2. Maailmankaikkeuden rakenteita Flashcards
Kerro planeetoista; mitä planeettoja on, mitä ne ovat, kiertoradat/-ajat?
Planeettoja ovat Merkurius, Venus, Maa, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus ja Neptunus (lueteltuna Auringosta pois päin).
Planeetat ovat taivaankappaleita, jotka kiertävät Aurinkoa gravitaatiovuorovaikutuksen seurauksena elliptisillä kiertoradoillaan. Eri planeettojen kiertoajat poikkeavat toisistaan paljon. Kaikki planeetat kiertävät Auringon lisäksi myös oman akselinsa ympäri.
Kerro Maasta (kiertoaika, kallistuneisuus, etäisyys…).
Maa kiertää Aurinkoa elliptisellä kiertoradallaan noin 150 miljoonan kilometrin etäisyydellä Auringosta. Yksi kierros Auringon ympäri kestää 365,25 päivää, jonka vuoksi joka neljäs vuosi vietetään karkausvuotta, jolloin päiviä on 366.
Maan oma pyörimisakseli on 23,5 astetta kalleillaan sen kiertorataan nähden. Tämän seurauksena Auringon säteily tulee Maahan eri suunnista eri kiertoradan vaiheissa. Tästä seuraa vuodenajat. Esimerkiksi kun Pohjoisella pallonpuoliskolla on kesä, maapallon akselin kallistuskulmasta johtuen Auringon säteilyä pääsee enemmän pohjoiselle pallonpuoliskolle. Päinvastoin eteläisellä pallonpuoliskolla on tällöin talvi. Samasta ilmiöstä johtuvat myös päivien vaihtelevat pituudet.
Kerro kuista.
Kuut ovat planeettojen omia kiertolaisia, joilla on säännölliset kiertoradat. Kuilla ei ole Maan tavoin ilmakehää, jonka vaikutuksesta niiden lämpötila saattaa vaihdella -200 celsiusasteen ja +100 celsiusasteen välillä. Lisäksi ilmakehän puuttuminen on aiheuttanut kraattereiden muodostumisen kuiden pinnalle.
Maan Kuun kiertoaika akselinsa ympäri kestää yhtä kauan, kuin sen kierros maapallon ympäri. Tämän seurauksena kuusta näkyy aina sama puoli Maahan. Kuun kiertoaikaa maapallon ympäri kutsutaan kuukaudeksi.
Kerro asteroideista, meteoroideista ja komeetoista.
Asteroidit ovat pieniä kiviaineksesta koostuvia Aurinkoa kiertäviä taivaankappaleita. Niitä on eniten Marsin ja Jupiterin välisellä alueella, jossa sijaitseekin asteroidivyöhyke.
Meteoroidit ovat asteroideja pienempiä jäästä ja kiviaineksesta muodostuvia taivaankappaleita, jotka kiertävät Aurinkoa. Mikäli meteoroidi osuu Maan ilmakehään, se palaa, ja muodostuvaa valoilmiötä kutsutaan tähdenlennoksi. Tällöin meteoroidia kutsutaan meteoriksi. Jos meteoroidi pääsee Maan pinnalle asti, kutsutaan sitä meteoriitiksi.
Komeetat ovat taivaankappaleita, jotka kiertävät Aurinkoa soikeilla kiertradoillaan. Vaikka komeettojen kiertorata kulkeekin läheltä Aurinkoa, ne ovat suurimman osan ajasta Aurinkokunnan ulko-osissa. Auringon säteily höyrystää komeetan pinnalta jäätä, sekä irrottaa pölyä, jonka seurauksena sille muodostuu pyrstö. Tämän takia komeettoja kutsutaan myös pyrstötähdiksi. Komeetan pyrstö osoittaa aina Auringosta pois päin Auringon säteilypaineen vuoksi.
Kerro tähtien historiasta (Newton…).
1600-luvulla ymmärrettiin tähtien olevan Auringon kaltaisia taivaankappaleita. Newtonin laskelmien mukaan muut tähdet olivat Aurinkoa miljoonia kertoja kauempana. Newtonin laskelmien avulla maalmankaikkeuden kokoluokkaa arvioitiin ensimmäisen kerran. 1800-luvulla tähtien todettiin sisältävän samoja aineita kuin Aurinko.
Miten tähti syntyy?
Tähti syntyy, kun gravitaatiovuorovaikutuksen aiheuttama vetovoima vetää tähtienvälistä kaasu-/pölypilveä kokoon. Pääasiassa tähtienvälinen pilvi koostuu vedystä, mutta mukana on myös heliumia ja pieniä määriä raskaampia alkuaineita. Kun ainetta on riittävästi koossa, tiivistyneen kaasupallon lämpötila ja paine kasvavat. Sen seurauksena kaasupallossa alkaa lopulta tapahtua ydinfuusioita, joissa vety-ytimet yhdistyvät heliumytimiksi. Raskaammissa tähdissä ytimen lämpötila on niin korkea, että myös vetyä raskaampia ytimiä fuusioituu (<rauta).
