Astronomi

Frågor och svar till och med mars 2013

Fråga: Varför kan en stjärna eller meteorit falla när det råder tyngdlöshet i rymden? Borde de inte enbart sväva omkring liksom människor som åker till månen? /Elina

Svar: En kropp, vare sig det är en stjärna, en planet eller en fotboll kommer att vara stilla eller röra sig med konstant hastighet om den inte påverkas av någon kraft. Den kraft som är av mest intresse i astronomiska sammanhang är gravitationen som gör att kroppar dras mot varandra, starkar ju större massan är och svagare ju större avståndet mellan dem är. Solen med sin stora massa påverkar alla himlakroppar i solsystemet, och det är dragningskraften från solen som gör att planeterna går i banor runt solen och inte försvinner rakt ut i rymden.
En rymdfarare i ett rymdskepp som går runt jorden kommer att påverkas av tyngdkraften, men det gör även rymdskeppet omkring rymdfararen, så båda dessa kroppar faller mot jorden med samma acceleration vilket gör att rymdfararen tycks sväva, vilket alltså inte betyder att gravitationen slutat verka. Att det kommer ner meteoriter på jorden beror på att dessa små stenklumpar av en slump kommit så nära att jordens dragningskraft blir så stark att den drar in dem mot planeten.

Ragnar Erlandsson

Fråga: Existerar tredje generationens stjärnor i universum? Skulle man kunna färdas snabbare än ljushastigheten om man kunde skapa ett antigravitationsfält som omgav ett rymdskepp och kringgå rumtidskrökningen?

Svar: En stjärna som solen innehåller en relativt stor del av tyngre grundämnen (ca 1,8 % räknat på massa) så den måste ha bildats ur interstellär gas och stoft som berikats med dessa ämnen när tidigare generationers stjärnor avslutat sin livscykel. Exakt hur många generationer kan man dock inte ange. Astronomer talar istället om tre olika populationer av stjärnor, I, II och III, där de äldsta är population III och de yngsta, som innehåller mest tunga ämnen, är population I (t.ex. solen). Population III stjärnor (som man skulle kunna kalla första generationen) har man inte hittat några eftersom dessa jättestjärnor som bildats tidigt i Universums historia för länge sedan slocknat. Några antigravitationsfält känner jag inte till, detta verkar vara något som hör till science fiction-författarnas värld. Att ljushastigheten utgör en "fartgräns" är ett väl etablerat faktum i fysiken även om man ibland hör om spekulativa teorier som skulle tillåta högre hastigheter.

Ragnar Erlandsson

Fråga: Jag undrar vad som fanns före Big bang? /Hälsningar Hanna

Svar: För oss människor är det omöjligt att föreställa oss någonting som ej finns i tid och rum. För oss är rummet som en stor tom behållare som finns där och väntar på att fyllas med något, medan tiden knallar på, lika för oss alla och överallt. Detta är "sunda förnuftets" syn på tid och rum som också låg som grund för all fysik tills dess Einstein vände upp och ner på det mesta med sina relativitetsteorier i början av 1900-talet. Nu var inte längre tid och rum något som kunde anses oberoende av det övriga som fanns till, utan intog en aktiv del i systemet. Ett exempel är att gravitation påverkar inte bara massor, utan även tid och rum. Big Bang teorin bygger på den allmänna relativitetsteorin, men går man bakåt i tiden till det extrema tillstånd som rådde alldeles efter Big Bang så fungerar inga fysikaliska teorier som vi har nu. Jag tror de flesta som arbetar med detta skulle säga att såväl tid som rum som vi känner det skapades vid Big Bang, och att frågor som vad som fanns "innan" och "utanför" därför är meningslösa. Alla håller dock inte med om detta, eftersom man i de teorier som kallas strängteorier antar att tid kan ha funnits även innan Big Bang. Så något säkert svar på din fråga finns alltså inte!

Ragnar Erlandsson

Frågan gäller Big Bang och tiden. Är det inte så att tiden går långsammare i närheten av saker med stor massa? Då borde tiden i början av universums historia gå nästan oändligt långsamt eftersom hela universums massa var samlad till en oändligt liten punkt. Eller? Min tanke är att det borde vara omöjligt att tidsbestämma Universum av denna anledning. För ju närmare man kommer själva smällen desto långsammare borde tiden gå, till den grad att det är omöjligt att komma fram och verkligen sätta en tid på universum. Jag har hört att man kan räkna till väldigt nära efter Big Bang, men jag tycker att det där väldigt nära enligt relativitetsteorin borde lämna öppet för en oändligt lång tid. Jag tycker nästan själva tidsbegreppet borde kollapsa där i början, eller mao verkar det inte finnas någon början. Vi verkar bara ha hittat nästan början, vilket är detsamma som att inte ha hittat början. /Aron

Svar: Hej Aron. Det stämmer att de naturlagar vi känner nu inte är tillämpliga vid en tidpunkt som ligger vid eller direkt efter Big Bang, eftersom förhållandena då var så extrema att både relativistiska och kvantmekaniska effekter påverkade förloppet. Den s.k. Plancktiden, 10^-43 sekunder, brukar anges som den kortaste tid efter Big Bang som vår nuvarande fysik kan behandla (vilket ju ligger ganska nära t=0!). Att det hela startade för ca 13,7 miljarder år sedan verkar dock kosmologerna säkra på. I början när Universum expanderade var tätheten högre än nu, men om gravitationen var ungefär lika överallt i detta unga Universum så skulle en tänkt dåtida observatör inte märkt något konstigt med fysiken eftersom alla klockor skulle påverkas lika mycket. Om vi idag kunde mäta t.ex. hur spektrallinjer påverkats, skulle det i princip var möjligt att detektera att klockorna då gick långsammare än de gör idag. Vi kan dock inte se längre tillbaks än till 380.000 år efter Big Bang då Universum först då blev genomskinligt för strålning, och efter denna tid är dessa effekter för små att detektera.

Ragnar Erlandsson

Fråga: Jag undrar hur det var möjligt för astronauterna som besökte månen att hoppa runt så lång tid på månens yta som de gjorde, med tanke på att de i princip var helt oskyddade mot kosmisk strålning. Månens atmosfär är ju näst intill obefintlig och vad jag vill minnas saknas ett magnetfält. Jag kan inte få det att stämma. De laddade partiklar som solen skickar ut vid en eruption måste ju grilla astronauterna. Vad jag vet befann sig också solen i en högaktiv fas med många soleruptioner.

Hur kunde de landa på månen med tanke på att månlandaren färdades i 6000 km/h, horisontellt, och måste bromsas till i princip noll innan den kan nudda mark. Då månens atmosfär är obefintlig har ju inte den kunnat hjälpa farkosten på traven med uppbromsningen utan allt måste ha skett med hjälp av bromsraketer.

Så, hur mycket bränsle förbrukade månlandaren vid inbromsning? Hur mycket bränsle förbrukade den då den därefter måste accelerera till 6000 km/h igen, horisontellt, för att kunna docka med moderskeppet?

Det är ganska intressant att vi har problem med att landa robotar på mars yta då det måste vara så oerhört mycket svårare på månen. Mars har ju en helt OK atmosfär som gör en del av jobbet. Snälla upplys mig, jag blir galen av detta. Jag får det inte att stämma och jag vill inte vara ett nut-job som inte tror på månlandningen.

Svar: Hej Thomas. Strålningsriskerna som astronauter utsätts för tas på största allvar, och blir en speciellt svår nöt att knäcka för längre bemannade färder som t.ex. till Mars. På jorden är vi ju som du nämner skyddade av både atmosfär och ett magnetfält som avlänkar laddade partiklar. Månen saknar såväl atmosfär som magnetfält. Befinner man sig i låg omloppsbana kring jorden har man fortfarande ett visst skydd av jordens magnetfält, men på väg till månen ökade strålningen, speciellt när man åkte genom de s.k. Van Allenbältena som omger jorden. Den kosmiska strålningen utgör ett mindre problem, medan partikelstrålningen från solen är speciellt allvarlig eftersom solen ibland får plötsliga utbrott som är svåra att förutsäga. Enligt en NASA-rapport i ämnet (http://lsda.jsc.nasa.gov/books/apollo/S2ch3.htm) skulle dock även ett mycket stort utbrott inte utgöra någon omedelbar fara för besättningens möjlighet att sköta sina uppgifter, så länge man befann sig inne i den kraftigare kommandomodulen där de åkte under merparten av resan. Hade de däremot befunnit sig i den tunnväggiga månlandaren eller spatserat runt på månytan hade det kunna gå riktigt illa. Även om det är svårt att förutsäga sådana utbrott så tar det dock normalt ett par timmar för partiklarna att nå fram till jordbanan, så man får en viss förvarning.

När man jämför den enorma Saturn V raketen som lämnade jorden, 110 m hög och med en vikt på 2 800 ton, med den del av månlandaren som for hem igen (massa 4,7 ton) inser man hur mycket lättare det måste vara att frigöra sig från månens gravitation. Räknar man på det finner man att det går åt knappt 5% av den energi som krävs för att lämna jorden. Energin som går åt för att bromsa in farkosten är samma som går åt för att lämna månen, om massan är densamma. Nu lämnade man kvar undre delen av månlandaren för att minimera energiåtgången. Bränslemängden tillgänglig för inbromsning var 8 200 kg, medan man klarade sig med 2 300 kg för att åka från månytan upp till bana kring månen. Visst hade inbromsningen varit lättare om man landat på en himlakropp med atmosfär, eftersom man då kan omvandla rörelseenergin till friktionsvärme. För att behålla en atmosfär måste dock himlakroppen vara mycket massivare än månen, så återresan hade blivit desto mer energikrävande.

Båda problemen du tar upp, strålningsrisker och behov av att släpa med sig bränsle för återresan, gör att man kan ställa sig frågande till möjligheterna att flyga människor till Mars i en nära framtid. Bränsleproblemet kan man eventuellt lösa om det finns vatten på den tilltänkta destinationen, som man kan sönderdela med solenergi till väte och syre, och på så sätt göra sitt eget bränsle för hemfärden. Lätt lär det dock inte bli!

Ragnar Erlandsson

Fråga: Jag är lärare i en klass, årskurs 4 som har följande frågor: Om rymden tar slut, vad finns utanför? Var börjar rymden? Är rymden rund? /Ulrika

Svar: Hej Ulrika. Den del av Universum som vi kan observera är sfärisk (dvs rund) med jorden i mitten. Eftersom man vet att Universum har en bestämd ålder, 13,7 miljarder år, så kan vi inte se områden som ligger längre bort än att ljuset därifrån kommit hit. Detta avstånd anges normalt som 13,7 miljarder ljusår där ett ljusår är den sträcka som ljuset hinner gå på ett år. Eftersom en ljusstråle går drygt sju varv runt jordens ekvator på en sekund inses att ett ljusår är en ganska lång sträcka! Vad som finns utanför detta observerbara Universum kan vi egentligen inte veta, men man tror inte att det finns någon "kant" där det tar slut. Detta kan tyckas märkligt för oss människor som ser rummet som en slags opåverkbar behållare som det befinner sig saker i. Dagens fysik har dock en annorlunda beskrivning, där rummet påverkas av vad som finns i det. Det är därför möjligt att ha ett Universum som är ändligt stort men ändå saknar gräns. En liknelse som ofta görs är vad en intelligent myra som bara kan uppfatta två dimensioner (längd och bredd men inte höjd) skulle uppfatta om den sattes på ett klot. Myran skulle aldrig hitta någon gräns i sin nya värld, men konstatera att den kommer tillbaks till startpunkten om den går tillräckligt länge längs en rät linje. Matematiskt lagda myror skulle då kunna utveckla en modifierad geometri som gällde för den nya mystiska världen där en rät linje inte längre fortsätter i oändlighet. Vi människor befinner oss ungefär i en liknande situation när dessa knepiga frågor skall redas ut.

