Holdet 2024 asV - Undervisningsbeskrivelse

menu

Undervisningsbeskrivelse

Stamoplysninger til brug ved prøver til gymnasiale uddannelser
Termin(er) 2024/25
Institution Aurehøj Gymnasium
Fag og niveau Astronomi C
Lærer(e) Lasse Albæk
Hold 2024 asV (2g3g asV)
Oversigt over gennemførte undervisningsforløb
Titel 1 Solsystemet
Titel 2 Lys og stråling
Titel 3 Exoplaneter
Titel 4 Stjernehimlen
Titel 5 Solen og andre hovedserierstjerner
Titel 6 Stjerners uvikling
Titel 7 Galakser og Kosmologi

Beskrivelse af de enkelte undervisningsforløb (1 skema for hvert forløb)
Titel 1 Solsystemet

Størrelsesforhold i Solsystemet.

Solsystemets opbygning - Det indre og det ydre Solsystem.
Sammensætningen af grundstoffer i Solsystemet og i Universet.
Materialer i rummet - Gas, is, klippe, metal og støv.
Klippeplaneternes opbygning.
Gas- og isplaneternes opbygning.

Asteroider og Asteroidebæltet.
Kometer, Kuiperbæltet og Oorts Sky.
Dværgplaneter og kriterier for at være en planet.

Planeternes elliptiske kredsløb.
Excentricitet og hvilke baner, der har høj excentricitet.
Keplers 1. og 2. lov.
Aphel og perihel.
Keplers 1. og 2. lov anvendt til forståelse af kometers baner.
Solsystemets plan og hvorfor planeterne ligger i et plan. Dannelse af Solsystemet ud fra en protoplanetarisk skive.
Skiver og måner, der ligger i et plan rundt om gasplaneterne.
Dannelse af planeterne ud fra langsom sammensmeltning af mindre stykker.

Afstandskvadratloven anvendt på Solsystemet.
- Til at forstå hvorfor planeterne har forskellige overfladetemperaturer.
- Til at forstå, hvorfor der findes kometer og ismåner i det ydre Solsystem.
- Til at forklare, hvorfor kometer kun har haler i det indre Solsystem.
Kometer og deres haler.
Den astronomiske enhed.

Solsystemets dannelse.
Den protoplanetariske skive.
Snegrænsen som forklaring på, hvorfor det indre Solsystem har asteroider og klippemåner, hvor det ydre Solsystem har kometer og ismåner.
Snegrænsens betydning for samling af stof i det tidlige Solsystem.
To faktorer for om, en protoplanet kan holde på en tyk atmosfære: Tyngdekraft og temperatur.
Snegrænsen og afstandskvadratloven som de grundlæggende principper bag, hvorfor det indre Solsystem har dannet små klippeplaneter og hvorfor det ydre Solsystem har dannet store gas- og isplaneter.

Mars' og Venus' udviklinger.
Mars' fravær af et stærkt magnetfelt som forklaring på, hvor planeten kun har en tynd atmosfære.
Manglen af en tyk atmosfære som forklaring på Mars' lave overfladetemperatur og fravær af flydende vand.
Venus som eksempel på en selvforstærkende drivhuseffekt, som er løbet løbsk.
Venus høje overfladetemperatur som forklaring på, hvorfor den ikke har flydende vand.
Den beboelige zone i Solsystemet og i andre stjernesystemer.
Diskussion af den beboelige zone som en forudsætning for at finde liv med Mars og Venus som eksempler.
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 7,00 moduler
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 2 Lys og stråling

Synligt lys, farver og det elektromagnetiske spektrum
Bølgelængde, frekvens og lysets fart

Definition af lysstyrke for en lyskilde
Definition af areal og flux
Arealet af en kugleskal
Afstandskvadratloven for lys
Forståelse af, hvorfor afstandskvadratloven gælder

Elevforsøg om eftervisning af afstandskvadratloven for lyset fra en elpære
Anvendelse af mobiltelefon som lyssensor
Enheden lux
Regression med potensfunktioner

