KOSMOS. 9: Stråling fra sola og universet Figur side 267. Den øverste bølgen har lavere frekvens enn den nederste. Bølgelengde Bølgetopp.

Transkript

1 9: Stråling fra sola og universet Figur side 267 Bølgelengde Bølgetopp Bølgeretning Bølgelengde Bølgetopp Lav frekvens Bølgelengde Høy frekvens Tid (s) Den øverste bølgen har lavere frekvens enn den nederste.

2 9: Stråling fra sola og universet Figur side 268 Oversikt over de viktigste begrepene som har med bølger å gjøre. Størrelse Forklaring Illustrasjoner og eksempler Bølge Forplantning av en svingebevegelse. I dagligtale sier vi at en bølge brer seg. Vannbølger, lydbølger, bølger fra ekkolodd og lysbølger. Tid Svingebevegelse En regelmessig bevegelse av noe fram og tilbake eller opp og ned. Kalles også en periodisk bevegelse. Pendel som svinger, gitarstreng som vibrerer. En svingning Én enkelt bevegelse fram og tilbake eller ned og opp igjen. På én svingning forflytter en bølgetopp seg en bølgelengde. Tid Bølgelengde Avstanden mellom to bølgetopper. En bølgelengde En bølgelengde Tid Frekvens Tallet på svingninger per sekund, det vil si hvor mange bølgetopper som passerer et punkt per sekund. Radiobølger og varmestråling har lav frekvens; UV-lys og røntgenstråling har høy frekvens. Tid

3 9: Stråling fra sola og universet Figur side 269 ENERGI Frekvens (Hz) Bølgelengde (m) Synlig lys Ultrafiolett stråling Infrarød stråling Gammastråling Røntgenstråling Mikrobølger Radiobølger 400 nm 800 nm Fiolett Indigo Blått Grønt Gult Oransje Rødt Det elektromagnetiske spekteret deler vi inn i forskjellige typer av bølger etter bølgelengdene. Den synlige delen av spekteret er forstørret og viser regnbuefargene rød, oransje, gul, grønn, blå indigo (= blåfiolett) og fiolett. Huskeregel: ROGGBIF.

4 9: Stråling fra sola og universet Figur side 271 Energi 1) 2) 3) E 1 E 1 E 1 EM-stråling E 2 E 2 E 2 Figuren viser et hydrogenatom som tar opp (absorberer) energi. Et elektron blir da sparket opp på et høyere energinivå (atomet blir eksitert). Denne energien blir avgitt når elektronet går tilbake til et lavere energinivå, og atomet sender da ut EM-stråling.

5 9: Stråling fra sola og universet Figur side 272 Infrarød stråling Synlig lys i blålig del av emisjonsspekteret Synlig lys i rødlig del av emisjonsspekteret E 5 E 4 E 3 E 2 E 1 + UV-bølger Figuren viser hvordan man tenker seg at forskjellige typer EM-stråling kan komme fra et hydrogenatom. Elektronet kan bringes til flere mulige energinivåer. Elektroner som går tilbake til E1, sender ut UV-bølger. Elektroner som går tilbake til E2, sender ut bølger i den synlige delen av spekteret, og elektroner som går til E3 og E4, sender ut infrarød stråling.

6 9: Stråling fra sola og universet Figur side 273 Fenomen Type elektromagnetisk stråling Beskrivelse Foregår Drivhuseffekt Langbølget (infrarød) stråling Stoppes delvis av klimagassene i atmosfæren på vei ut fra jorda. Det gir en naturlig gjennomsnittstemperatur på jorda som gir grunnlag for liv. Ozonlag Ultrafiolett stråling (UV-stråling) UV-stråling stoppes av oksygen og ozon i atmosfæren på vei inn mot jorda. Nordlys Synlig lys Oppstår når ladde partikler fra sola treffer molekyler i jordas atmosfære slik at de blir eksitert og sender ut lys. Karbondioksid tas opp og frigjøres ved jordoverflaten. I likhet med de andre klimagassene i lufta er konsentrasjonen størst nærmest jordoverflaten. Ozonlaget befinner seg i hovedsak mellom 10 og 25 km over jordas overflate. Nordlys forekommer helt i ytterkant av jordas atmosfære, ca. 100 km over bakken. Stråling fra verdensrommet Elektromagnetisk stråling fra hele spekteret Stråling fra sola og andre lysende objekter. Kan fortelle oss mye om forhol- Utenfor jordas atmosfære, fra ca. 120 km over bakken. dene i universet.