Ragnar Erlandsson

Fråga: I böcker anges ofta det totala antalet partiklar i universum till 10⁸⁰. Det inbegriper ju en hel del småpartiklar som fotoner & neutrinos som jag gissar är många, men om man bara räknar väteatomer som är byggmaterialet i stjärnor, hur många väteatomer skapades vid Big Bang? /Pontus

Svar: Att ange hur många väteatomer som skapades i Big Bang är omöjligt, eftersom vi endast kan veta något om det universum som vi nu kan betrakta, det som ofta kallas "det observerbara universum" och som utgörs av en sfär som idag har radien 47 miljarder ljusår. Från den del av universum som ligger utanför denna horisont har ännu ingen strålning nått oss. Vi vet dock att proportionerna mellan väte och helium som bildades vid Big Bang var 75% respektive 25%, mätt som vikt. Några andra lätta grundämnen skapades också, men halterna var låga. Materietätheten hos det observerbara universum kan uppskattas genom att studera hur gravitationen påverkar galaxer och galaxhopar, vilket ger ett värde på 2,4x10^-27 kg/m³. Denna siffra innefattar dock även den mystiska mörka materien vars ursprung är okänd. "Vanlig" materia utgör ca 17% av den ovan angivna tätheten vilket blir 4,2x10^-28 kg/m³. Denna "vanliga" materia utgörs till övervägande delen av protoner och neutroner, och det är fortfarande väte och helium som dominerar trots att det hela tiden förekommer syntes av tyngre grundämnen genom fusion i stjärnor och olika processer när tunga stjärnor exploderar som supernovor. Multiplicerar man denna täthet med volymen av det observerbara universum, 3,5x10⁸⁰ m³ erhåller man en massa som svarar mot ungefär 10⁸⁰ protoner. Eftersom Universum även innehåller strålning kan det vara intressant att omvandla strålningsenergin till massa via Einsteins formel E=mc² och sedan räkna ut en strålningstäthet vilken blir 4,6x10^-31 kg/m³ vilket alltså är mycket lägre än materietätheten. Man säger att dagens universum är materiedominerat, vilket inte gällde om man går tillbaks till tiden strax efter Big Bang.

Ragnar Erlandsson, professor i tillämpad fysik

Fråga: Om vi skulle hitta en planet långt ut i rymden som vi ser liv på nu så innebär det ju hur det livet såg ut för så länge sen som det tog för ljuset att nå oss. Om vi då säger att det är så långt bort att livet där redan har upphört att existera, och vi bestämmer oss för att åka dit och hälsa på (vi kan åka i ljusets hastighet eller fortare låtsas vi), hur kommer vi då att uppleva saker och ting på den planeten? Eftersom det sägs att saker upplevs stå stilla vid hög hastighet men samtidigt ju fortare vi närmar oss planeten, måste vi ju oxå se att livet på planeten upphör i takt med att vi närmar oss. När vi kommer fram finns de ingenting, det innebär väl att vi upplever att allting går mycket fortare om vi åker fortare??
Micke

Svar: Om den observerade planeten befinner sig i vila relativt oss har vi inga relativistiska effekter så man har "samma tid" där som här. Antag att planeten ligger 1000 ljusår bort. Det som vi observerar skedde då för 1000 år sedan. Om vi skall åka dit måste vår hastighet vara lägre än ljusets eftersom man inte kan färdas snabbare, men hastigheten kan i princip ligga hur nära ljushastigheten som helst. Vid hastigheter som närmar sig ljusets kommer resan att påverkas av en relativistisk effekt som gör att avståndet, som det uppfattas av rymdfararen, tycks krympa, så att resan som rymdfararen upplever kan ske på en mycket kortare tid än 1000 år! Mätt från jorden eller planeten kommer dock restiden att överstiga 1000 år så det är inte möjligt att på plats se något som hade hänt innan man först såg det på jorden. Att man under en människas livstid i princip kan förflytta sig över enorma avstånd om man reser tillräckligt fort är dock ett inressant faktum som science-fiction fantaster borde gilla!
Ragnar Erlandsson, professor i tillämpad fysik

Fråga: Jag undrar varför planeter, kometer, satelliter och annat kretsar i elliptiska banor?

Svar: Svaret till detta finns att söka i den Newtonska mekaniken. Om du har två kroppar som påverkar varandra med en attraktiv kraft som avtar som 1/(avståndet i kvadrat), t.ex. gravitation, och kraften verkar längs sammanbindningslinjerna (central kraft) så ger Newtons rörelselagar att de kommer att röra sig i ellipser kring den gemensamma tyngdpunkten. Att så är fallet är ett relativt komplicerat matematiskt problem som jag inte kan gå in på här så jag får hänvisa till en artikel om Two-body problem på engelska Wikipedia.

Hur elliptiska banorna blir, dvs hur mycket de avviker från en cirkel som är ett specialfall av en ellips, avgörs av begynnelsevillkoren.

Innan Newton visade detta lyckades dock Johannes Kepler fastställa att planeterna rör sig i elliptiska banor genom att i detalj studera astronomiska data från sin läromästare Tycho Brahe, en fantastisk bedrift.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Vad är den "astronomiska definitionen" av dygn och månad?

Svar: Astronomiskt finns det olika definitioner av både dygn och månad. Det "vanliga" dygnet är vad som astronomiskt kallas synodiskt dygn (soldygn) och svarar mot tiden mellan de tidpunkter när solen står som högst. Inom astronomin talar man också om "sideriskt dygn" (stjärndygn) vilket svarar mot att jorden roterat exakt ett varv kring sin axel. I detta fall använder man en punkt på himmelssfären som kallas vårdagjämningspunkten som referenspunkt istället för solen. Det sideriska dygnet är något kortare än det synodiska (23 tim, 56 min 4 s).

Skälet till att jorden roterar lite mer än 360 grader mellan det att solen står som högst är att den även rör sig i en bana runt solen. Du har en trevilig simulering som visar detta på University of Nebraskas webbplats för Astronomy Education.

Jordens och solens rörelser är dock inga perfekta tidsreferenser, och har därför ersatts av. s.k. atomur för definition av tidsenheter.

Synodisk och siderisk månad definieras på ett liknande sätt. En synodisk månad är tiden mellan två fullmånar (29.53 dygn) medan en siderisk månad är den tid det tar för månen att gå exakt ett varv runt jorden (27.32 dygn).

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Vad är en supernova?

Svar: Supernova är ett samlingsnamn för olika typer av extremt kraftiga stjärnexplosioner. Man skiljer på supernovor av typ "1A" vilka alstras i en speciell typ av dubbelstjärnsystem där den ena stjärnan är en massiv vit dvärgstjärna. Under speciella omständigheter kan material från den andra stjärnan överföras till den vita dvärgen där materialet komprimeras så kraftigt att en fusionsreaktion startar vilket ger upphov till en enorm explosion. Denna typ av supernovor är av speciellt intresse för de som vill bestämma avstånd till de allra mest avlägsna delarna av universum, eftersom dessa explosioner ger en ganska konstant mängd strålning. Genom att mäta hur stor del av strålningen som når jorden kan man bestämma avståndet till supernovan.
Den andra huvudtypen av supernovor kallas "core-collapse". Sådana alstras när en massiv stjärna har gjort slut på allt sitt bränsle. Till slut kan inte kärnprocesserna ge mer energi, och eftersom det är den höga temperaturen i centrum som håller emot gravitationen kommer stjärnan att kollapsa när bränslet är slut. Dessa mycket stora stjärnor går en våldsam död tillmötes när de exploderar som supernovor, enorma explosioner som gör att en enda stjärna för några veckor kan lysa lika starkt som resten av sin galaxen som innehåller miljarder stjärnor. Kvar efter en sådan explosion kan de bli lite olika rester, antingen extremt täta s.k. neutronstjärnor eller i vissa fall svarta hål. Alla grundämnen tyngre än järn har en gång skapats i supernovaexplosioner, så vi bär alla med oss lite av dessa enorma händelser i våra kroppar!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Vad är döende stjärnor? Varför dör de? vad händer när de dör? Vad bildas när de dör?

Svar: Stjärnor dör helt enkelt eftersom deras bränsle tar slut. En stjärna består ursprungligen av ca 3/4 väte och 1/4 helium, och energin som får den att lysa alstras i dess centrala del av en kärnreaktion som omvandlar väte till helium (fusion). Till slut tar vätet i den centrala delen slut, varvid stjärnan under en kortare del av sin livstid kommer att omvandla helium till andra tyngre grundämnen. Under denna fas, som kommer att ske om ungefär 5 miljarder år för vår sol, så sväller stjärnan upp, svalnar på ytan och bildar en "röd jätte". Till slut kan inte kärnprocesserna ge mer energi, och eftersom det är den höga temperaturen i centrum som håller emot gravitationen kommer stjärnan att kollapsa när bränslet är slut. För en stjärna av solens storlek sker detta dock ganska lugnt, den sänder ut det mesta av sitt material som gas och stoft i rymden som där kan användas för bildning av nya stjärnor. Riktigt stora stjärnor går däremot en våldsam död tillmötes när de exploderar som supernovor, enorma explosioner som gör att en enda stjärna för några veckor kan lysa lika starkt som resten av sin galaxen som innehåller miljarder stjärnor. Kvar efter en sådan explosion kan de bli lite olika rester, antingen extremt täta s.k. neutronstjärnor eller i vissa fall svarta hål.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Tror ni att det går att leva på Mars? och varför? Finns det några bakterier som finns på jorden? Är det för mycket koldioxid för att växer ska kunna leva.

Svar: Vi människor kan förvisso inte leva på Mars utan att skydda oss med rymddräkter eftersom atmosfärstrycket bara är ca 1% av det på jorden och atmosfären består mest av koldioxid, men man kan väl tänka sig att vissa typer av primitivt liv skulle kunna klara sig. Man har visserligen inte hittat något liv än, men man har ju bara letat på några ställen. En förutsättning för liv av den typ som vi känner tror man är att det finns flytande vatten, och numera finns det inget sådant på Marsytan, men kanske ner i sprickor. Tidigare i Mars historia tror man att det funnits vatten, eftersom man ser spår av floddalar och liknande geologiska bildningar. Jag tror inte koldioxid är något problem för primitiva livsformer. Det fanns liv på jorden långt innan vi fick den höga halten av syre i atmosfären som vi har nu. Det syre vi har i atmosfären nu beror just på att vi har gröna växter på vår planet, så livet kom före syret och inte tvärtom.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik.

Fråga: Kan man se planeten Neptunus med blotta ögat?

Svar: Det förekommer en del spekulationer om att man skulle kunna se Neptunus med blotta ögat på nätet, men jag tycker inte de verkar speciellt trovärdiga. Den apparenta magnituden är ca 7,8 vilket kan jämföras med Uranus som har 5,5 och betraktas som "precis synlig". Du kan läsa mer om detta på webbplatsen The Naked Eye Planets in the Sky.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Hur många stjärnor kan vi människor se med blotta ögat om vi går ut en stjärnklar kväll?

Svar: Om du går ut en stjärnklar kväll utan månljus och befinner dig långt från störande stadsljus kan du se ca 3000 individuella stjärnor med blotta ögat. Du ser ju också det ljusa stråk som kallas vintergatan och som är vår galax "sedd inifrån". Galaxen vintergatan har formen av en tillplattad skiva med spiralarmar, men det vi ser från vår position, ca 2/3 ut från centrum är ett ljust band, där vi dock ej kan urskilja de enskilda stjärnorna utan kikare. Totalt finns dock några hundra miljarder stjärnor i galaxen, så vi är inte ensamma.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Kan galaxer röra sig med en relativ hastighet större än ljusets?

Svar: Den kosmologiska tolkningen av Universums accelererande expansion är inte att galaxerna rör sig allt snabbare från varandra i ett vanligt statiskt rum, utan att rummet själv expandrar mellan galaxerna vilket är en konsekvens av Einsteins allmänna relativitetsteori. Att två galaxer fjärmar sig med en relativ hastighet som är större än ljushastigheten på grund av denna rumsexpansion strider inte mot några fysikaliska lagar. En galax som på detta sätt rör sig från oss med en hastighet som överskrider ljushastigheten kan vi dock ej observera, så den ligger bortom vårt observerbara Universum.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Om storleken på det observerbara universum:

Hur kan ljus färdas i 45 miljarder ljusår och sedan nå våra teleskop, om universum bara har funnits i 13 miljarder år?

Har ljuset verkligen färdats 45 miljarder ljusår? Kan det vara så att fotonerna bara tappat den mängd energi som motsvarar 45 miljarder ljusårs färd men i själva verket färdats en kortare sträcka?

Svar: Big Bang skedde för ca 13 miljarder år sedan vilket innebär att de mest avlägsna objekt vi i princip kan se låg ca 13 miljarder ljusår bort när ljuset lämnade dem. Denna sfär med radie 13 miljarder ljusår med jorden i centrum utgör alltså det Observerbara Universum. Men ett objekt vars ljus sändes ut för 13 miljarder år sedan har ju fortsatt att röra sig under dessa 13 miljarder år och beräknas nu ligga mer än 45 miljarder ljusår bort. Detta är väl inte så konstigt, men om man skall erhålla korrekta kvantitativa värden så måste man använda relativistiska beräkningar som är nog så komplicerade.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Hur skapas svarta hål och vad händer med det som sugs in?

