Opplegg om Universet for 4. Klasse 2009

Transkript

1 Opplegg om Universet for 4. Klasse

2 Solsystemet Solsystemet vårt er en del av en galakse som kalles Melkeveien. En galakse er en samling stjerner. I universet finnes det mange galakser. Alle galaksene består av mange stjerner. Rundt noen av stjernene finnes det planeter. Slik er det med vår stjerne som kalles Sola. Rundt Sola finnes det åtte planeter som vi vet om. Vårt planetsystem heter Solsystemet. Solsystemet består av Solen i midten med planetene Merkur, Venus, Jorden (Tellus), Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun i baner rundt. På neste side kan du se de fire innerste planetene i solsystemet; Merkur, Venus, Jorden og Mars, og hvor store de er i forhold til hverandre. De er ganske små og inneholder for det meste metall og stein. 2

3 3

4 På bildet over ser du de fire gassplanetene Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Disse planetene kalles "gasskjemper", og som du kan se, er de forholdsvis store, sammenlignet med Jorden. De er bygd opp av gass. Alle de fire "gasskjempene" har ringer, men ringene til Saturn er de mest kjente. 4

5 Oppgave 1: Lag en forside om Universet i boka di. Svar på spørsmålene under på siden etter. 1. Hvor mange planeter er det i vårt solsystem? 2. Hvilken planet er nærmest Sola? 3. Hvilken planet i vårt solsystem har to måner? 4. Hvilken planet kalles den blå planeten? 5. Hva er solformørkelse? 6. Hva heter den største planeten? 7. Hva heter den minste planeten? (IKKE Pluto) 8. Hva heter den planeten som er lengst borte fra oss? 9. Hva heter den planeten som har de fineste ringene? 10. Hvilket annet navn har jorda? 5

6 Galileo Galilei Galileo Galilei bodde i Italia. Han levde for snart 500 år siden. Galileo syntes stjernene var veldig spennende. En dag fikk han vite at det fantes en kikkert det gikk an å studere himmelen med. Etter en stund laget Galileo en kikkert som var bedre enn alle de andre. Med denne kikkerten gjorde han mange merkelige oppdagelser. Galileo var den første som så fjell på Månen. Han sa også at den polske Kopernikus hadde rett. Alle planetene bevegde seg rundt Sola. Noen ble sinte da de hørte om dette. De nektet å se i kikkerten til Galileo. De trodde ikke på det han fortalte. Planetene Oppgave 2 Svar på spørsmålene i boka di. 1. I hvilket land bodde Galileo Galilei? 2. Hva laget han for å se på himmelen? 3. Hva så han på Månen? 4. Hvorfor ble mange sinte på Galileo Galilei? 6

7 SOLSYSTEMET og UNIVERSET Jorda Jorda er rund som en ball. Gravitasjonskraften holder oss nede på bakken, uansett om vi bor i Norge eller på den andre siden av kloden. Jorda roterer, én runde på ca. 24 timer, derfor har vi dag og natt. Rotasjonen er også grunnen til at Sola beveger seg over himmelen om dagen og stjernene om natten. Jorda går i bane rundt Sola og bruker ca. 365 dager på et omløp. Det at jorda står litt på skrå gjør at dagene har ulike lengde sommer- og vinterstid og at høyden til Sola varierer. På den nordlige halvkule er dagene lengre og Sola høyere i månedene april august sammenliknet med perioden oktober februar. På den sørlige halvkule er det motsatt. 7

8 Atmosfæren til Jorda består hovedsakelig av oksygen og nitrogen Den sprer sollyset og gjør himmelen blå. Den gjør også at stjernene blinker om natta, siden lyset må gå gjennom mange ulike, urolige luftlag. Oppgave 3 Svar på spørsmålene i boka di. 1. Hvor lang tid bruker jorda på en runde rundt seg selv? 2. Hvor lang tid bruker jorda på en runde rundt Sola? 3. Hva heter det som holder oss på bakken? 4. Hva heter de to viktigste gassene i atmosfæren? 8