Atomers absorption og emission af lys
Fotoner, fotonenergi og bølgelængde
Kirchoffs love for spektrer
Emissionsspektrer fra stjernetåger og andre gasser
Absorptionsspektrer fra stjerners atmosfærer
Måling af tilstedeværelse af grundstoffer ud fra spektrallinjer

Billeder taget i forskellige bølgelængdeområder
"Falske" farver, og hvorfor vi anvender dem
Forståelse af Krabbetågen ud fra forskellige bølgelængdeområder
Forståelse af sammenhængen imellem temperatur og bølgelængder af den stråling, som der udsendes mest af
Jord- og rumbaserede teleskoper
Absorption af elektromagnetiske bølger i atmosfæren ved forskellige bølgelængder

Plancks lov for sortlegemestråling/termisk stråling
Termisk stråling som kontinuumstråling
Wiens forskydningslov og dens relation til Plancks lov
Stefans lov og dens relation til Plancks lov
Flux på en stjernes overflade, og dens afhængighed af temperatur

Overfladeareal af en kugleformet lyskilde
Sammenhængen imellem lysstyrke, overfladeareal og overfladeflux for en stjerne
Formlen for den samlede lysstyrke af en lyskilde, og hvordan lysstyrken afhænger af radius og temperatur
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 4,50 moduler
Dækker over: 4,5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 3 Exoplaneter

Dokumentarfilm om opdagelse af exoplaneter - Afsnit af 'Vores Uendelige Univers'
Opdagelsen af de første exoplaneter
Den beboelige zone i exoplanetsystemer og dens betydning for søgen efter liv i rummet

Formørkelsesmetoden til opdagelse af exoplaneter
Rumteleskopet Kepler, dets mission og dets resultater
Exoplanet Archive
Lyskurver og deres tolkning
Bestemmelse af en exoplanets omløbstid og størrelse ud fra en lyskurve
Forståelse af sammenhængen imellem en exoplanets omløbstid og dens afstand til sin stjerne
Formørkelsesmetodens begrænsninger og hvilke typer planeter, der er hhv. lette og svære at opdage med metoden

Dopplerforskydning af lys
Hvordan dopplerforskydning påvirker hhv. absorptions- og emissionsspektre
Laboratoriebølgelængde og observeret bølgelængde
Definitionen af rødforskydning af spektrallinjer
Sammenhængen imellem rødforskydning og hastighed

Radialhastighedsmetoden
Massemidtpunkt og bevægelse - Stjerners og planeters bevægelse om massemidtpunktet imellem dem
Forståelse af sammenhængen imellem planetens og stjernens relative positioner ift. observatøren og hhv. rød- og blåforskydning af lyset fra stjernen
Sammenhængen imellem rødforskydning og radialhastighed
Bestemmelse af en planets omløbstid ud fra radialhastighedsdata
Forståelse af betydningen af exoplanetens masse på radialhastighedsdata, og hvorfor massen derfor kan bestemmes

Forståelse af hvordan det er vanskeligt at observere exoplaneter direkte
De nye typer af planeter, som er blevet opdaget - Hot Jupiters, vandplaneter, lavaplaneter og superjorde, og hvad der karakteriserer hver af dem
Dannelse af Hot Jupiters og vandplaneter forklaret ud fra migration forårsaget af en blanding af tyngdepåvirkninger imellem protoplaneter og friktion i den protoplanetariske skive
3 metoder, som anvendes til at lære noget om, hvad exoplaneter er opbygget af - Bestemmelse af densitet, albedo og absorptionsspektre taget af deres atmosfærer