Svar: Ett svart hål skapas genom att materia komprimeras ihop till en så liten volym att gravitationskraften blir så stark att inte ingenting, inte ens ljus, kan lämna det svarta hålet om det kommer innanför ett visst avstånd som kallas Schwarzschildradien. En process som kan skap sådana extremt täta kroppar är när stora stjärnor når slutet av sin livscykel. De har då använt allt sitt kärnbränsle som håller de energialstrande fusionsreaktionerna igång, vilket innebär att gravitationen tar över och pressar samman hela stjärnans massa vilket leder till en gigantisk explosion, en supernova. Det mesta av stjärnans material slungas då ut i rymden där det bildar gas och stoft som tjänar som material för tillkomst av nya stjärnor, men om stjärnan är tillräckligt stor så bli det som är kvar ett svart hål. Det finns även "super-massiva" svarta hål som bildas när galaxer blir till, och som ligger i deras centrum. Genom att observera banorna som stjärnor följer i centrum av vår egen gallax, Vintergatan, kan man dra slutsatsen att de rör sig kring en oerhört massiv kropp som inte själv syns, vilket är ett sådant svart hål.
Det som sugs in i ett svart hål är räddningslöst förlorat om det kommer innanför Schwarzschildradien. Befinner sig en kropp utanför detta avstånd så verkar det svarta hålet som vilken annan massa som helst runt vilken stjärnor och annan materia kan röra sig i ölika banor. Fysikern Stephen Hawking har dock visat att även svarta hål kan släppa från sig lite energi vilket innebär att åtminstone små svarta hål med tiden kommer att avdunsta och försvinna.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Om ett svart hål bildar ett oändligt stort hål i tidrummet, varför gör inte stjärnan som kollapsade till det svarta hålet det med eftersom de har samma vikt?

Svar: Det är inte den totala massan, utan tätheten (dvs. massa per volymsenhet) som avgör om det blir ett svart hål eller ej. Så länge stjärnan "lever" så pågår fusionsreaktioner i dess inre som håller emot gravitationen som vill dra ihop massan till en punkt. När en stor stjärna når slutet av sin "levnad" har den använt allt tillgängligt fusionsbränsle, och när det inte finns något som alstrar energi i dess inre tar gravitationen över, och stjärnan kollapsar i en supernova. Vid denna gigantiska explosion kommer det allra mesta av stjärnans massa att slungas ut i rymden där det fyller på det "interställära mediet" som består av gas och stoft. Denna materia kan sedan komma att ingå i nya stjärnor som bildas när dessa gas- och stoftmoln dras samman av gravitationen. En mindre del av det som blir kvar av stjärnan efter supernovan kommer dock att pressas samman av gravitationen till en kropp med oerhört hög täthet och kan sluta som en neutronstjärna eller ett svart hål om massan är tillräckligt hög. Det svarta hålet har en bestämd radie, den s.k. Schwartzschildradien, och befinner mans sig utanför denna så uppträder det svarta hålet som vilken massa som helst och ger sig enbart till känna genom sin gravitation. Man får dock passa sig, för om man kommer innanför Schwartzschildradien sugs man in och försvinner för alltid!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Hur kan man veta hur "gammalt" ljuset är från en avlägsen stjärna eller galax? Forskarna kan se tillbaka drygt 10 miljarder år, men hur kan man vara säker på ljusets "ålder"?

Svar: Eftersom ljuset hastighet i vakuum är en fundamental konstant i fysiken, så vet man hur länge det har färdats, dvs ljusets "ålder", om man kan bestämma avståndet till objektet. Avståndsbestämning är av oerhört stor betydelse inom astronomin, och det finns en rad metoder beroende på avståndens storlek. För närbelägna stjärnor, upp till några tusen ljusår, kan man använda parallaxmetoden vilken är en rent geometrisk metod där avståndet räknas fram från den skenbara förflyttningen relativt avlägsna objekt när jorden rör sig i sin bana runt solen. Avståndsbestämning till mera avlägsna stjärnor är svårare eftersom den ljusstyrka vi mäter upp på jorden beror både på objektets verkliga ljusstyrka och hur långt bort det befinner sig. Om man vet den verkliga ljusstyrkan kan man dock enkelt räkna ut avståndet, eftersom ljusintensiteten avtar med kvadraten på avståndet. Det är därför viktigt att veta hur starkt olika objekt verkligen lyser, och numera känner man till ett antal typer sådana objekt som på engelska kallas "standard candels" Ett exempel är vissa pulserande stjärnor där tiden mellan pulserna är relaterad till den verkliga ljusstyrkan. Ett annat exempel är en viss typ av supernovor som kan ses över enorma avstånd. Idag vet vi också att universum expanderar eftersom rummet själv mellan galaxerna "töjs ut" med tiden enligt Einsteins allmänna relativitetsteori. Detta har den effekten att "gammalt ljus" fått en längre våglängd än det ursprungligen hade, vilket kallas rödförskjutning. Om man betraktar ljuset från en avlägsen gallax, och mäter våglängden för en känd spektrallinje, kommer denna våglängd alltså att vara längre än den man mäter för samma ämne i ett laboratorium här på jorden, och denna våglängdsändring talar om hur "gammalt" ljuset är.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Vilka bevis tyder på att den geocentriska modellen inte stämmer?

Svar: Det var främst planeternas rörelse relativt fixstjärnorna samt observationer av Venus faser som visade att de då förhärskande geocentriska världsbilden inte stämde. Problemet med planeternas fram och återgående rörelser relativt fixstjärnorna försökte man att förklara inom den geocentriska modellen med att låta planeterna röra sig i cirklar kring medelpunkter som i sin tur rörde sig cirkulärt kring jorden, s.k. epicykler. Dessa system blev dock mer och mer komplicerade för att stämma med de allt bättre observationerna. I den heliocentriska världsbilden framstår planeternas rörelser som en naturlig del. Dock skall man notera att i Kopernikus ursprungliga modell gick planeterna (felaktigt)i perfekta cirklar vilket gjorde att även denna modell hade problem med att reproducera observationerna. Först när Kepler visade att planeterna går i elliptiska banor stämde allt väl. Observationer av Venus faser kräver att man kan upplösa planetens yta, och var alltså möjlig först efter att man börjat observera med teleskop i börja av 1600 talet.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Hur mycket påverkar månens dragningskraft en människas vikt d.v.s. hur mycket mindre väger man när månen står rakt ovanför?

Svar: Stoppar man in avståndet till månen och månens massa i allmänna gravitationslagen F=G(mM/d^2) så visar det sig att kraften på en person som väger 100 kg blir 0,0034 N, att jämföra med 980 N som är den kraft med vilken Jorden drar i personen. Detta är 3,5*10^-6 gånger kraften från jorden vilket svarar mot 0,34 g, så du får ha en noggrann våg för att kunna mäta det! Det finns dock andra effekter som påverkar oss mer. Om personen står vid ekvatorn påverkas han av en uppåtriktad centrifugalkraft på 3,4 N vilket gör honom lite lättare. Sen flyter vi ju alla omkring i en atmosfär som ger en lyftkraft som svarar mot vikten av den undanträngda luften. Om vi antar att 100 kilospersonen har tätheten 1000 kg/m^3 så blir denna kraft 1,3 N vilket också gör honom lättare.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Vad är den allmänna meningen av ordet "universum". Anser man materian?...det betyder ju rum. Man pratar om Big bang som skapade materia, tid och rum. Kan inte ett "rum" existera utan den materia som big bang skapade?...det känns missvisande...

Svar: Med "Universum" menas normalt allt som existerar, inkluderande materia av alla slag och strålning och andra energiformer. Märkligt nog så utgör den materia vi kan observera och som består av atomer uppbyggda av de normala elementarpartiklarna bara en liten del av den totala mängden materia. Resten utgörs av det man kallar "mörk materia", vars natur är ett av fysikens stora gåtor. Man talar även om "mörk energi" vilket ger upphov till universums accelererande expansion, och vars natur också är okänd. Det mesta som finns därute är alltså okänt!
Att tänka sig rummet som en slags tom behållare som alltid existerat och som man sedan stoppar in saker i är naturligt för oss människor då det stämmer bra med våra erfarenheter. Världen är dock mer komplicerad och den bästa beskrivning vi har idag är Einsteins allmänna relativitetsteori som utgör grunden för kosmologin. I denna teori är både tid, rum, massa och energi sammanlänkade och har inte en oberoende existens som vi normalt uppfattar det. Det är därför korrekt att hävda att både tid och rum skapades vid "Big Bang", som alltså inte skedde i en viss punkt i rummet. Universum har alltså alltid innehållit allt rum som finns, även direkt efter Big Bang.

Ännu märkligare blir det när teoretiska fysiker spekulerar i att vårt universum kanske inte är det enda! Det skulle alltså kunna tänkas att det fanns många universa som då skulle då vara helt frikoppade från varandra och inte kunna kommunicera. Man kan även tänka sig att helt andra fysikaliska lagar skulle gälla i dessa andra världar. Några bevis för dessa spekulationer finns dock ej.

Det är under alla omständigheter en märklig värld vi lever i!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Vad finns det för problem med supernovarester? Kan de påverka oss på något sätt?

Svar: Supernovaexplosioner äger rum i slutfasen av en stor stjärnas livscykel. När den gjort slut på allt bränsle i sitt inre så kommer gravitationen att ta överhanden, och stjärnan kollapsar i en våldsam explosion, som lämnar efter sig en rest vars natur beror på stjärnans ursprungliga storlek. En typ av supernovarest är en neutronstjärna, som har en extremt hög täthet. En tesked av dess material skulle väga ca 10 miljoner ton! Är den ursprungliga stjärnan ännu större kan det bildas ett svart hål, vilket torde vara vårt universums mest bisarra typ av objekt. Det svarta hålet har så hög täthet så att ingenting, inte ens ljus, kan lämna det. Inne i det svart hålet fungerar inte längre fysikens lagar. Utifrån beter sig det svarta hålet som vilket massivt objekt som helst, men kommer man för nära sugs man in och är för alltid förlorad. En sådan supernovarest gör man alltså klokt i att undvika att komma för nära! Det är dock ingenting att gå och oroa sig för, eftersom risken att vårt solsystem i sin vandring genom Vintergatan skulle stöta på ett svart hål är mikroskopiskt liten, eftersom avståndet mellan stjärnor är så enormt stort i relation till deras egen storlek.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Borde inte radiometriska mätningar ge ett större värde på solsystemet än 4,5 miljarder år? Asteroider och meteoriter liksom vissa bergarter på jorden anses ju vara ca: 4.5 miljarder år enligt radiometriska metoder. Kan inte den åldern härröra från den tid då den här materien skapades ur en supernova varpå den radiometriska klockan startade när fragmenten kondenserades till kometer och asteroider som sedan i sin tur ansamlades i vår solnebulosa. Borde därför inte själva jordens (och planetsystemet) tillblivelse eller bakningsprocess ha skett betydligt senare än dessa 4.5 miljarder år.

Svar: När man gör radiometriska mätningar över en lång tidsrymd så använder man ofta det faktum att den radiometriska klockan nollställs när materialet övergår från smält till fast fas, eftersom vissa sönderfallsprodukter diffunderar ut ur materialet om det befinner sig i smält tillstånd. I den inre delen av den solnebulosan som vårt planetsystem bildades ur var temperaturen ursprungligen så hög att allt material var smält eller i gasform. Meteoriter är speciellt lämpade för denna typ av mätning eftersom de varit opåverkade sedan de stelnade i början av solsystemets uppkomst. Man behöver alltså inte gå tillbaks till den tidpunkt när grundämnena först bildades genom fusionsprocesser i stjärnorna för att nollställa den radiometriska klockan.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Är färgerna i bilder på olika rymdfenomen så som galaxer och nebulosor, kan man se dem? Eller är de förstärkta i syfte att framhäva så att man ser objektet??

