16

17 Bombekratre og månekratre Hvor er kratrene på jorda? Atmosfæren: Friksjon bremser og brenner opp meteorer Nyskaping av jordskorpa Erosjon (isbreer, vann, vind) Høyere tyndekraj gir mindre virkning av eksplosjonen 17

18 Rundt 180 kjente kratre på jorda AST1010 Jorda og månen 35 Om alder av skorper Ujevn rate av kraterdannelse høyest i perioden Ddlig i solsystemets historie. Få kratre betyr at skorpa er fornyet, og sier noe om prosesser i planetens eller månens indre (spesielt i fravær av en atmosfære) 18

19 Tidevann skyldes forskjeller i gravitasjonsfelt g= GM/ r 2 Tidevann skyldes forskjeller i gravitasjonsfelt Havbunnen deformeres noe 19

20 Tidevann skyldes forskjeller i gravitasjonsfelt Vannet i havet deformeres mer enn havbunnen Tidevann også fra Solen 20

21 Springflo: Månen og solen på linje Høyvann og lavvann fra begge på samme sted 21

22 Solens Ddevann ca. 2/5 av månens Tidevann % av måne à jord måne à jord 100% sol à jord ca. 41% jord à måne ca. 3300% sol à måne ca. 17% Formel (ikke pensum): Δ h 1 2 = 3/2 M 1 / M 2 R 2 4 / r

23 Nippflo: Månen og solen i re` vinkel Hvorfor høyvann på baksiden? 23

24 TyngdekraJ fra månen (svakere på økt avstand) TyngdekraJ fra solen (svakere på økt avstand) 24

25 Mindre månegravitasjon på baksiden enn jordas sentrum: Havbunnen vil bort fra sentrum (men er fast) Vannet i havet er lexere å forme (flytende), og løeer seg i forhold 0l havbunnen Månens bevegelse rundt jorda gir li` mer enn 12 Dmer mellom to høyvann som følger e`er hverandre AST Kopernikus Dl Newton 50 25

26 Roche- grensen: Der DdevannskreJene blir så sterke at satelli`en rives i stykker RepeDsjon h`ps:// 26

27 Månefaser Måneformørkelser Totale og delvise måneformørkelser. Måneformørkelser bare ved fullmåne!... men ikke ved alle fullmåner. 27

28 Månen kan passere over eller under jordskyggen, idet banen heller 5 o Solformørkelser bare ved nymåne 28

29 men ikke ved alle nymåner! Anbefalt video om formørkelser h`ps:// 29

30 Dannelse av månen: Kollisjonsteorien AST1010 Jorda og månen 59 Serie viser sekvens fra kollisjon Dl månen er dannet. Bygger på numerisk beregning. Prosessen kan være rask tar under e` år. AST1010 Jorda og månen 30

31 Film om Theia h`ps:// Mars 31

32 Mars sammenlignet med jorden Radius: 53.2 % av jordens Masse: 10.7 % av jordens OmløpsDd rundt solen: 1.88 år 1 døgn på Mars er 24.7 Dmer Gjennomsni`stemperatur: - 65 C TyngdekraJen på Merkur og Mars Solen Merkur Venus Månen Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Masse (jordmasser) Radius (jordradier) Rotasjons0d (jordddøgn) Omløps0d (jordår) Store halvakse (AU) (29/3) (13/8) Banefart (km/s) Diskusjon: Hvordan kan Mars ha samme tyngdekraj som Merkur? Mars er jo dobbelt så massiv! Tyngdeakselerasjon: g=g M/ r 2 Det viser seg at 0.055/ = 0.107/ Mars har så stor radius at det veier opp for den ekstra massen Temperatur (C, snix) TyngdekraE (% jordens)

33 Panoramabilder fra Mars h`ps:// mars Mars: topografisk kart av overflaten AST De indre planetene 66 33

34 Olympus Mons ( m høyt) AST De indre planetene 67 Ne`verk av elver og sideelver AST Vann, liv og atmosfærer 68 34

35 Finnes det flytende vann på Mars i dag? 35

36 Rennende vann på Mars Phobos og Deimos 72 36

37 08/09/17 Liv på Mars? Vann kan ikke eksistere i lengre Dd i flytende form på overflaten i dag. Tynn atmosfære og fravær av magnecelt betyr manglende besky`else mot skadelig stråling. Lite trolig at det finnes liv der nå. Men vi har mange indikasjoner på at det fantes vann på overflaten før, og at atmosfæren var tykkere. Mars kan ha vært beboelig Ddligere Ill. Kevin Gill (h`ps://plus.google.com/+kevingill) 37