9 Månen Månen går i bane rundt Jorda. Vi ser alltid samme halvdel av Månen, ettersom den bruker like lang tid på å rotere rundt sin egen akse som på et baneomløp, nemlig 27,3 døgn. Ingen hadde sett Månens bakside før den russiske Luna 3-sonden fotograferte den i Månen reflekterer lyset fra Sola. Når Månen i sitt omløp rundt Jorda står motsatt av Sola på himmelen, er hele forsiden opplyst og vi har fullmåne. I andre stadier av omløpet ser vi en mindre del av den belyste halvsiden vi ser faser. Månefasene skyldes altså ikke at Jorda kaster skygge på Månen. Overflaten er overstrødd med små og store kratre. Tidevannet på Jorda skyldes gravitasjonskraften fra Månen. Formørkelser inntreffer når Sola, Jorda og Månen ligger på linje. Ved en solformørkelse dekker Månen for Sola, sett fra et lite område på Jorda. Under en måneformørkelse kommer Månen inn i jordskyggen (Jorda ligger mellom Sola og Månen). 9

10 Oppgave 4 Svar på spørsmålene i boka di. 1. Hva går Månen i bane rundt? 2. Lyser Månen av seg selv? Skriv hvorfor du mener det? 3. Hva kaller vi det at Månen er forskjellig når vi ser den på himmelen? 4. Når fikk vi første gang se baksiden av Månen? 5. Påvirker Månen ting på Jorden? Sola en aktiv stjerne. NASA Nærbilde av solflekker, tatt med det svenske solteleskopet på Kanariøyene 10

11 Sola Sola er en stjerne, akkurat som de tusenvis andre vi ser som små lysprikker på nattehimmelen. Vår stjerne har åtte planeter og millioner av andre små og store himmellegemer i bane rundt seg. Sola består av gass, nesten bare hydrogen og helium. Den produserer energi fordi det skjer noe som kalles fusjon inne i kjernen. Der er det høy nok temperatur (ca. 15 millioner grader) og trykk til at hydrogenkjerner fusjonerer eller smelter sammen til heliumkjerner. I denne prosessen frigjøres samtidig enormt med energi, deriblant varme og synlig lys. Avstanden til Sola er ca. 150 millioner km. Lyset bruker drøyt 8 minutter til Jorda. Til sammenlikning bruker lyset bare litt over et sekund fra Månen til Jorda. Diameteren er nesten 110 ganger større enn Jordas. De mørke solflekkene er områder som er litt "kaldere" enn resten av overflaten. Temperaturen på soloverflaten er ca grader. 11

12 Alderen til Sola er beregnet til bare 5 milliarder år. Den antas å ha omtrent like lenge igjen å leve før brenselet er oppbrukt og den starter "rød kjempe"-fasen. Advarsel: Se aldri på Sola uten solfilter foran kikkerten eller teleskopet! Oppgave 5 Svar på spørsmålene i boka di. 1. Hva er Sola? 2. Går Sola i bane rundt jorda? 3. Lyser Sola av seg selv? Skriv hvorfor du mener det? 4. Hvor langt er det til Sola (km), og hvor lang tid bruker en solstråle fra Sola til Jorda? 5. Påvirker Sola ting på Jorden? 6. Hva er de mørke flekkene på Sola? 7. Lag 2 faktasetninger om hver av overskriftene på de neste sidene. (Solsystemet, stjerner, galakser, universet, stjernehimmelen og HVORDAN OPPSTÅR NORDLYSET?) 12

13 Solsystemet Solsystemet vårt består av Sola, åtte planeter og millioner av andre himmellegemer, deriblant måner, dvergplaneter, asteroider og kometer. Solsystemet ble til for rundt 4,6 milliarder år siden da en enorm sky av gass og støv trakk seg sakte sammen. Sola ble skapt ut av den tetteste og varmeste delen i sentrum, mens resten av materien fordelte seg utover i et plan pga. rotasjonen. Store steiner tiltrakk seg mindre partikler, og etter noen millioner år med sammenkitting var planetene skapt. Sola og planetene. Objektene er i riktig størrelsesforhold, men avstandene er ikke korrekte. Bilde: NASA 13