Svar: Det beror på hur seriösa de är som publicerar bilderna. Om du ser en färgbild så kan färgerna representera olika saker, och det bör givetvis framgå av bildtexten vad som gäller. Bilden kan vara antingen en korrekt avbildning av objektets färg i det synliga våglängdsområdet, vilket borde vara fallet om inget nämns i bildtexten. Om man känner till astronomi kan man få en hel del information ur färgerna. Rödare partier representerar normalt objekt med lägre temperatur medan blåvit färg indikerar hög temperatur. Vissa joniserade ämnen kan dessutom ge speciella färger. T.ex. joniserade vätgasatomer ger en tjusig rödviolett färg. Astronomiska observationer görs dock ofta i andra våglängdsområden är det synliga, och då är det vanligt att man "översätter" intensiteten (eller ibland våglängden) hos den observerade strålningen till en gråskala eller en färg. I enklaste fallet översätts intensiteten för en bestämd våglängd till bildens svärtning: hög intensitet normalt är vitt och låg intensitet normalt svart. Ibland översätter man till färgskala och då bör man visa en palett invid bilden som visar vad de olika färgtonerna svara mot. Slutligen kan man givetvis även tänka sig att oseriösa bilder har manipulerats bara för att se tjusiga ut, vilket givetvis är föga vetenskapligt.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Varför kan stjärnor dö på så olika sätt? Alltså varför vissa blir vita dvärgar och andra svarta hål o.s.v.

Svar: Hur en stjärna kommer att utvecklas beror framför allt på hur stor massa den har från början. Om massan är mindre än 0,8 solmassor kommer stjärnan helt lugnt att sluta lysa när den genom fusion omvandlat allt sitt väte till helium, varvid de slutar som en "brun dvärg". Är stjärnans massa mellan 0,4 och 4 solmassor kommer den att svälla upp till en röd jättestjärna när vätet i kärnan är förbrukat för att slutligen sända ut det mesta av sin massa som gas i rymden där materien kan "återanvändas" i nya stjärnor. Kvar blir en liten "vit dvärg" som slutligen slocknar. Om den ursprungliga stjärnans massa är mycket större än solens blir slutet dramatiskt, stjärnan exploderar i en supernovaexplosion vilken kommer att efterlämna en neutronstjärna, vilket är en liten kropp med oerhört hög täthet (en tesked av dess material skulle väga 100 miljoner ton!). För de allra största stjärnorna kan resten efter supernovaexplosionen bli ett svart hål, vilket är det märkligaste av universums alla kroppar. Här är tätheten så hög att varken strålning eller materia kan lämna hålet, och de lagar som beskriver fysiken i resten av universum bryter samman i dess centrum.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Fråga: Om vi skulle kalla alla galaxer för vårt galaxsystem. Skulle det kunna finnas flera miljarder utav liknade system lång långt borta. Eftersom vi inte kan se dessa och om dessa nu är så långt bort så går väll inte detta att motbevisa.

Svar: Enligt den vedertagna kosmologiska modellen, Big Bang teorin, så skapades universum i en oerhört het, förtätad singularitet, där både energi, materia, rum och tid kom till stånd för 13,7 miljarder år sedan. Av detta "vårt" universum kan vi dock enbart se en del, det "observerbara universum" eftersom ljusets begränsade hastighet gör att vi ej kan se sådant som ligger så långt bort att dess ljus ej nått oss. Vi kan alltså ej veta hur stort vårt universum verkligen är.
Om jag tolkar din fråga rätt, så undrar du om det finns något hinder för att det skulle finnas flera universa, vart och ett med sin egen Big Bang, och svaret på det är att det skulle mycket väl kunna tänkas, och detta är något man arbetar med inom s.k. strängteori. Det är en märklig värd vi lever i, och kanske finns det fler!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Olov, 72: Är rödförskjutningen hos kosmiska bakgrundsstrålningen orsakad av samma mekanism som den hos avlägsna galaxer? Hur beräknar man rödförskjutning som beror på universums expansion?

Svar: Rödförskjutningen hos avlägsna galaxer, som Edwin Hubble visade ökade med avståndet, skall ses som en effekt av att rummet själv mellan galaxerna expanderar snarare än att deras hastighet ökar med avståndet i ett statiskt rum. Det är samma expansion av rummet som gör att den strålning som härstammar från ca 380.000 år efter Big Bang, och som ursprungligen svarade mot svartkroppstrålning vid 3000 K, nu har en mycket längre våglängd som svarar mot 2,75 K och ligger i mikrovågsområdet. Rödförskjutningen hos en galax mäts genom att man våglängdsuppdelar ljuset med en spektrometer och ser hur mycket emissionslinjer från kända ämnen har ändrats. Detta våglängdsskift sätter man sedan in i sambandet för relativistiskt dopplerskift vilket ger en hastighet v. Med hjälp av Hubbles lag, v=H0xd, där d är avståndet och H0 Hubblekonstanten, får man sedan avståndet till galaxen.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Klasslärare

, 34: Hej! Jag skulle vilja ha hjälp med att reda ut en fråga som handlar om midnattssolen. Kan man under kvällar och nätter när det råder midnattsol samtidigt skymta månen i dess olika faser? Och i så fall lyser den eller syns den bara som en svag kontur så som den kan göra under riktigt soliga, klara dagar.

Svar: Vid fullmåne befinner sig månen och solen på motsatt sida av jorden, vilket betyder att de befinner sig på motsatta punkter av den cirkel på himmelssfären som kallas ekliptikan, längs vilken solen, månen och planeterna rör sig. Befinner man sig norr om polcirkeln, dvs på en latitud av 66,5 N eller nordligare, går solen aldrig under horisonten vid midsommar, medan motsatta punkten på ekliptikan, där månen befinner sig vid fullmåne, aldrig går över horisonten. Detta är en konsekvens av att ekliptikans plan lutar 23,5 grader relativt ekvatorsplanet. Befinner man sig på nordpolen vid sommarsolståndet rör sig solen i cirklar på en konstant höjd över horisonten, varvid månen är över horisonten om dess vinkel mot solen är mindre än 90 grader åt någondera hållet. Detta är samma som att säga att den är över horisonten när den befinner sig i första och fjärde kvarteret. Sammanfattningsvis så kan du alltså ej se fullmånen och solen samtidigt när det är midnattssol. Det gäller också att månen alltid är över horisonten om den är halv eller mindre. (Även om månen är uppe kan det dock vara svårt att se månskäran om den ligger för nära solen.) I beskrivningen ovan har jag ej tagit hänsyn till att månens bana bildar en viss vinkel (ca 5 grader) med ekliptikan, vilket i vissa fall kan göra det möjligt att se fullmånen precis vid horisonten om man befinner sig nära polcirkeln.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

, 50: Hej. Undrar hur elliptiska planetbanorna är? Vad är t ex avståndet mellan brännpunkterna för olika planetbanor?

Svar: Planetbanorna utgör ellipser med solen i ena fokus, vilket är en konsekvens av mekanikens lagar som formulerades av Newton. Johannes Kepler hade dock redan kommit fram till detta rent empiriskt, innan det fanns något teoretiskt stöd för slutsatsen. Graden av "ovalhet" anges av något som kallas excentricitet vilket benämns e och som definieras enligt: e= (avståndet mellan fokalpunkterna)/(storaxelns längd). Från detta samband ser du att man enkelt kan räkna ut avståndet mellan fokalpunkterna om man vet excentriciteten och storaxelns längd genom att multiplicera dessa värden. Excentriciteterna har du nedan, och halva storaxelns längd är ju ungefärligen planetbanornas radier, då de flesta är mycket nära cirkulära (från värdena på excentriciteterna ser du att med undantag för Merkurius är banorna nära cirkulära).
Merkurius e=0,206
Venus e=0,007
Jorden e=0,017
Mars e=0,093
Jupiter e=0,048
Saturnus e=0,053
Uranus e=0,043
Neptunus e=0,010

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Elev

,15: Hej, jag undrar vad stjärnklassifikation och HR-diagram innebär. Tack på förhand.

Svar: I ett HR-diagram anges stjärnans verkliga ljusstyrka (luminositet) på den vertikala axeln och dess temperatur, ökande åt vänster, på den horisontella axeln. Den horisontella axeln anges ibland som "färg" eller spektralklass men dessa varierar med temperaturen. Stjärnor klassificeras med utgångspunkt från våglängdssammansättningen hos sitt ljus vilket ger en bokstav i serien OBAFGKM, vilken svarar mot ökande temperatur. En O-stjärna är alltså hetare än de övriga. Under sin "livcykel" rör sig stjärnorna på ett visst sätt genom ett HR-diagram, och ligger största delen av tiden längs den diagonal från övre vänstra till nedre högra hörnet som kallas huvudserien. HR-diagram har spelat stor roll för förståelsen av stjärnors utveckling. Bostäverna H och R står för namnen Hertzsprung och Russel vilket var två astronomer som kom på det här sättet att beskriva stjärnutveckling.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Pekka

, 46: Hej! Såg programmet Hubbles Universum på kunskapskanalen idag den 6/3 2010. Där talade man om att expansionen av rymden accelererar i hastighet. Kraften som orsakar detta är mörk energi, om jag förstod det rätt. Är mörk energi starkare än gravitation och ska man se den som en motsats till gravitation? Av programmet fick jag till sist intrycket av att expansionen skulle leda till en kollaps av universum, som skulle innebära slut på liv. Det fick mig att fundera på en annan fråga. Det föds ju nya galaxer och där uppstår väl gravitation. Kan det vara så att, när det till sist finns tillräckligt mycket materia i universum som har gravitation, det kommer att uppväga kraften hos det som accelererar expansionen.

Svar: Det stämmer att "mörk energi" är namnet på någonting, vad det nu är, som får universums expansion att accelerera. Enlig den fysik vi ha idag borde gravitationen göra att expansionens hastighet avtog, och om medeltätheten var tillräckligt hög skulle den kunna vändas i en kontraktion vilket skulle kunna tänkas leda till en "Big Crunch", en slags omvänd Big Bang. Detta kan ju tyckas vara en trevlig modell, eftersom man kunde tänka sig att hela förloppet sedan skedde igen i ett evigt kretslopp. Så verkar det alltså inte vara, utan universum kommer att bli allt större och kallare och med tiden helt ogästvänligt för allt liv. Att galaxer skulle födas ur tomrummet och alltså skapa ny gravitation stämmer inte med BigBang teorin som är förhärskande idag. Innan Big Bang teorin vart allmänt accepterad fanns dock en teori som kallades "continuous creation" som utarbetats av bl.a. Fred Hoyle, och i vilken materia kontinuerligt skapades.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Zlatan

, 27: Hej! Varför minskar densiteten hos de inre planeterna ju längre bort från solen de befinner sig?

Svar: Planeterna bildades tillsammans med solen och resten av solsystemet för ca 4,5 miljarder år sedan när gas och stoft drogs samman av gravitationen, varvid det bildades en roterande skiva där den innersta delen blev vår sol medan planeterna bildades av materia längre ut i skivan. Skillnaden i planeternas sammansättning har att göra med att temperaturen i denna skiva ökade ju längre in mot centrum man rörde sig. Det ursprungliga gas och stoft molnet bestod till största delen av väte och helium, medan tyngre grundämnen som bygger upp de inre planeterna enbart fanns i små mängder. Att de inre planeterna ändå består av dessa "sällsynta" ämnen beror på att temperaturen på det avstånd från centrum där de gick var så hög att väte och helium inte kunde kondensera, vilket de tyngre ämnena kunde. Längre ut i skivan var det kallare, och där kunde de mera lättflyktiga ämnena kondensera vilket gav upphov till de stora gasplaneterna Jupiter och Saturnus som till största delen består av just väte och helium kring en liten stenkärna i mitten.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Isabelle

, 13: Har universum någon form, och i så fall vilken?

Svar: Hej Isabelle. Det vore ju naturligt att tänka sig att universum hade en "kant", dvs. att det tog slut någonstans, och man kunde tänka sig att det hade en viss form, kanske som en stor boll som låg där i en för övrigt tom rymd. Detta är dock inte en korrekt bild av hur det förhåller sig, eftersom man måste använda väldigt avancerad fysik som har sitt ursprung i Albert Einsteins teorier för att beskriva universum. Enligt dessa teorier är universum troligen oändligt stort och saknar "kant". Det skulle eventuellt kunna tänkas att universum hade en ändlig storlek, men du skulle inte heller i detta fall komma till någon slut om du rörde dig i en rät linje, utan du skulle istället komma tillbaks till den punkt du startade i! Vi människor kan knappast göra oss en begriplig bild av detta, utan vi får acceptera de matematiska teorier som beskriver vår värd ger "konstiga resultat".

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Martin

, 32: Hej Såg ett program på tv om rymden och där nämnde dom Svart materia. Något som man inte kan se man utan bara räkna ut att det måste finnas något pga galaxernas rörelser mm (Hade för mig att det var så). Som jag förstod det så vet man inte vad Svart materia är för något. Min första tanke var att det kan vara ljus. För om alla planeter skickar ut ljus i olika väglängder så måste det innehålla en ofantlig mängd energi som är på väg någonstans mellan galaxerna. Skulle inte detta kunna vara en Svart materia?