Hvordan og hvorfor vi klassificerer exoplaneter ud fra størrelse og afstand til deres stjerne
Overblik over, hvilke typer planeter der er blevet fundet hhv. mange og få af og hvorfor
Overblik over hvilke metoder, der i særlig grad anvendes til at opdage de forskellige typer af exoplaneter
Diskussion af betydningen af begrænsninger i målemetoder for, hvilke typer exoplaneter, der opdages. Diskussion af det menneskelige bias, og om det gør, at vi forventer at finde stjernesystemer med planeter, som minder om dem i Solsystemet
Samtale om, om vi forventer at finde liv i rummet og i så fald hvilke typer af liv
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 6,50 moduler
Dækker over: 6,5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 4 Stjernehimlen

Himmelkuglen som koncept
Forståelse af, hvorfor stjerner tilsyneladende bevæger sig i løbet af et døgn
Orientering på himlen efter hhv. Solen og Nordstjernen
Horisont og zenit
Anvendelse af Stellarium
Inddeling af himlen efter stjernebilleder
Navngivning af stjerner og andre himmellegemer ud fra stjernebilleder
Genkendelse af nogle af de mest fremtrædende stjernebilleder i Danmark om vinteren

Koordinater på stjernehimlen
Deklination og himlens ækvator
Stjerners bevægelse over et døgn set fra hhv. Nordpolen og Ækvator
Jordens akses præcession

Rektascension of forårspunktet
Forståelse af sammenhængen imellem årstid og hvilke stjerner og stjernebilleder, der kan ses
Dyrekredsen og ekliptika

Parallaksevinkel, og dens sammenhæng med Jordens bevægelse
Enhederne bueminut og buesekund
Hvordan man måler parallaksevinkel i forhold til andre stjerner
Afstandsbestemmelse med parallaksemåling
Definition af parsec
Bestemmelse af afstanden til objekter i Solsystemet med radarmåling

Årstider forklaret ud fra Jordens bevægelse rundt om Solen
Betydning af Jordens akses hældning - Indstrålingsvinkel og dagens længde
Forståelse af sammenhængen imellem indstrålingsvinkel og flux
Solkonstanten
Solhverv og jævndøgn

Årstider på hhv. den nordlige halvkugle, den sydlige halvkugle og ved ækvator
Solopgang og solnedgang på Nordpolen
Forståelse af, hvorfor Solens deklination ændrer sig hen over året
Forståelse af, hvorfor Solens rektascension ændrer sig - repetition af forårspunktet
Ekliptika som Solens bane set fra Jorden
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 7,00 moduler
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 5 Solen og andre hovedserierstjerner

Solen som eksempel på en stjerne
De forskellige zoner i Solen
Forståelse af, hvad ioniseringsgrad er, og hvordan den hænger sammen med temperatur
Forståelse af, hvordan ioniseringsgraden bestemmer forskellen imellem strålingszonen og konvektionszonen
Comptonspredning og fortoners lange ophold i strålingszonen
Observation af konvektion i Solen ud fra flygtige granuler på Solens overflade

Lagene i Solens atmosfære
Solpletter og hvorfor de er mørke (meget kort)
Observation af Solen i forskellige bølgelængdeområder - Hvorfor UV giver større kontrast og gør det muligt at se Kononaen
Observation af Kromosfæren og Koronaen ved solformørkelser
Parker Solar Probe

Hydrogenfusion - pp-processen
Keren i Solen som det område, som er varmt nok til, at der kan ske fusion
Sammenhængen imellem temperatur og hastighed af fusion - Elektrisk frastødning imellem protoner
Sammenhængen imellem en stjernes energiproduktion ved fusion og stjernens lysstyrke
Hvordan hovedseriestjerner "løber tør" for hydrogen

Hovedseriefasen af stjerners liv
Stjerners levetid i hovedserien
Sammenhængen imellem levetid og masse

Eksempler på hovedseriestjerner med forskellige masser
Forståelse af den entydige sammenhæng imellem masse, lysstyrke, overfladetemperatur og levetid for en hovedseriestjerne ud fra kravet om hydrostatisk ligevægt
Forståelse af formlen for levetid som funktion af lysstyrke og masse