14 Planetene er, regnet innenfra: Merkur, Venus, Jorda, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Alle beveger seg rundt Sola i samme retning som Sola selv roterer. De fire innerste planetene kalles steinplaneter og er små sammenliknet med resten. De fire ytterste går under betegnelsen gasskjemper, selv om de egentlig inneholder stoffer i både gass-, væske- og isform. De har ingen fast overflate. Mellom banene til Mars og Jupiter ligger asteroidebeltet et området med titusenvis av små og store stein- og isblokker, som ble til overs etter dannelsen av planetsystemet. Pluto ble tidligere regnet som solsystemets ytterste planet, men defineres nå som dvergplanet. 14

15 Stjerner Stjerner er massive gasskuler, akkurat som Sola. Fusjonsprosesser i sentrum frigjør energi som balanserer gravitasjonskreftene som prøver å presse stjernen sammen. Avstandene til stjernene er svært store, derfor ser de ut som små lysprikker selv med profesjonelle teleskop. Stjerner kommer i mange typer og størrelser: små, store, kalde, varme, røde, gule, blå, unge, gamle, stabile, variable osv. Gule og røde stjerner har kaldere overflatetemperatur enn blå og hvite stjerner. Stjernedannelse starter ved at store hydrogenskyer trekker seg sammen under gjensidig gravitasjonskraft. Når trykket og temperaturen i sentralområdet blir stor nok, typisk etter noen titalls millioner år, antennes fusjonsprosessene som omdanner hydrogen til helium, og en stjerne er født. Vår egen sol ble dannet på samme måte. 15

16 En gjennomsnittsstjerne kan leve stabilt i flere milliarder år før alderdommen melder seg og de ytre gasslagene begynner å utvide seg. I denne rød kjempe-fasen starter nye fusjonsprosesser med tyngre grunnstoffer. Stjernens skjebne avhenger stort sett kun av massen: De letteste svinner bare hen og blir hvite Kattøyetåken (planetarisk tåke). NASA dverger, dvs. kompakte stjernekjerner bestående av nyproduserte, tyngre grunnstoffer. En mellomtung stjerne kaster til slutt av seg de ytre gasslagene og danner en såkalt planetarisk tåke med en hvit dverg i midten. De tyngste fortsetter å fusjonere stadig nye grunnstoffer, Krabbetåken (supernovarest). NASA helt opp til jern. Men da er det stopp: Jernreaksjoner frigir nemlig ikke energi, noe som gir gravitasjonskreftene fritt spillerom. En supernova er uunngåelig. Stjernen kollapser, og på et tusendels sekund komprimeres kjernen til en nøytronstjerne eller et sort hull (se under). De ytre gasslagene blåses utover av kraftige sjokkbølger og danner en stjernetåke. 16

17 Når massive stjerner dør, kan kjernen bli presset sammen til en nøytronstjerne. Den er kun ca. 10 km i diameter, men kan inneholde like mye masse som to soler. En teskje med slikt materiale ville veie like mye som alle menneskene på Jorda til sammen! Et sort hull er ikke et "hull" i ordets rette forstand. Det et uhyre tett objekt, der gravitasjonskraften er så stor at selv ikke lys kan unnslippe. Vi kan derfor ikke se et sort hull, bare observere effektene det har på ting rundt seg. Stjernetåker er en fellesbetegnelse som brukes om enorme gassansamlinger som gjerne er forstadiet eller sluttstadiet til en stjerne. En stjerne blir, som tidligere nevnt, til ved at gasskyer trekker seg mer og mer sammen, noe som i et mellomstadium kan gi en lysende tåke. Sluttstadiene til stjerner innebærer ofte at de ytre gasslagene blåses ut i rommet, og dette resulterer også i lysende tåker. Noen tåker lyser fordi de reflekterer lys fra sterke nabostjerner, mens andre igjen er mørke fordi de blokkerer lyset fra bakenforliggende lyskilder. 17

18 I nærheten av Orions belte finner vi den gulaktige Flammetåken og den mørke Hestehodetåken som danner en vakker silhuett mot en bakenforliggende, rødlysende tåke. Bilde: Robert Gendler Universet bestod opprinnelig for det meste av hydrogengass og litt helium. I stjernenes fusjonsreaktorer blir tyngre grunnstoffer oppbygd, som senere spres ut i rommet når stjernene blir gamle og dør. Universet har altså blitt beriket med stadig flere og tyngre stoffer. Dette er byggesteinene for Sola, Jorda, trærne, dyrene og menneskene. Ja, vi er alle stjernestøv. Stjernehoper er mer eller mindre tette konsentrasjoner av stjerner, med alt fra noen titalls til flere millioner enkeltstjerner.. Pleiadene (åpen stjernehop) og M13 (kulehop). Bilder: Robert Gendler 18