Svar: Hej Martin. Ditt resonemang stämmer så till vida att man måste ta hänsyn till den strålning som finns i universum när man räknar ut hur mycket som finns där ute som kan alstra gravitation. Den "ekvivalenta massa" som denna strålning svarar emot är dock alldeles för litet för att förklara problemet med "mörk massa". De olika masstätheterna man räknar fram blir:

Masstäthet från strålning: 4,6x10^-31 kg/m3
Masstäthet från "vanlig materia" 4,2x10^-28 kg/m3
Masstäthet härledd från gravitationseffekter: 2,4x10^-27 kg/m3

Som du ser är massan som kommer från strålning försumbar, medan den "vanliga" materian man kan se med teleskop av olika slag utgör enbar 15% av den massa som ger upphov till observerbara gravitationseffekter. Gåtan kvarstår!

Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Tatjana

, 30: Hej.

Jag skall försöka formulera mig så att ni kan förstå, detta är inte mitt område men jag är så nyfiken. Jag är i tiden för "Big Bang". Olika partiklar/gaser attraherades av varandra och bildade genom rotationer i massan till cirkelformade planeter. Jag undrar varför det blev en sol, en jord och en måne? Vad var det som gjorde att inte allt blev en enda stor planet? Är de uppbyggda av så olika materia, kan man säga vilken som blev färdig först?

Svar: Hej Tatjana. Du har helt rätt i att ett solsystem bildas när gas och stoft drar sig samman, och för vårt solsystem skedde detta för ungefär 4,5 miljarder år sedan, alltså ganska lång tid efter "Big Bang" som skedde för knappt 14 miljarder år sedan. När gas och stoft kollapsar på grund av att gravitationen drar ihop alltsammans skulle man ju kunna tro att det skulle sluta med en symmetrisk "boll". Istället bildas en roterande diskusformig skiva, och detta har att gör med något som i fysiken kallas "lagen om rörelsemängdsmomentets bevarande". Alla gasmoln har en viss rotationsrörelse som kommer att "förstärkas" när gasen drar ihop sig. Detta är samma effekt som gör att en konståkares rotationshastighet ökar när armarna förs in mot kroppen. I centrum av skivan bildades vår sol, och när gasen i dess centrum blev tillräckligt het startade kärnreaktioner (fusion) som tände stjärnan. Dessa reaktioner fortsätter i många miljarder år, och är vad som håller oss varma här på jorden. Längre ut slog sig gas och stoft samman till planeter, vilket gick gradvis. Det började med mindre kroppar som vartefter kolliderade med varandra och till slut skapades de planeter vi har idag. Närmare solen var temperaturen så hög att endast tyngre grundämnen fanns i fast form, och därför är de inre "jordlika" planeterna uppbyggda av olika slags sten. Längre ut var det kallare så att sådana ämnen som är gasformiga här hos oss kunde bygga upp de yttre planeterna. De stora planeterna längre ut i solsystemet, Jupiter och Saturnus tror man har en liten kärna av sten omgiven av stora mängder väte och helium. Vid ytan är dessa ämnen gasformiga, men längre in är de flytande på grund av det höga tryck som råder där.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Arios

, 30: Hej. Jag har två frågor

1-jorden lutning 23graden.varför är den lutad, vad är orsaken till lutningen.

2- varför roterar inte Venus omkring sin axel mer än vad den gör, varför roterar Mars om kring sin axel mer än Venus och Merkurius (fast den sist nämnda har större massa).

mvh Arios

Svar: Hej Arios. Den normala riktningen för planeternas rotation kring sin axel är moturs om man betraktar solsystemet från en punkt norr om solen, och detta är en direkt konsekvens av rotationen hos det diskusformade gas/stoftmoln som bildade solsystemet (planetbanorna går ju alla moturs runt solen, och ligger ungefär i samma plan). Undantagen är Venus, som roterar långsamt medurs, och Uranus, vars rotationsaxel ligger nästan parallell med omloppsbanans plan. Orsaken till dessa avvikelser från det normala tror man beror på "kosmiska katastrofer" i solsystemets tidigare historia. I början var solsystemet en våldsam plats där gigantiska kollisioner mellan himlakroppar var vanligt förekommande. Sådana kollisioner kan både ändra rotationsriktning och planetaxelns lutning. Vår måne tror man skapades i samband med en kollision med en annan himlakropp, och det kan mycket väl vara denna händelse som gav oss det värde på jordaxelns lutning som vi har idag.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Jan

, 28: Hej. Jag har läst att om man åker längst ut i universum eller vilket håll som helst så dyker man upp i andra änden? Nu undrar jag om universum expanderar så kan det väl vara möjligt att allt i universum stjärnor galaxer etc skjuts iväg så kommer de att först utvidgas för att sedan dyka upp i universums början och eftersom allt går snabbare så kan man tro att universum börjar i ett svart hål eller maskhål eller dyl som finns i början och sedan i slutet viker stjärnorna och galaxerna av och slussas tillbaks till början med hjälp av det höga trycket från expansionskraften och den ökade insamlandet av materia komprimeras detta och tillsist är en big bang ofrånkomlig och på detta sättet kan universum ha kraft i evighet. Är detta möjligt?

Svar: Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori beror universums geometri av dess medeltäthet. "Geometri" är här något som innefattar både rums- och tidsdimensioner vilket är mycket svårt för oss människor att göra sig en bild av utan att ta till avancerad matematik. Om totala tätheten är stor kommer man att ha en geometri som beter sig som du nämner, dvs. att parallella strålar kommer att mötas. "Total täthet" innefattar dock mer än vår vanliga materia eftersom det även tycks finnas osynlig "mörk materia" såväl som "mörk energi" i universum. Enligt senaste kosmologiska rönen lever vi i ett universum med "flat space", vilket innebär att parallella linjer förblir parallella. Samtidigt observeras att universum expanderar, och dessutom att denna expansion accelererar. En tidigare tanke var att expansionen borde avta med tiden eftersom den motverkas av gravitationen, vilket till slut skulle kunna leda till att universum började dra sig samman för att slutligen kollapsa i en "Big Crunch" vilket är motsatsen till "Big Bang". Detta skulle då kunna leda till en ny "Big Bang" och ge ett cykliskt förlopp som skulle kunna upprepa sig oändligt. Denna världsbild verkar nog tilltalande för många människor, men verkar alltså inte stämma med vad vi observerar.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Robert

, 42: Angående stjärnan Betelgeuse med dess skarpa bilder. Varför har inte Hubble kunnat ta så tydliga bilder tidigare, när man nu kunnat korrigera bilder från ett jord-teleskop?

MVH Robert

Svar: Att upplösa bilder på stjärnor så att man verkligen kan se deras yta är oerhört krävande eftersom den vinkel en stjärna upptar på himlen är liten på grund av det stora avståndet. Den normala fysikaliska begränsningen i ett teleskops upplösning kallas diffraktionsbegränsning och påverkas av ljusinsläppets diameter (dvs. huvudspegelns diameter i ett spegelteleskop) och ljusvåglängden. För synligt ljus och en spegeldiameter på 10 m blir denna begränsning ca 0,015" (bågsekunder, dvs 1/3600 av en grad). Eftersom Betelgeuse är en s.k röd jättestjärna med en diameter som är ca 900 gånger större än solen och den dessutom ligger relativt nära (drygt 600 ljusår) är den en av de stjärnor som upptar störst vinkel, ca 0,050" vilket alltså ligger över diffraktionsgränsen för de allra största jordbaserade teleskopen. Störningar i atmosfären gör dock att det ändå är svårt att uppnå den teoretiska upplösningsgränsen, så man är tvungen att ta till diverse "knep" för att upplösa ytan. En metod som används kallas interferometri och bygger på att man sätter samman bilden från flera teleskop varvid diffraktionsbegränsningen snarare ges av avståndet mellan instrumenten än deras individuella spegeldiametrar. Denna metod används ofta inom radioastronomi men har på senare tid även utvecklats för synligt ljus. Hubbleteleskopet har på grund av sin mindre spegel (2,4 m) sämre teoretisk upplösning, ca 0,06", än de största jordbaserade instrumenten men undviker givetvis problem med atmosfärsstörningar. Detta innebär att det även med Hubble teleskopet är en utmaning att upplösa ytan på Betelgeuse. För att erhålla samma upplösning som med stora jordbaserade teleskop har det krävts olika "knep", bl.a. en bildbehandlingsteknik som man kallar "super-resolution" som du kan läsa mer om hemsidan för SPIE.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Margareta

: Hur kan det bli en jättesmäll PÅ planeten Jupiter när den bara består av gas??

Svar: Eftersom Jupiters yttre delar består av gas så går det ju inte att exakt definiera var ytan är som på en planet av jordens typ med en relativt tunn atmosfär och en väldefinierad fast yta. Att det kommer att bli en kraftig explosion i den yttre delen av Jupiters atmosfär om en mindre himlakropp kolliderar med planeten är dock klart. En stenbumling som kommer farandes i solsystemet och träffar en planet har hög hastighet och därigenom stor rörelseenergi. När den kommer in i atmosfären bromsas den så kraftigt att den hettas upp och förgasas, dvs. exploderar, innan den hinner speciellt långt in i atmosfären. De flesta meteorer som träffar jorden hinner därför aldrig ned till jordytan. Även den stora bumling som orsakade jättesmällen i Tunguska i Sibirien 1908 där 2000 kvadratkilometer skog fälldes verkar inte ha träffat jordytan, utan exploderade i atmosfären med en energi som motsvarar en vätebomb. Detta objekt tros ha varit några tiotals meter i diameter.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Lilly

, 10: Varför är jorden rund och inte platt?

Svar: Hej. Jorden bildades en gång för länge sedan när gas och stoft som cirklade runt solen drog sig samman. eftersom tyngkradften gör att all materia drar till sig annan materia. När jorden var ung var den dessutom väldigt varm, så all sten var smält, så hela jorden var flytande. I en vätska kan ju alla atomer och molekyler röra sig, och alla vill ligga så nära mitten som möjligt eftersom tyngdkraften drar dem åt det hållet. Om de bildar en helt rund kula kommer atomerna att ligga så nära mitten som möjligt, och det är därför alla större himlakroppar är runda. Nu är jorden inte en perfekt rund kula, vilket beror på att den snurrar runt vilket gör att materialet vid ekvatorn kommer att "slungas ut" av något som kallas centrifugalkraft. Denna effekt är inte så stor, så jorden är nästan perfekt rund.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Markus

, 34: Varför snurrar planeterna runt varandra?

Svar: Solsystemet bildades för ca 4,5 miljarder år sedan när ett moln av gas och stoft drog ihop sig under inverkan av sin gravitation. När detta skedde kom gasmolnet att bilda en roterande skiva, eftersom en fysikalisk storhet som kallas rörelsemängdsmoment alltid måste bevaras. Om det finns minsta lilla tendens till rotation i ett gasmoln (vilket det alltid gör) så kommer resultatet alltså att bli en roterande skiva. I centrum av denna skiva bildades solen, och material längre ut gav upphov till planeterna. Av detta inses att planeterna kommer att gå i banor runt solen åt samma håll, i vårt fall moturs om solsystemet betraktas från en punkt norr om oss. Det är också pga. gasskivans ursprungliga rotation som (de flesta) planeterna roterar åt samma håll runt sin axel. Här finns dock undantag: Venus roterar långsamt medurs vilket man tror beror på en kollision tidigt i solsystemets utveckling.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Jakob

, 8: Hur många månar har Saturnus? Jag har läst i en bok att den har 16 st och i en annan bok stod det 63st.

Svar: Hej Jakob. Att ange antalet månar som Saturnus har är inte helt lätt, eftersom man måste bestämma sig för hur stor en himlakropp skall vara för att man skall kalla den en måne. Saturnus ringar består ju av ett enormt antal klumpar som cirkulerar som "månar" runt jätteplaneten. Tittar man på Wikipedia så anges där antalet månar till "61 + ev. 3 st obekräftade", vilket ju stämmer ganska bra med din uppgift på 63 st.

Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Nils

, 12: En del stjärnor vet man ju hur långt bort dom är. Hur vet man det????