7 9: Stråling fra sola og universet Figur side 275 Atmosfærens betydning for livsvilkårene på jorda Nitrogen, oksygen og karbondioksid, samt vann Er viktige gasser for livet på jorda. I fotosyntesen brukes CO 2. Nitrogen i atmosfæren er en viktig kilde til dannelsen av aminosyrer hos mange planter. Oksygen er nødvendig for celleåndingen. Naturlig drivhuseffekt Bringer temperaturen opp fra 18 grader til 14 grader. Utjevner temperaturforskjeller mellom natt og dag. Beskyttelse Meteoroider fra verdensrommet Danner et filter mot farlig UV-stråling farlig kosmisk stråling De fleste meteoroider brenner opp i atmosfæren og gjør derfor ikke skade på bakken.

8 9: Stråling fra sola og universet Figur side 276 EM-stråling Varmestråling Klimagasser

9 9: Stråling fra sola og universet Figur side 277 Avvik fra gjennomsnittet (i C) 0,6 0,4 0,2 0 0,2 0, År Kilde: climate4you.com Figuren viser temperaturutviklingen på jorda sammenliknet med et gjennomsnitt for årene Vi ser at også naturlige svingninger gjør seg gjeldende. Bunnpunktet i 1992 skyldes vulkanen Pinatubos utbrudd i Store mengder aske i atmosfæren stoppet deler av strålingen fra sola som skal varme opp jordoverflaten. Toppunktet i 1998 skyldtes endringer i en varm havstrøm i Stillehavet kalt El Niño. Det samme gjentok seg i 2015/2016, og dette forsterket den allerede økende temperaturen.

10 9: Stråling fra sola og universet Figur side 278 UV-A UV-B Døde hudceller Levende hudceller UV-A går lenger ned i huden enn UV-B. UV-B er mer energirik, og det er denne strålingen som gjør oss solbrent. Er det sunt å sole seg? Minus Hudkreft Aldring av huden Solbrenthet Svekking av immunsystemet Øyeskader Pluss Dannelse av D-vitamin Velvære Solbrun Er det sunt å sole seg?

11 9: Stråling fra sola og universet Figur side Lite Høydefordeling av ozon Høyde (km) Mye 10 5 Lite Stratosfære Troposfære Fordelingen av ozon i forskjellige høyder i atmosfæren

12 9: Stråling fra sola og universet Figur side 280 UV-stråling deler noen av oksygenmolekylene i to oksygenatomer. Ozon både dannes og brytes ned ved hjelp av ultrafiolett stråling. Når et oksygenatom treffer et oksygenmolekyl dannes et ozonmolekyl. Ozonmolekylet absorberer UV-stråling. Det dannes et oksygenmolekyl og et oksygenatom. UV-A UV-B UV-C Ionosfæren Mesosfæren Stratosfæren Mest ozon Troposfæren Jorda 50 km 25 km 10 km Mye av den ultrafiolette strålingen blir stoppet av ozonlaget.

13 9: Stråling fra sola og universet Figur side 283 Fakta om sola Størrelse Diameter på 1,4 millioner km, som tilsvarer 109 ganger diameteren til jorda. Temperatur på overflaten 5500 C Temperatur i sentrum 15 millioner C Alder Forventet gjenværende levetid 4,5 milliarder år 5 milliarder år Sammensetning av stoffer Hydrogen 74 %, helium 25 %, andre grunnstoffer 1 % Plasma Energiproduksjon Solvind Solflekker I gassene i sola er elektronene revet løs fra atomene, slik at de blir ionisert. Denne stofftilstanden kalles plasma. Hydrogen fusjonerer til helium og frigjør kjerneenergi. Partikkelstrøm av protoner og elektroner. Kraftige og ustabile magnetfelter skaper områder med lavere overflatetemperatur (ca C) og bidrar til eksplosjoner på overflaten. Da blir det sendt ut solvind.

14 9: Stråling fra sola og universet Figur side 284 Jordas magnetfelt

15 9: Stråling fra sola og universet Figur side 285 Nordlys Sola Solvind Sørlys Magnetfelt Solvinden består av protoner, elektroner og heliumkjerner. Magnetfeltet er tettere på jordas solside enn på skyggesiden. Partiklene i solvinden blir lettere fanget inn i det utstrakte magnetfeltet på skyggesiden og styres ned mot polområdene. Her får vi nordlys og sørlys når solvindpartiklene treffer atomer og molekyler i atmosfæren.