19 Galakser Galakser er enorme frittsvevende stjernesystemer bestående av gass, milliardvis av enkeltstjerner og gjerne et gigantisk sort hull i sentrum. Sola er en av de ca. 200 milliarder stjerner vår egen galakse, Melkeveien, inneholder. Melkeveien er en Melkeveien strekker seg som et svakt, lysende bånd over nattehimmelen. Dette bildet er en 2-minutts-eksponering av Stéphane Guisard. såkalt spiralgalakse. Disse ligner en diskos, med en utbulning i sentrum og lysende spiralarmer med stjerner og gass som strekker seg ut mot kanten. Ettersom vi befinner oss inni galaksen, ser vi den som et bånd over himmelen en mørk og klar natt. I tillegg til spiralgalaksene, har vi to andre hovedtyper: Elliptiske galakser, som er eggformede stjernesystemer uten andre tydelige kjennetegn, og irregulære galakser, som ikke har noen klar symmetri eller form. 19

20 Avstandene til galaksene er enorme. En av våre nærmeste naboer er den store Andromedagalaksen ca. 2,5 millioner lysår unna. (Et lysår en den avstanden lyset tilbakelegger på et år.) De fjerneste galaksene vi kjenner til, ligger flere milliarder lysår unna. Lyset, med en hastighet på km per sekund, har altså reist i mange milliarder år før det ble registrert av astronomenes følsomme teleskoper. Det finnes milliarder av galakser, hver med mange milliarder enkeltstjerner. Det er flere stjerner i universet enn det er sandkorn på alle Jordas strender og ørkener til sammen. Spiralgalakse sett "ovenfra" (NASA), elliptisk galakse (Robert Gendler) og irregulær galakse (Robert Gendler) På samme måte som stjerner av og til er samlet i stjernehoper (se over), kan galaksene danne mer eller mindre tallrike galaksehoper. Melkeveisystemet og Andromedagalaksen er to store medlemmer i Den lokale gruppe, bestående av drøyt 40 små og store enkeltgalakser. Små grupperinger kan igjen være del av såkalte superhoper, som kan telle millioner av galakser. 20

21 Universet I 1929 oppdaget Edwin Hubble at fjerne galakser beveger seg bort fra oss, og jo lenger unna de er, desto større er hastigheten. Dette kan oppfattes som at vi befinner oss i universets sentrum, men det er feil. Galaksene, inkludert vår egen, beveger seg også bort fra hverandre, akkurat som avstanden mellom alle rosinene i en gjærdeig blir større når den heves. Hvis hele universet utvider seg i dag, så må det kanskje ha vært uendelig lite og tettpakket i begynnelsen derav teorien om Big Bang. Big Bang-teorien er vanskelig, men enkelt fortalt sier den at universet dvs. materien, rommet og tiden! ble til i en eksplosjon for omtrent 14 milliarder år tilbake. Teorien har kommet med en rekke forutsigelser, som senere har blitt bekreftet ved observasjoner. Det er ennå mye astronomene ikke forstår, men Big Bang-teorien er den beste teorien vi har i dag for universets skapelse og utvikling. I de senere år har astronomene oppdaget at universet ikke bare utvider seg, men det utvider seg raskere og raskere. 21

22 Stjernehimmelen Alle lysprikkene på nattehimmelen er stjerner, foruten noen få planeter. Alle tilhører vårt eget Melkeveisystem. Andromedagalaksen er det eneste objektet utenfor vår galakse som vi kan se med det blotte øye. Stjernebildene har ingen vitenskapelig betydning. Opp gjennom historien har ulike kulturer knyttet ulike historier og skikkelser til stjernemønstrene. Stjernene ligger i vidt forskjellige avstander fra oss, og fra et annet sted i universet ser stjernehimmelen helt annerledes ut. Stjernene beveger seg rundt i verdensrommet, men fordi avstandene er så store, endrer stjernemønstrene seg for sakte til at vi merker det i vår levetid. Sånn sett kan vi innbille oss at stjernene sitter Stjernene danner sirkelbuer på en langtidseksponering. Den klare lysbuen nær midten er Polarstjernen (eller Nordstjernen). fast på en slags himmelglobus vi betrakter innenfra. 22