Svar: Hej Nils. Att kunna bestämma avståndet till stjärnor är en absolut nödvändighet inom astronomin, och det tog lång tid innan man lyckades göra sådana mätningar. Den grundläggande metoden kallas parallaxmätning, och är i princip enkel: Om man betraktar ett föremål mot en bakgrund av andra föremål som ligger ännu mycket längre bort, så tycks föremålet flytta sig lite relativt bakgrunden om betraktarens position ändras lite i sidled. Håll upp ett finger framför dig och se hur det flyttar sig mot bakgrunden när du tittar med höger respektive vänster öga! Vi parallaxmätning av stjärnor är de två punkterna man betraktar stjärnan ifrån de motsatta positionerna i jordens bana runt solen. Då detta avstånd är känt kan man med enkel geometri bestämma stjärnans avstånd om man kan mäta vinkelskillnaden mellan det två positionerna. Trots att jordbanans diameter är ganska stor blir vinkelskillnaden oerhört liten eftersom stjärnorna ligger så långt bort, så det var inte förrän 1838 som den tyske astronomen Friedrich Wilhelm Bessel lyckades med den bedriften. Numera används denna metod för att bestämma avståndet upp till ca 1000 ljusår, vilket ändå bara är ett kort avstånd relaterat till vintergatans diameter som är ca 100.000 ljusår. För längre avstånd gäller det att man vet hur mycket effekt stjärnan sänder ut, eftersom den intensitet vi mäter på jorden avtar med avståndet i kvadrat. Som tur är så finns det flera sätt att bestämma den totala effekten genom att studera t.ex. våglängdsfördelningen i stjärnans ljus. Att kalibrera dessa metoder som baseras på intensitetsmätning kräver dock tillgång till bra parallaxmätningar, som utgör själva grundbulten för avståndsbestämning till stjärnor.

Ragnar Erlandson, professor i fysik

Joaquin

, 8: Varför lyser stjärnorna bara på natten och inte på dagen?

Svar: Hej Joaquin. Att stjärnorna inte syns på dagen beror på att himlen är så ljus att det svaga ljuset från stjärnorna drunknar i det mycket starkare ljuset från den blå himlen. Att himlen lyser med ett ljusblått sken beror på något som kallas ljusspridning i atmosfären, och kan beskrivas som att ljuset från solen träffar luftens molekyler och sedan "studsar" i riktning mot oss. Eftersom ljuset från solen är en blandning av alla möjliga färger, och det blåa ljuset "studsar" lättast så ser himlen blå ut. Om vi inte hade någon atmosfär (som på månen) så skulle man alltså kunna se stjärnor även på dagen.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Mohammad

, 18 år: Hej! Jag undrar bara varför vi kan endast se magellanska molnen endast från södra halv klotet och inte från norra. Vad är anledning som gör att den syns bara därifrån och inte från vårt håll?

Svar: Eftersom jordaxeln hela tiden är riktad åt samma håll, närmare bestämt i en riktning som pekar ungefär mot polstjärnan om man ser norrut, så kommer man inte att kunna se hela stjärnhimlen om man befinner sig norr eller söder om ekvatorn. Befinner man sig på nordpolen ser man enbart den halva av rymden som kallas norra stjärnhimlen, medan vi som bor lite längre söderut kommer att kunna se även en bit ned på södra stjärnhimeln. Är man bosatt på ekvatorn så kommer man dock under loppet av ett år att se åt alla håll ut i rymden. De magellanska molnen, som är två små galaxer, ligger helt enkelt så till att vi ej kan se dem från oss. Du får resa söderteut om du vill ta en titt på dem!

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Frida

, 13: Hur märker vi att jorden roterar runt solen??

Svar: Hej Frida. Om man noggrant studerar stjärnhimlen och noterar hur solen, planeterna och stjärnorna rör sig över himlavalvet kan man dra slutsatsen att jorden tillsammans med de övriga planeterna går i banor kring solen, vilket kallas den heliocentriska världsbilden. De flesta observationerna kan dock lika gärna förklaras med att jorden befinner sig i centrum och att solen och de andra himlakropparna går i banor runt jorden, så det tog lång tid innan den bild vi nu har accepterades vilket skedde först under 1600-talet. De observationer som var svårast att förklara om man antog att jorden låg i centrum var planeternas rörelser över himlen samt det faktum att Venus uppvisar faser på samma sätt som månen vilket Galilei kunde se för första gången med sitt då nyuppfunna teleskop för ca. 400 år sedan.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Roger

, 42: Jag har en fråga angående månens faser. I Bonniers lilla uppslagsbok "Stjärnor och planeter beskrivs "halva" faser som "tilltagande och avtagande knubbmåne".Är detta en riktig term, eller rör det sig om en felaktig översättning? Jag har aldrig sett termen "knubbmåne" på annat håll!

Svar: Ordet fas har sitt ursprung i det latinska ordet facies, som betyder utseende eller ansikte.
På engelska anges månen vara "Crescent" då den har formen av en skära, den kallas "Gibbous (waxing/waning)" då den är mer än halv och mindre än full. Månens ena kant är då ojämnt buktig, knubbig, kutig eller puckelryggig och månbergen tydligt synliga i teleskop tack vare sina skuggor. "Gibbous" översättes tyvärr sällan i svensk litteratur. Det finns flera sätt att benämna månens olika lägen, kvarter eller faser t ex :

Första kvarteret: Från mörk måne till halvmåne, månens skära kommer, böjd som ett kommatecken (waxing crescent)

Andra kvarteret: Från halvmåne till fullmåne, tilltagande kut- eller knubbmåne (waxing gibbous)

Tredje kvarteret: Från fullmåne till halvmåne, avtagande kut- eller knubbmåne (waning gibbous)

Fjärde kvarteret: Från halvmåne till mörk måne, vänstervänd, gående skära (waning crescent)

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Victoria

: Det påstås att på bilder som tas från månen syns inga stjärnor. Stämmer det och vad beror det i så fall på.

Svar: Att man inte ser stjärnor på många bilder tagna från månen beror helt enkelt på att kameran är inställd för att korrekt exponera det objekt fotografen är intresserad av, och då räcker inte ljuset från stjärnorna till för att fastna på filmen. Jämfört med jordytan är månytan en mycket bättre plats att observera stjärnor ifrån eftersom man slipper de problem som jordatmosfären ställer till med på jorden.

Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Liselott

, 32: Hej, varför lyser månen så starkt vissa nätter? Idag lyser fullmånen som en strålkastare.

Svar: Den mängd solljus som reflekteras från månen till jorden beror av hur stor del av den solbelysta månytan som råkar vända sig mot jorden och denna yta är ju som störst vid fullmåne, då vi ser halva månytan. Avståndet mellan solen och månen vid fullmåne varierar väldigt lite mellan olika fullmånar, eftersom jordens bana runt solen är i stort sett cirkulär. Att man kan uppleva att fullmånen lyser olika starkt beror därför på hur klar atmosfären är, och förekomsten av störande ströljus från andra ljuskällor. Nära större städer är himlen aldrig ordentligt mörk, vilket gör att man får ett helt annat intryck av stjärnhimlen om man befinner sig långt från tättbebyggt område.
Hälsningar

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Johan

, 54 år: Om big bang har gett all materia fart från en liten punkt borde det finnas materia på andra sidan explosionspunkten som fjärmar sig från oss mycket snabbare än den materia som är på samma sida som oss. Har detta observerats?

Svar: Hej Johan. Om Big Bang skett i en punkt i rummet så skulle man observera just den effekt som du beskriver, vilket man inte gör. Härifrån jorden tycks alla galaxer som befinner sig långt bort avlägsna sig likformigt från oss, lika i alla riktningar. Om Big Bang skedde i en punkt i rummet skulle alltså en konsekvens av det vi observerar vara att vi råkar ligga i exakt den punkt där allting startade! Man skulle alltså vara tillbaka till ett betraktelsesätt som gällde före Kopernikus, där just jorden hade en privilegierad ställning i universums mitt! I modern kosmologi, som grundar sig på Einsteins allmänna relativitetsteori, är dock rum och tid inte något som existerar separat och oberoende av allt annat. Att tänka sig Big Bang som en explosion som inträffade i en viss punkt, vid ett visst tillfälle, är alltså inte korrekt, eftersom både rum och tid skapades vid Big Bang. Att göra sig en bild av detta är praktiskt taget omöjligt för oss människor, eftersom vi är så skapta att vi måste förlägga händelser i tid och rum. Att det varken fanns någonting "utanför" eller "före" Big bang är inte lätt att visualisera, men detta är konsekvenserna av de teorier som ligger till grund för modern kosmologi.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Irene

, 54: Hej! Har en fråga om avståndet till månen. Det finns nåt som kallas medelavståndet. Är det en viss dag på året? När? samt vilket avstånd är det? Att jag frågar beror på att vår gamla bil har gått 37000 mil och det kan vara kul för barnen att göra nåt kul den dagen bilen gått till månen. Vi skojar om att klä oss tjusigt, köra till detta mil, sätta en flagga och ha picknick. Det är inte så kul alltid för barn att åka en gammal bil när alla andra har nya.

Tack på förhand.

Hälsningar Irene.

Svar: Månens bana runt jorden är svagt elliptisk med ett medelavstånd på 384 400 km, ungefär 30 gånger jordens diameter. Månens avstånd till jorden varierar med ca 6 procent. Sett från en punkt ovanför jordens nordpol rör sig månen moturs ett varv relativt stjärnorna på 27,321661 dagar. Detta kallas månens sideriska period. Månen visar hela tiden samma sida mot jorden, den har bunden rotation, ett varv på en omloppsperiod. Månens maximala avstånd från jorden är 405 500 km, och dess minsta avstånd är 363 300 km.
I Den Svenska Almanackan anges varje månad när månen är fjärmast respektive närmast jorden. I november år 2008 är månen fjärmast från jorden den 2 och 29 november, medan den är närmast jorden den 14 november. Månen befinner sig vid sitt medelavstånd ungefär mitt emellan tiderna för fjärmast respektive närmast.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Malin

: Hur kan det finnas glödande klot i rymden? Kan det ske förbränning där om den inte finns syre?

Svar: Ett glödande klot innebär att dess temperatur är hög, inte att förbränning sker.
En stjärna föds genom att kalla gaser, främst väte, dras samman av gravitationen och bildar ett klot. Därmed ökar temperaturen i stjärnans centrum så mycket att vätgasatomer där kan sammanslås (fusion) till tyngre element. Vid fusionsprocesserna bildas ett inre tryck som förhindrar fortsatt sammandragning, samtidigt frigörs energi och stjärnans yta får hög temperatur. Stjärnan kan lysa under mycket lång tid, miljarder år.
Då en stor del av stjärnans väteförråd förbrukats kollapsar stjärnan. Stjärnor av solens storlek eller mindre blir s. k. vita dvärgar av planetstorlek, och de lyser fortfarande (utan förbränning) under mycket lång tid, men så småningom kallnar de och blir svarta klot (inte svarta hål).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Patrik

, 20: Hej! Jag undrar om det är strikt bevisat, eller observerat att det är jorden som är i omlopp kring solen och inte tvärtom som man trodde förr.

Svar: Forntidens astronomer insåg att man kan avgöra om det är jorden eller solen som är i rörelse genom att studera om närbelägna stjärnor rör sig under ett dygn (eller ett år) relativt mer avlägsna stjärnor. Någon sådan rörelse (eller parallax) kunde man dock inte uppmäta och därför antogs en geocentrisk världsbild d v s att solen går i bana kring jorden.
Begreppet parallax för ett objekt innebär att man studerar objektet från de två ändarna av en bassträcka. Sträck ut en arm och studera din tumme sedd med höger respektive vänster öga. Tummen ser då ut att hoppa relativt bakgrunden. Avståndet mellan dina ögon är en bassträcka och vinkeln mellan de två observerade riktningarna kallas parallax.
För att kunna studera parallaxer för närbelägna stjärnor måste man använda en mycket stor bassträcka, jordbanans radie, och en eventuellt uppmätt parallax kallas då stjärnas årliga parallax (eller bara parallax). Att existensen av årliga stjärnparallaxer bevisar att jorden går i bana kring solen har astronomer känt till i ett par tusen år, men först år 1838 kunde en första årlig stjärnparallax uppmätas och jordens rörelse alltså bevisas.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sven

, 73: Finns universums dominerande mörka materia och mörka energi i vårt solsystem också, fast vi inte märker av det, eller i bara helt andra delar av universum?

Svar: Med hjälp av flera oberoende metoder beräknas universum innehålla 75% mörk energi, 21% mörk materia (inklusive svarta hål) samt 4% normal materia (vårt synliga universum). En övre gräns på 85% för mängden mörk energi kan uppskattas av att vi människor faktiskt finns.