Spektralklasserne og sammenhængen imellem farve og overfladetemperatur
Forståelse af sammenhængen imellem spektralklasse og masse for en hovedseriestjerne
Forståelse af, hvordan forskellene i levetid af hovedseriestjerner har betydning for forekomsterne af de forskellige spektralklasser

Ioniseringsgrader og romertal
Hvordan de forskellige spektralklasser har forskellig ioniseringsgrad i deres atmosfærer pga. forskelle i overfladetemperatur
Hvordan observation af absorptionslinjer i en stjernes atmosfære kan anvendes til at bestemme dens spektralklasse
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 6,50 moduler
Dækker over: 6,5 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 6 Stjerners uvikling

Stjerners udvikling før og efter hovedserien

Ekskursion til planetariet - Præsentationer om stjerner, stjerneudvikling og grundstoffer

Røde kæmpestjerner
Ophør af hydrostatisk ligevægt efter hovedserien
Skalkilder og skalfusion
Lysstyrkens afhængighed af størrelse og temperatur
Heliumfusion - Triple alfa processen
Den korte levetid i kæmpestjernefasen

HR-diagrammet
Hovedserien - Hovedseriestjernernes placering i HR-diagrammet og forståelse heraf
De røde kæmpestjerners placering i HR-diagrammet og forståelse heraf
Superkæmpestjernernes placering i HR-diagrammet og forståelse heraf
De hvide dværges placering i HR-diagrammet og forståelse heraf
Spektralklassernes placeringer i HR-diagrammet
Luminositetsklasser og hvad de kan anvendes til - Inddeling af stjerner efter livsfase

Elevpræsentationer om de resterende emner inden for stjerneudvikling:

Historien bag HR-diagrammet
Udregning af lysstyrke for forskellige stjerner og anvendelse af dette til at placere dem i HR-diagrammet

Superkæmpestjerner
Hvilke stjerner, der udvikler sig til superkæmpestjerner, og hvorfor massen/tyngdekraften afgør det
Forskellige teorier for, hvorfor der findes både røde og blå superkæmpestjerner
Den skiftevise sammentrækning og udvidelse af en superkæmpestjerner ved start af nye fusionsprocesser
Løgstrukturen i en superkæmpestjerner - Sammensætningen af mange skalkilder uden på hinanden

Hvide dværge, hvad de er og hvordan de dannes
Hvide dværges placering i HR-diagrammet
Planetariske tåger, og hvordan de beriger galaksen med grundstoffer
Hvorfor der endnu ikke findes "sorte dværge" i Universet

Stjernedannelse og stjernetåger
Udvikling i lysstyrke og temperatur af en protostjerne
Brune dværge, og hvorfor de ikke er blevet til stjerner

Aldersbestemmelse af en stjernehob ud fra HR-diagrammet
Turnoff-punktet og hvorfor det forekommer
Eksempler på HR-diagrammer taget af stjernehobe med forskellige aldre
Åbne stjernehobe og kuglehobe (kort)

Supernovaeksplosioner
Forskel på superkæmpestjerner, der eksploderer og type Ia supernovaer, som er hvide dværge, der eksploderer

Neutronstjerner og hvordan, de dannes
Det stof, som en neutronstjerne er lavet af
Pulsarer, og hvordan de observeres
Hvorfor neutronstjerner normalt er svære at observere direkte
Historien om Jocelyn Bell og hendes opdagelse af pulsarer

Udviklingsspor i HR-diagrammet - Hvordan stjerner bevæger sig rundt i HR-diagrammet som resultat af deres udvikling
Udviklingsspor for stjerner med forskellige masser
De forskellige "grene", som røde kæmpestjerner bevæger sig langs, og hvordan deres udvidelse og sammentrækning forårsager bevægelsen
Hvordan superkæmpestjerners skiftevise udvidelse og sammentrækning ser ud i HR-diagrammet
Hvordan hvide dværge "bevæger" sig i HR-diagrammet, når de langsomt køler af