23 Stjernene beveger seg over himmelen fordi Jorda roterer. Jordaksens forlengelse markerer himmelens nord- og sørpol. På den nordlige halvkule ser vi stjernene rotere rundt himmelpolen, fra øst mot vest, en omgang på 24 timer. Polarstjernen i Lille bjørn ligger meget nær den nordlige himmelpolen. En meget kraftig meteor Når en støv- eller steinpartikkel fra rommet kommer inn i jordatmosfæren, brenner den opp og danner et lysspor. Dette kalles en meteor eller et stjerneskudd. Stjerneskuddene vi ser på kveldshimmelen skyldes som regel støvpartikler ikke større enn et sandkorn! Hvis partikkelen ikke brenner helt opp, faller den ned på bakken som en meteoritt. 23

24 HVORDAN OPPSTÅR NORDLYSET? Solflekkene er solas "vulkaner". Ut av disse blåses voldsomme mengder ladde partikler i alle retninger. Jorda er et lite mål i rommet, men en del av partiklene blir på sin ferd fanget opp av jordas magnetfelt. Hastigheten på partiklene avhenger av styrken på utbruddet. Mens lyset bruker rundt 8 minutter på den lange reisen, bruker de ladde partiklene rundt 5 jorddøgn. Ved kraftige utbrudd på sola øker farten sterkt, slik at en kan se økning i nordlysaktiviteten rundt 2 døgn etter at utbruddet på sola ble observert. Partiklene blir fanget opp av magnetfeltet rundt jorda og ledes langs magnetbanene inn mot jordoverflata rundt de magnetiske polene. I det partiklene treffer de ytre delene av atmosfæren, oppstår utallige små utladninger. Det er disse utladningene vi ser som nordlys. På den sørlige halvkule skjer det samme, kalt Aurora Australis - sørlys. 24

25 11-årig syklus: Nordlyset varierer med aktiviteten på sola. Ca hvert 11. år er aktiviteten størst. I årene 2000 og 2001 var det en topp i denne syklusen. Årlig syklus: Aktiviteten forandrer seg gjennom året. Høyest aktivitet er det høst og vår - september/oktober og februar/mars. Midtsommers og midtvinters er det noe lavere aktivitet. 27-dagers syklus: Sola bruker rundt 27 jorddøgn på å rotere om sin egen akse. Solflekkaktiviteten er ujevnt fordelt rundt om på sola. Når områder med stor aktivitet er i en slik posisjon at utbruddene derfra blåses i retning jorda, øker nordlysaktiviteten på jorda 2 til 5 døgn seinere. Nordlyset er altså resultatet av den voldsomme aktiviteten på sola. Jordas magnetfelt beskytter oss mot partikkelstormen. Magnetfeltets og atmosfærens kamp mot solstormen kan du betrakte i mørke og klare kvelder. 25

26 Gruppearbeid om Universet Dere skal lage et gruppearbeid. Her har vi laget noen oppgaver. Lag store plakater med svar på den oppgaven gruppen din får utdelt! Finn fakta på nettet. Dag og natt. Solformørkelse. Forklar hvorfor dette skjer. Hva er Månen? Fortell om Månen. Lag en nyhetsreportasje som skal på trykk i avisen. Den kan handle om den første månelandingen, eller nyheter som har vært om verdensrommet i det siste. Ord fra astronomien Lag en liste og forklar alle ordene. For eksempel stjernehoper, galakser, stjerner, planeter etc. kan være lurt å finne ord i dette heftet. Meteoritter, meteorer og stjerneskudd. Hva er det? Og hva er forskjellen? Finn fortellinger fra forskjellige kulturer som handler om verdensrommet. Fortell om Melkeveien? Tegn og fortell om forskjellige stjernebilder vi kan se på himmelen. Lag en oversikt over alle planetene i vårt solsystem. Husk fakta om planetene. Fortell om nordlyset. 26