16 9: Stråling fra sola og universet Figur side 287 Hydrogen Helium Linjespekter til hydrogen og helium. En stjerne består hovedsakelig av ¾ hydrogen og ¼ helium.

17 9: Stråling fra sola og universet Figur side 288 Lys med noen bestemte bølgelengder Glødende hydrogengass Prisme, fargene splittes opp E 5 E 4 E 3 E 2 E 1 + Linjespekter Varm, glødende hydrogengass sender ut lys med bestemte bølgelengder. Dette lyset kan vi splitte opp ved hjelp av et prisme. Vi får et linjespekter der linjene tilsvarer bølgelengdene i lyset som hydrogenatomene sender ut. 74 % hydrogen 25 % helium 1 % andre grunnstoffer Ved hjelp av linjespektre har astronomene funnet ut mye om solas sammensetning av grunnstoffer.

18 9: Stråling fra sola og universet Figur side 289 Strålingstetthet Blåhvit stjerne med temperaturen C Gul stjerne med temperaturen 6000 C Rød stjerne med temperaturen 3000 C Bølgelengde Blå farge Rød farge Når temperaturen til lyskilden øker, blir kurven høyere og forskjøvet mot venstre.

19 9: Stråling fra sola og universet Figur side 290 Betelgeuse 429 lysår Bellatrix 243 lysår Mintaka Alnitak 920 lysår 830 lysår Alnilam 1360 lysår Saiph 725 lysår Rigel 780 lysår Stjernebildet Orion består av stjerner med forskjellig avstand til jorda.

20 9: Stråling fra sola og universet Figur side 291 A M B U L A N S E Dopplereffekten. Lyden fra sirenen høres lysere ut når ambulansen kommer mot oss, fordi lydbølgene blir klemt sammen foran ambulansen. På figuren ser vi bevegelsene til en galakse sett fra siden. De blå områdene beveger seg mot oss (lyset er blåforskjøvet). De røde områdene beveger seg bort fra oss (lyset er rødforskjøvet). Dette viser at galaksen roterer. Farten er størst nær sentrum.

21 9: Stråling fra sola og universet Figur side 292 Strikk cm 20 cm cm 30 cm På figuren ser du tre nummererte kuler som henger på en strikk. Legg merke til at kule nr. 3 fjerner seg mer fra kule nr. 1 enn det kule nr. 2 gjør når vi strekker strikken ut. Det er fordi kule nr. 3 er lenger borte. Kule nr. 2 har beveget seg 5 cm, mens kule nr. 3 har beveget seg 10 cm.

22 9: Stråling fra sola og universet Figur side 295 Størrelser Bølge Svingebevegelse Svingning Bølgelengde Frekvens Hz Forklaringer Hyppigheten til svingningene: Antall svingninger per sekund er det samme som antall bølgetopper som passerer et punkt per sekund. En regelmessig bevegelse av noe fram og tilbake eller opp og ned. Kalles også en periodisk bevegelse. (Periodisk betyr noe som gjentar seg.) Måleenhet til frekvensen Forplantning av en svingebevegelse. I dagligtale sier vi at en bølge brer seg. Én enkelt bevegelse fram og tilbake, ut og inn eller opp og ned. Avstanden mellom to bølgetopper

23 9: Stråling fra sola og universet Figur side 296 UV-A UV-B Døde hudceller Levende hudceller

24 9: Stråling fra sola og universet Figur side 297 A M B U L A N S E

25 9: Stråling fra sola og universet Figur side 298 Strålingstetthet Blåhvit stjerne med temperaturen C Gul stjerne med temperaturen 6000 C Rød stjerne med temperaturen 3000 C Bølgelengde Blå farge Rød farge

26 9: Stråling fra sola og universet Figur side 299 Lyskilde Spalte Prisme Skjerm

27 9: Stråling fra sola og universet Figur side Pose Pose 1 Pose 2 Pose 3 Pose 4 Tallet til solkremfaktoren Uten solkrem faktor 0 Solkrem med lav faktor faktor 6 Solkrem med middels faktor faktor 15 Solkrem med høy faktor faktor 50 Tid før tydelig fargereaksjon UV-lys Solkrem på gjennomsiktig plast UV-måler Solfaktor Målt UV-lys Fargeforandring Ingen Faktor 6 Faktor 15 Faktor 30 Faktor 50

28 9: Stråling fra sola og universet Figur side Vann og luft CO 2 -rik luft: HCl + CaCO 3