Fuusiot tuottavat tähden ytimessä energiaa. Tähti alkaa säteillä fuusioissa syntynyttä energiaa sähkömagneettisena säteilynä ympäröivään avaruuteen. Fuusioreaktion ollessa käynnissä, tähteä kutsutaan pääsarjan tähdeksi.
Kun tähden vetyvarastot loppuvat, fuusion tuottama energia vähenee ja tähden ulko-osat laajenevat ja helium alkaa fuusioitua hiileksi. Laajenevaa tähteä kutsutaan punaiseksi jättiläiseksi. Sen ulko-osat säteilevät himmeämmin.
Millainen on kevyen tähden elinkaari?
Mikäli tähti on kevyt, eli sen massa on punaisena jättiläisenä Auringon massan luokkaa, tähden kuuman sisäosan säteilypaine työntää tähden ulko-osat avaruuteen. Tällöin syntyy planetaarinen sumu, eli hitaasti laajeneva kaasupilvi. Jäljelle jäänyt tähden keskusta viilenee, ja muuttuu valkoiseksi kääåiöksi. Valkoinen kääpiö ei enää tuota energiaa, vaan jäähtyy ja muuttuu hiljalleen mustaksi kääpiöksi.
Millainen on raskaan tähden elinkaari?
Mitä suurempi tähti on, sitä lyhyempi on sen elinkaari.
Raskaan tähden elinkaaren lopussa sen keskusta luhistuu nopeasti mustaksi aukoksi tai neutronitähdeksi. Raskaan tähden muut osat räjähtävät voimakkaasti ulospäin, jolloin tapahtuu supernovaräjähdys. Tällöin syntyy myös rautaa raskaampia alkuaineita. Supernovaräjähdys tai toisen tähden aiheuttama painovoima voivat olla alku uudelle tähdelle.
Oma Aurinkokuntamme syntyi raskaan tähden räjähdyksessä vapautuneesta aineesta.
Mikä kosmologia on? Milloin maailmankaikkeus sai alkunsa?
Kosmologia on tieteenala, joka tutkii mailmankaikkeuden syntyä.
Maailmankaikkeus syntyi 13,8 miljardia vuotta sitten alkuräjähdyksessä, jossa syntyi aika ja avaruus.
Miten maailmankaikkeus syntyi? Galaksit.
Energia oli aluksi keskittyneenä yhteen pisteeseen, jonka seurauksena alkumaailmankaikkeus oli hyvin kuuma ja tiheä. Räjähdyksen aiheuttama kosminen inflaatio, eli maailmankaikkeuden nopea laajeneminen sai aikaan maailmankaikkeuden nopean kasvun lisäksi myös sen jäähtymisen. Tämän seurauksena maailmankaikkeuden energiaa alkoi muuttua säteilyksi ja erilaisiksi hiukkasiksi, kuten kvarkeiksi ja perusvuorovaikutusten välittäjähiukkasiksi. Lämpötilan laskiessa entisestään, hiukkasista alkoi muodostua protoneita ja neutroneita. Tämän jälkeen niistä muodostui nukleonisynteesissä ytimiä, joihin elektronit myöhemmin sitoutuivat muodostaen atomeita. Tällöin maailmankaikkeudesta tuli läpinäkyvä.
Miljoonien vuosien kuluessa alkuräjähdyksessä syntyneestä aineesta, yksinkertaisimmista alkuaineista, alkoi muodostua tähtiä. Tähden elinkaaren loppuvaiheissa tähdessä syntyneet alkuaineet levisivät muualle avaruuteen kaasupilviksi. Näissä kaasupilvissä muodostui uusia tähtiä, planeettoja ja aurinkokuntia.
Gravitaatiovuorovaikutuksen seurauksena aurinkokunnista alkoi muodostua galakseja tyhjään avaruuteen. Galaksit puolestaan muodostivat galaksijoukkoja/-ryhmiä.
Nykyään maailmankaikkeuden laajenemista kiihdyttää pimeä energia.
Mitä on pimeä aine ja pimeä energia? Miten etäisyyksiä mitataan maailmankaikkeudessa?
Galaksien pyörimisliikkeen tutkimisen seurauksena on huomattu, että galakseissa on tavallisen aineen lisäksi valtavat määrät pimeää ainetta. Maailmankaikkeudesta vain 4,9% on näkyvää, aistein havaittavaa ainetta. Pimeää ainetta on puolestaan 26,8% ja pimeää energiaa siten 68,3%. Pimeä energia selittää sen, miksi alkuräjähdyksestä alkunsa saanut avaruuden laajeneminen kiihtyy.
Koska maailmankaikkeus on niin suuri, etäisyyksiä mitataan siellä valovuosina. Valovuosi tarkoittaa valon kulkemaa matkaa vuodessa. Valon nopeutta merkitään kirjaimella c, ja se on suurin mahdollinen nopeus (tyhjiössä 300 000 km/s). Yksi valovuosi on maailmnkaikkeudessa mitattuna noin 9,5 petametriä.
