|
Titel
6
|
Universet
FAGLIGT INDHOLD:
Universet er enormt og vi er en meget lille plet deri. Det eneste, der kommer til os fra Universet er det lys og anden elektromagnetisk udstråling, som stjernerne udsender. Så vil vi lære noget om andre stjerner, galakser må vi studere den elektromagnetiske stråling vi modtager derudefra. Det samme gælder, hvis vi vil blive klogere på Universet – hvordan det er opbygget, hvilke kræfter der styrer det, hvordan det hele startede, og hvordan det ender. Vi kan også lære om andre planeter selvom de ikke selv udsender lys. For lyset fra en stjerne bevæger sig måske igennem en planets atmosfære, eller en planet skygger for en stjernes lys.
Det var en kæmpe opdagelse, da man i starten af 1900-tallet fandt ud af, at der er andre galakser udenfor vores egen galakse Mælkevejen, og at disse galakser bevæger sig væk fra os. Indtil da havde man troet, at Universet var statisk – altså at alle stjerner havde en fast plads og ikke bevægede sig.
Universet udvider sig altså, og det er denne udvidelse, der er det centrale i dette forløb. Vi skal i forløbet se på den sammenhæng, der er mellem galaksernes afstand og deres hastighed væk fra os. Vi ser, at jo længere væk en galakse er, desto hurtigere bevæger den sig væk fra os. Sammenhængen er lineær og kaldes Hubbles lov, efter Edwin Hubble, der opdagede sammenhængen.
Umiddelbart kan det se ud som om, at vi er centrum for Universets udvidelse, da alle galakser er på vej væk fra os, uanset hvilken retning vi kigger i. Det er dog ikke tilfældet, og vi skal se nærmere på forklaringen af denne udvidelse – at det er selve rummet, der udvider sig (elastikmodellen/ballonmodellen/rosinbollemodellen).
Udvidelsen betyder også på at Universet har en begyndelse – en gang hvor det hele var samlet i et punkt – og dermed en alder. Deraf ideen om et Big Bang.
Da rummet udvider sig, betyder det også, at lysbølgerne fra fjerne galakser er rødforskudte, når de når Jorden (dvs. blevet strukket længere). Det kalder vi kosmologisk rødforskydning. Rødforskydning betyder ikke nødvendigvis, at lyset er blevet rødt, men blot at det har fået en længere bølgelængde, end det havde, da det blev udsendt.
Centralt for dette forløb:
1) Galakser og enheden lysår
2) Universets udvidelse (Hubbles lov) - ret vild opdagelse!
3) "Emoji-univers", "ballon-univers", rosinbrødsmodellen
4) Hvordan startede det (Big Bang og universets alder) og hvordan ender det?
5) Kosmologisk rødforskydning
Stikord og begreber:
• Planeter, stjerner, solsystemer, galakser og galaksehobe
• Mælkevejen og andre galakser
• Afstande i universet, herunder og astronomisk enhed (AE), lysår (ly) og megalysår (Mly)
• Kosmisk zoom
• Lys og elektromagnetisk stråling som kilde til viden om stjerner, galakser og universet
• Spektre, emissionslinjer og absorptionslinjer, især Hα-linjen
• Rødforskydning af lys fra galakser (kosmologisk rødforskydning)
• Beregning af rødforskydning ud fra observeret og udsendt bølgelængde
• Sammenhæng mellem rødforskydning og galaksers hastighed for små rødforskydninger
• Forskel på dopplerrødforskydning og kosmologisk rødforskydning
• Universets udvidelse og Hubbles lov (med ord, formel, graf, figur og beregningseksempel)
• Hubblekonstanten
• Rosinbollemodellen og ballonmodellen som modeller for universets udvidelse
• Det kosmologiske princip: homogenitet og isotropi
• Big Bang og universets historie og alder
• Analyse af data fra teleskop, herunder bestemmelse af galaksers afstande og hastigheder
• Måleusikkerheder i forbindelse med bestemmelse af afstande og hastigheder
ANVENDT LITTERATUR:
• Aktiv Fysik C side 183-187
• Stof svarende til Aktiv Fysik C side 240-242 gennemgået i undervisningen
• Video: Cosmic Eye — Zooming from Quarks to the Universe https://www.youtube.com/watch?v=8Are9dDbW24
• Video: Fysikkens Univers Del 3 — Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet https://nbi.ku.dk/sciencexplorer/atomar_fysik/fysikken_sunivers/del3/
• DR: Vores uendelige univers: Big Bang https://mitcfu.dk/MaterialeInfo/?faust=TV0000127438
• DR: På skuldrene af Bohr ( 3 ) - Universet er ikke uendeligt https://mitcfu.dk/MaterialeInfo/?faust=TV0000129649&s=48780481&n=6&o=hits
• Materialer på Lectio, herunder opgaver, links, billeder, øvelsesvejledninger og præsentationer
• Eventuelle filer delt på Teams
KERNESTOF FRA LÆREPLANEN INDEHOLDT I FORLØBET:
• Fysikkens bidrag til det naturvidenskabelige verdensbillede
- grundtræk af den nuværende fysiske beskrivelse af Universet og dets udviklingshistorie, herunder Universets udvidelse
- atomer som grundlag for forklaring af makroskopiske egenskaber ved stof
• Lys
- grundlæggende egenskaber: bølgelængde, frekvens og udbredelsesfart
- det elektromagnetiske spektrum, fotoner og atomers absorption og emission af stråling
- fysiske egenskaber ved lys.
EKSPERIMENTELT ARBEJDE:
• Øvelse: Hubbles lov 1 - Analyse af data fra teleskop
• Øvelse: Hubbles lov 2 - Emoji-univers
|