Beteckningen mörk innebär att ingen strålning utsändes, vilket medför att vi bara kan indikera existensen via indirekta metoder. Vi vet alltså inte exakt var mörk materia finns (förutom i svarta hål), men vi kan uppskatta den totala mängden. Om stjärnorna i galaxerna vore fria partiklar skulle deras transversella rörelser följa Keplers lagar, och de yttre stjärnorna skulle då ha betydligt lägre fart än de inre. Men de yttre stjärnorna rör sig med nästan samma transversella hastigheter som de inre, vilket påvisar närvaro av mörk materia eller mörk energi. Mörk materia finns alltså i och omkring vår galax, så då lär den väl även finnas i vårt solsystem.

Förutom den mörka massan har man även varit tvungen att införa begreppet mörk energi som är, om möjligt, ännu mera mystiskt än den mörka massan. Den mörka energin har man tvingats införa eftersom universums expansion accelererar, i motsats till vad man skulle förvänta sig ifall enbart gravitation verkade mellan himlakropparna. Eftersom man inte vet just någonting om den mörka energin så är det inte så lätt att uttala sig om var den finns.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Göran

, 44: När man ser månen på dagen, så syns ju bara halva(från kl.8 till kl.1 ungefär). Vad är det som är i vägen för solljuset? Det kan väl inte vara jorden, för solen och månen är på samma sida av jorden.

Svar: Solen belyser alltid halva ytan av månen och månen lyser tack vare reflekterat solljus. Då månen syns som en halvmåne, innebär det att solen finns 90 grader till höger eller vänster om riktningen från jorden till månen.
Halvmånen kan synas även på dagen tack vare att månljuset är så ljusstarkt. Även stjärnorna finns på himlen på dagen, men de är alltför ljussvaga för att kunna ses med blotta ögat i dagsljus.
Vid fullmåne befinner sig solen, jorden och månen i princip på samma linje. Om jorden är precis på linjen mellan solen och månen, så finns månen inne i skuggan från jorden, och vi har då en total månförmörkelse. Månen lyser ändå svagt tack vare att solstrålar bryts i jordens atmosfär och når månen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Peder

, 38: Hej! Var kan jag hitta orbiten av planeten Eris och mer information om den och dennes genomfart i vårt solsystem. Är planeten Eris det samma med planeterna Nibiru och Marduk. Jag är mycket intresserad av all info om detta. Också vill jag säga tack till alla duktiga forskare som jobbar med detta.

Svar: Astronomerna har på senaste tiden hittat flera himlakroppar av samma storlek som Pluto. Istället för att införa flera planeter bestämde IAU, den internationella astronomiunionen, den 24 augusti 2006 att vårt planetsystem bara har 8 riktiga planeter. Övriga mindre objekt inklusive Pluto kallas numera småplaneter.
Inom Kuiperbältet, i vårt planetsystems utkanter, har man hittat och döpt småplaneterna Sedna, Quaoar och Eris (med månen Dysnomis). Mer information om dem kan hittas på websidan sv.Wikipedia.org
Planeten Nibiru, en systerplanet till jorden, finns bara inom science fiction. Marduk var en skapelsegud i babylonsk mytologi.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Helena

, 37: Under vikingatiden talade man om en urdarmåne som påstods båda farsot. Denna halvmåne beskrivs som ett ovanligt himlafenomen. Dels omtalas den vara vandrande, dels vågrät. Jag undrar över hur den egentligen såg ut?

Svar: En urdarmåne var i folktron under medeltiden ett järtecken. När en halvmåne vandrade sades det båda farsot. Vi kan bara gissa hur denna rädsla för en urdarmåne har uppstått, men Urd var en av nornorna i nordisk mytologi och hennes namn kan härledas ur gammalt germanskt ord för olycksöde. Om urdarmåne var ett ovanligt himlafenomen så bör det inte ha syftat på den vanliga halvmånen, utan något mycket mer ovanligt. Om urdarmånen dessutom låg vågrätt på himlen i norden kan fenomenet eventuellt avsett en partiell månförmörkelse. En sådan inträffade den 16 augusti i år, 2008. Då lyste månen som en halvmåne i vågrätt läge, vilket kändes märkligt och kunde tydas som en skräckinjagande situation, en urdarmåne.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Micke

, 20: Hej! Jag har en fundering rörande universum. Det påpekas ofta att universum inte har något centrum och inte heller någon kant. Ponera då att det vore möjligt att färdas många, många gånger snabbare än ljushastigheten i en rak kurs. Vore det teoretiskt möjligt att "hamna utanför", eller skulle farkostens bana krökas och påbörja en elliptisk bana istället? Finns det något "utanför" universum? Denna fråga har dykt upp i många diskussioner genom åren, det tycks vara oerhört svårt för folk i allmänhet att acceptera att universum är "allt".

Svar: Du har rätt i att universum saknar centrum och kant. Det är dessutom omöjligt att färdas snabbare än ljushastigheten. När vi ser stjärnor på himlen så ser vi tillbaka i tiden. En stjärna som befinner sig på 10 ljusår från oss ser vi alltså så som den såg ut för 10 år sedan, eftersom ljuset från den har färdats i 10 år innan det träffar vårt öga. När vi observerar objekt på nära 13 miljarder ljusårs avstånd så ser vi dem så som de såg ut nära universums start som ofta kallas Big Bang. Vi kan inte ens teoretiskt se utanför vårt universum, eftersom vi hela tiden ser bakåt i tiden, mot tiden noll. Vi kan alltså bara få kunskap om objekt inom vårt universum, och allt tal om vad som eventuellt skulle kunna finnas utanför vårt universum blir helt hypotetiskt.
Om det fanns något före Big Bang så undrar man ju var det kom ifrån. Mer rimligt är att det inte fanns något före Big Bang, och man antar då att universum skapades av en kvantfluktuation i tomrummet.

Lennart Samuelsson, docent i fysik vid Linköpings universitet

Lars

, 19: Jag försöker hitta norr. Polstjärnan står så högt att den är svår att använda. Jag vet att man ska använda tidsekvationen för att hitta solens läge på min meridian men hur vet man om värdet i tidsekvationen ska adderas eller subtraheras?

Svar: Enklaste sättet att hitta riktningen mot norr är att utgå från Polstjärnan och gå lodrätt ner till horisonten. Denna metod fungerar bra i Sverige trots att Polstjärnans höjdvinkel är lika med ortens latitud.
Begreppet tidsekvation (E) finns förklarat i Den Svenska Almanackan för 2008 sid 11.
Definitionen på tidsekvationen är E = T(sann soltid) - T(medelsoltid för viss ort)
Vid meridianpassage är den sanna soltiden 12.00 eftersom solens timvinkel då är 0,00 grader. Våra klockor visar svensk normaltid och medelsoltiden är svensk normaltid minus tidsskillnaden. Tidsskillnaden för viss ort och tidsekvationen för varje dag finns att hämta i Den Svenska Almanackan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Aldina

, 18: Hejsan. Jag har några frågor om vårt solsystem samt Keplers lagar.

1. Vad tror man kommer att hända med solsystemet?

2. Vad säger Keplers tre lagar och vad innebär dessa?

Svar 1: Då en stor del av solens väteförråd förbrukats kollapsar solens inre del eftersom det inre trycket inte längre förmår hålla emot gravitationskraften. Då solens inre delar snabbt komprimeras blir det en motreaktion, som resulterar i att de yttre delarna sväller upp och bildar ett gashölje med låg densitet. Diametern växer och når ända fram till jordens bana. Så småningom blir solens inre rest en het vit dvärg med en diameter som en normal planet. Den vita dvärgen svalnar sakta, och till slut blir den en svart dvärg. Det torde dock ta mycket lång tid innan den når till noll Kelvin.

Svar 2: Keplers lagar
Med hjälp av de data som Tycho Brahe observerat för positioner av planeten kunde Johannes Kepler inse att planeten går i en ellipsbana och inte cirkelbana, vilket alla astronomer tidigare antagit. Keplers tre empiriskt funna lagar lyder:

1. Planetbanor är ellipser.

2. Den av r (en linje från solen till planeten) översvepta ytan är alltid lika
stor (en konstant). Planetens fart blir därför större då den är närmare solen än då den
är längre bort.
3. För perioden gäller: P^2 = konstant x r^3

Första lagen gäller för alla bundna 2-kroppsbanor (en cirkelbana är bara ett specialfall av ellips). Icke-bundna banor har parabel- eller hyperbelform. Att det är en gravitationskraft som håller de två kropparna, solen och planeten, samman insåg först av alla Isac Newton. Med hjälp av Newtons allmänna gravitationslag kan Keplers lag 2 och 3 härledas.

Newtons allmänna gravitationslagen lyder:
F = G x M x m x r^-2 där G är den allmänna gravitationskonstanten.

Observera att Newtons andra lag är något helt annat. I en enkel form skrivs den
F = m x g och g är tyngdaccelerationen vid jordytan.

Newtons första lag säger att "varje kropp förblir i ett tillstånd av vila eller likformig, rätlinjig rörelse om den inte av yttre krafter tvingas att ändra detta sitt tillstånd". Denna lag stämmer med utförda experiment och visar att den naturliga rörelsen inte sker i en cirkel, som tidigare antagits av t ex Aristoteles.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Svetlana

, 44: Vad fick de gamla grekerna att tro på en geocentrisk världsbild

Svar: Aristoteles (384 - 322 f.Kr.) kände till att jorden är rund tack vare studium av jordskuggans form vid månförmörkelser. Om jorden går i bana kring solen och alla stjärnor befinner sig på en stjärnesfär borde vinkelavståndet mellan två närliggande stjärnor inte ändras under året. Om stjärnorna istället befinner sig på olika avstånd från jorden borde en närbelägen stjärna kunna ses flytta sig något under året, sedd mot mycket avlägsna stjärnor.

En sådan liten stjärnrörelse kallas årlig parallax. Men eftersom årliga parallaxer inte kunde detekteras, var det rimligt för Aristoteles att anta att jorden befinner sig i världens mitt d v s en geocentrisk världsbild. Alternativt måste avstånden till stjärnorna vara så stora, att deras årliga skenbara förflyttningar blir för små för att kunna ses.

Kopernicus var först med att på allvar göra ett sådant djärvt antagande. Att existensen av årliga stjärnparallaxer skulle innebära att jorden går i bana kring solen har astronomer känt till i ett par tusen år. Men det var först år 1838 man kunde uppmäta en första årlig stjärnparallax och därmed bevisa att en heliocentrisk världsbild är riktig.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Anna

, 15: Hejsan... Jag undrar ifall jorden kommer att utplånas någon gång.. och vad krävs för att det ska hända??

Svar: Idag vet vi hur stjärnor och planeter bildas genom gravitationell sammandragning av stora moln av främst väte och helium. En liten stoftmängd från tidigare stjärnor kan också ingå. Vi vet att en stjärna lyser tack vare att energi frigörs då väte omvandlas (fusion) till tyngre ämnen. Tack vare fusionen bildas ett inre tryck som hindrar gravitationen att för tillfället dra ihop stjärnan ännu mer. Stjärnan är därför stabil under mycket lång tid.
Men stjärnan, och solen är en stjärna, äter hela tiden av sitt väteförråd för att kunna lysa, och till slut räcker inte väteförrådet längre för fusionen att ge det nödvändiga inre trycket, och stjärnan kollapsar, den dör. Då solen dör kommer den först att svälla upp så att de inre planeterna (t o m jorden) upplöses och ingår i solens yttre delar. Då upphör förstås alla förutsättningar för liv på jorden.
Solen är ca 4,6 miljarder år, och den befinner sig nu i mitten på sin levnadstid. Det dröjer alltså mycket länge innan jorden förstörs av att solen dör.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Natasha

, 29: Hur skiljer de inre planeterna från de yttre planeterna?

Svar: De inre planeterna Merkurius, Venus, jorden och Mars betecknas som stenplaneter och de har en fast yta. Venus och jorden (och i viss mån Mars) har en gasformig atmosfär ovanför den fasta ytan. Dessutom är 75% av jordens yta täckt av vatten.
De yttre planeterna Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus betecknas som gasplaneter, och deras atmosfär övergår inåt i flytande form, vilket medför att de saknar fast yta. De yttre planeterna kallas även jätteplaneter, eftersom deras diameter är betydligt större än de inre planeternas.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Alexander

, 9: Min lärare sa att man kan skilja mellan stjärnor och planeter eftersom stjärnorna blinkar och det gör inte planeterna. Är det sant? Jag tycker allt blinkar.