Sorte huller og hvordan de dannes
Hvad en singularitet er og hvordan nyere modeller af sorte huller ikke har en singularitet, da de roterer
Tilvækstskiver til sorte huller, og hvordan sorte huller vokser
Supermassive sorte huller i centrummene af galakser, og teorier for, hvordan de er opstået

Overblik over processerne, der danner de forskellige grundstoffer i Universet
Kilonovaer - Binære neutronstjerner, der eksploderer
Hvilke grundstoffer, der er dannet i hhv. Big Bang, små stjerner, store stjerner, supernovaeksplosioner og kilonovaer
Du er stjernestøv
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 8,00 moduler
Dækker over: 8 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer
Titel 7 Galakser og Kosmologi

Spiralgalakser
Dannelse af spiralgalakser i det tidlige Univers. Simulationer af dannelse af galakser
Stjernedannelse i spiralgalaksers spiralarme
Spektralklasser af stjerner i spiralgalakser
Mælkevejen set fra Jorden
Støvindholdet i spiralgalakser, og dets absorption af lys
Emisssionståger
Tegn på aktiv stjernedannelse i en galakse

Elliptiske galakser og deres udseende
Dannelse af store elliptiske galakser
Spektralklasser af stjerner i elliptiske galakser
Irregulære galakser og andre satellitgalakser
Små og store galaksehobe

Mørkt stof, hvad vi ved om det
Rotationskurver for Mælkevejen og andre galakser
Gravitationel lensning
Bullet Cluster
Diskussion af, hvad mørkt stof er lavet af

Mælkevejens nabogalakser
Virgohoben og dens store elliptiske galakser
Superhobe og vores superhob, Laniakea

Hubbles lov, og hvordan den anvendes
Universets udvidelse
Forståelse af, hvordan universets udvidelse fører til Hubbles lov
Forståelse af, hvorfor Hubbles lov ikke medfører, at Universet har et centrum
Tyngdekraftens betydning for galaksers bevægelse igennem rummet, som kan være modstat Hubbleflowet
Superhobe, som de største strukturerer i Universet, som ikke trækkes fra hinanden pga. udvidelsen
Definition af en superhob ud fra forholdet imellem tyngdekraft og udvidelse
Det kosmiske spind af superhobe i Universet (storskalastruktur)
Det kosmologiske princip (kort)

Hubbles konstant som en parameter, der ændrer sig over tid
Hubbleparameterens udvikling i forskellige Universer
Accelerationen af Universets udvidelse
Lysets bevægelse igennem et Univers, der udvider sig
Det observerbare Univers

Kosmologisk rødforskydning
Sammenhæng imellem rødforskydning og Universets udvidelse
Sammenhæng imellem rødforskydning og Hubble flow
Bestemmelse af afstand til en galakse ud fra rødforskydning
Sammenhæng imellem rødforskydning og størrelsen af Universet, da lyset blev udsendt
Repetition af Kirchoffs love om stråling

Big Bang og den kosmiske baggrundsstråling
Forståelse af Big Bang som et tidligt meget tæt og meget varmt Univers
Hubbles lov og dannelse af strukturer i Universet som beviser for Big Bang
Opdagelse af og dagligdags observationer af den kosmiske mikrobølgebaggrundsstråling
Baggrundsstrålingen som sortlegemestråling. Forståelse af, hvad der skal til for at stof udsender sortlegemestråling. Termisk ligevægt imellem stof og stråling i det tidlige Univers. Repetition af comptonspredning
Repetition af Wiens forskydningslov
Sammenhæng imellem rødforskydning og fotonenergi
Forståelse af, hvorfor et Big Bang nødvendigvis må medføre en kosmisk baggrundsstråling, som frigøres samtidigt med, at atomerne dannes
Bestemmelse af rødforskydningen af den kosmiske baggrundsstråling
Indhold
Kernestof:
Omfang Estimeret: 7,00 moduler
Dækker over: 7 moduler
Særlige fokuspunkter
Væsentligste arbejdsformer