Svar: Din lärare har rätt i att planeter tycks "blinka mindre" än stjärnor, vilket kan tyckas lite konstigt. Att man tycker att en stjärna blinkar har ingenting att göra med den verkliga ljusintensiteten som sänds ut, utan beror på att ljusstrålarnas brytning i atmosfären varierar hela tiden. Eftersom ljuset från både stjärnor och planeter går genom samma atmosfär skulle man kunna tro att effekten skulle vara densamma, men det finns en skillnad: En stjärna är så långt bort att den kommer att se ut som en ljusprick utan yta även med ett mycket starkt teleskop, medan planeternas yta ses tydligt i ett bra instrument. Det är detta som gör skillnaden, eftersom ljuset från en punktformig ljuskälla är mera känsligt för brytningsfenomen i atmosfären än ljuset från en yta.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Mats

, 55: Hej! Jordens totala energiinnehåll skall alltid vara konstant. Hur är det med totalvikten. Är även den konstant trots befolkningsökning m.m. Energi och vikt försvinner väl med sateliter!!??

Svar: Hej Mats. Folkökning och det mesta annat som händer här på jorden har ingen som helst påverkan på totalmassan eftersom det bara handlar om att omfördela den materia som redan finns. Att sända iväg en rymdfarkost har ju en liten inverkan, men de flesta rymdfarkoster kommer ju tillbaka efter ett tag i omloppsbana, och då ökar ju massan igen. Det finns dock två mekanismer som hela tiden förändrar jordmassan något. En är att de lättaste molekylerna i atmosfären försvinner ut i världsrymden. Molekylernas hastighet beror av temperaturen, och för de lättaste gaserna, som vätgas, finns en möjlighet för en liten procent att försvinna ut. Det allra mesta har dock redan försvunnit, så halten av väte och helium är låg. Den andra mekanismen, som helt dominerar, är att jorden hela tiden bombarderas av meteoriter som visserligen för det mesta brinner upp i atmosfären, men ändå ökar planetens massa. Jag har sett uppskattningen att det skulle rör sig om ca 100.000 ton per år som kommer in på detta sätt.

Ragnar Erlandsson
professor i fysik

Anna-Pia

, 35: Hej! Vilka planeter har tyngdkraft och hur stor är den i förhållande till jordens?

Svar:
Ett kort svar kan ges med följande tabell:

Tyngdkraft relativt värdet för jorden vid markytan (respektive molnbasen hos gasplaneterna, Jupiter, Saturnus, Uranus och Neptunus)

Planet

Merkurius 0,38
Venus 0,90
Jorden 1.00
Mars 0,38
Jupiter 2,54
Saturnus 1,16
Uranus 0,92
Neptunus 1,19

För ett mer fullständigt svar kan hela eller delar av följande text väljas:

Newton formulerade i slutet av 1600-talet sin gravitationsteori. Två kroppar påverkar varandra med en gravitationskraft. Vi kan betrakta denna fysikaliska situation så att ett gravitationsfält alltid uppstår kring en massiv kropp. Jorden (med massan M) ger upphov till ett fält vars styrka avtar från jordens centrum omvänt proportionellt mot kvadraten på avståndet.

En partikel (med massan m) i ett gravitationsfält känner av en kraft, som beror på massans storlek och fältets styrka där partikeln befinner sig. Kraften är riktad mot fältets centrum (jordens centrum), alltså en attraherande kraft. Vi kan beskriva kraftens storlek med F = GMm/r2 där G är en gravitationskonstant och r är avståndet från jordens centrum.

Gravitationsfältet beskrivs av F/m och det har en dimension som är ekvivalent med en acceleration. Gravitationsfältets styrka vid jordens yta kallas därför tyngdacceleration (g) och motsvarande kraft Fg(jorden) är jordens tyngdkraft vid markytan. Alla planeterna har en sådan tyngdkraft, men de stora gasplaneterna har ingen väldefinierad fast yta. Mars tyngdkraft i förhållande till jorden ges av:
Fg(Mars)/Fg(jorden) = M(Mars)/M(jorden) x {R(jorden)/R(Mars)}2 = 0.377.
Detta innebär att en astronaut på Mars skulle kunna hoppa mer än dubbelt så högt som på jorden.

En kropps tyngd är effekten på en kropp av jordens dragningskraft, men korrigerad för jordrotationens inverkan. På stort avstånd från jorden i rymden är jordaccelerationen noll och tyngdlöshet råder. Tyngdlöshet upplevs även av astronauter som inneslutna i en kapsel faller fritt i rymden under inverkan av gravitationen eller uppehåller sig i satelliter som kretsar kring jorden. En sådan satellit (liksom månen) faller hela tiden mot jorden, men på grund av en viss fart framåt blir dess rörelse en bana runt jorden.

En kropps vikt är ett mått på dess massa och alltså oberoende t ex av höjden över havet, men i dagligt tal likställes tyvärr ofta tyngd och vikt.

Genom Einsteins presentation av den allmänna relativitetsteorin i början av 1900-talet ändrades bilden av gravitation radikalt. I grunden är gravitationsteorin fel, och det finns ingen kraft som håller jorden på plats. Enligt relativitetsteorin ersätts kraftbegreppet av att materia (t ex solen) kröker rumtiden vilket, tillsammans med den givna farten, medför att planeterna behåller sin plats i rörelsen runt solen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Dennis

, 18: Varför har Venus en rotation som är moturs? Alla andra planeter roterar runt med ur. Varför är det så?

Svar: Sett från norr roterar nästan alla planeterna i vårt solsystem moturs. Undantagen är Venus och Uranus (även Pluto roterar så, men den räknas ju inte längre som en planet). Orsaken till att Venus roterar som den gör vet vi inte med säkerhet, men troligtvis beror det på att planeten i början av sin historia kolliderade med en större himlakropp.
Orsaken till att solen och planeterna går i banor med samma omloppsriktning och samma rotationsriktning beror på att de alla är bildade ur ett ofantligt stort moln av vätgas (ca 75%), helium (ca 25%) och stoft med olika grundämnen från tidigare solsystem. Då gravitationen sakta drog samman molnet uppkom en allt större rotationshastighet, på samma sätt som då en skridskoprinsessa sakta koncentrerar sin kropp genom att dra in armarna. Partiklar med annan rörelse rensades till stor del bort genom kollisioner.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Julia

, 15: På vilket sätt påverkar månen jorden? Och varför?

Svar: Månen och jorden utövar en ömsesidig dragningskraft (gravitation) på varandra. Detta medför att jordens form påverkas på följande sätt. Den del av jorden som är närmast månen påverkas starkare än kraften på jordens centrum, men kraften på jordens centrum är starkare än kraften på den del av jorden som är vänd bort från månen.
Resultatet blir att jordens sida mot månen buktas ut mot månen och samtidigt buktas jordens yta vänd bort från månen också ut lika mycket. Eftersom vatten är mer lättrörligt än den fasta marken blir vattenytor vid utbuktningarna extra mycket upplyfta. Vattnets höjning är ca tre gånger så stor som markens.
Eftersom jorden roterar ett varv per dygn kommer utbuktningarna att rulla fram som en våg. Vattenvågen kallas tidvattenvåg. Tidvattenvågen är ca 60 cm på den öppna oceanen, men när vågen når land kan den bli mycket högre beroende på landets form och det minskande vattendjupet.
På grund av en viss tröghet hos vattenrörelsen når inte vågen sin högsta höjd rakt under månen utan litet senare. Tidvatteneffekten medför att energi överförs från jorden till månen. Jordens rotationstid minskas en aning, ca 0.0015 sekunder per 100 år och månen flyttas sakta bort från jorden 2 à 3 cm per år.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Dilek

, 8: Hej jag undrar hur månen lyser?

Svar: Månen lyser tack vare att dess yta fungerar som en spegel för ljusstrålar från solen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Björn

, 13: Men vad tar strålningen vägen när den far ut i rymden från jorden och andra planeter, finns det ett omlopp där energi återigen blir materia eller upphör energin till absolut ingenting och slutligen är energi egentligen nånting precis som är materia egentligen något. Energi och materia märks ju bara på hur det påverkar omgivningen. Är all materia energi egentligen och att vi ser materia är bara för att materia är bla en typ av energi som påverkar ljus liksom gravitation, så att tillslut är allt ingenting och ingenting är någonting.

Svar: Din fråga är intressant och kan kort formuleras: "Vad finns det för samband mellan energi och materia. Varifrån kommer energi och materia och vart tar de vägen?"
Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori gäller att energi och materia är ekvivalenta enligt relationen Eo = mc2. Med Eo menas en kropps viloenergi och m är dess vilomassa. Energi och materia är alltså ekvivalenta eller utbytbara.
Vi vet inte hur vårt universum startade, bara att det då var mycket hett. Eventuellt startade universum ur ingenting, i en så kallad kvantfluktuation. Vi kallar starten för Big Bang, en jätteexplosion. Då, för ca 14 miljarder år sedan, började tiden och universum expanderade snabbt. Den höga temperaturen svalnade genom universums expansion och strålningen spreds i alla riktningar. Vi kan idag mäta en rest av det tidiga universum i form av en bakgrundsstrålning (där inga stjärnor och galaxer finns) som har temperaturen 2,7 Kelvin.
Energin från solen, stjärnorna och även jorden sprids också ut i universum. Vi vet inte ännu vilken framtid universum har. Inget talar emellertid för att expansionen kan vända till en koncentration. Tvärtom tycks universums expansion öka.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Anna

, 13: Vart fick alla stjärnor sina namn ifrån och varför? t.ex. Lilla björn och stora björn.Vad var det som gjorde att dom fick just dom namnen ifrån?

Svar: Våra förfäder har sedan forntiden studerat stjärnhimlen och undrat över vad stjärnor är. Först under 1900-talet har astronomer och fysiker lyckats förklara hur stjärnor föds av stora gasmoln (främst bestående av väte och helium) och hur stjärnorna "lever" eller utvecklas, och strålar ut (frigör) energi genom att omvandla lätta ämnen till tyngre.
För att lättare kunna orientera sig på stjärnhimlen har de ljusstarkaste stjärnorna givits namn. Redan för ca 6000 år sedan började man även ge namn åt olika grupper av stjärnor, stjärnbilder, och då i första hand de tolv stjärnbilder (konstellationer, tecken) som solen, månen och de då för blotta ögat synliga fem planeterna rör sig. Dessa stjärnbilder kallas zodiaken eller djurkretsen. Att det blev just 12 tecken torde bero på att Jupiter, som man trodde var en gud, går ett varv på stjärnhimlen på 12 år och alltså befinner sig i en viss stjärnbild under ett år.
Solen intar i sin rörelse i zodiaken under ett år, fyra viktiga positioner som markerar sommar- och vintersolstånden samt vår- och höstdagjämningarna. Jämvikten mellan dag och natt torde ha givit upphov till namnet Libra (Balans). Men på grund av att jordaxeln svänger sakta (preceserar) stämmer detta namn med höstdagjämningen endast med en period på ca 26 00 år.
Vissa stjärnbilder har fått sina namn i relation till grekiska sagofigurer t ex Orion, jägaren. Stora Karlavagnen har viss likhet med en vagn, men den är samtidigt bara en liten del av Stora Björnen. Namnen varierar i olika språk och på engelska kallas Stora Björnen för Stora Skopan (the Big Dipper).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Pelle

, 19: Hur fort rör sig jorden genom universum? För att lista ut det borde man behöva någon form av absolut nollhastiget. Man måste kunna se big-bangs startpunkt som absoluta nollhastigheten, antar jag? Går det ens att räkna ut idag?

Svar: För att bestämma hastighet måste man ju relatera den till något, och det kan tyckas svårt i ett universum där galaxerna verkar rör sig slumpmässigt. Som du antyder, så finns dock en möjlighet att relatera hastigheter till något som är kopplat till big-bang och vårt universums födelse. Sedan 1960 talet har man kunnat detektera den mikrovågsstrålning som är en rest av värmestrålningen som alstrades vid universums födelse. Nu visar det sig att våglängden hos denna strålning är lite olika i olika riktningar vilket förklaras av att vi rör oss relativt den här bakgrundsstrålningen med en fart av 371 km/s. Om man tar hänsyn till vår rörelse i vintergatan, så får man resultatet att hela vår galax rör sig med hastigheten 620 km/s i en viss riktning mot en enorm ansamling av galaxer långt ute i kosmos. Den här ansamlingen av materia ligger ca 150 miljoner ljusår bort och brukar kallas "The Great Attractor".

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Björn

, 15: Vad händer med värmestrålningen när den försvinner ut i rymden? När man pratar om ljuspartiklar menar man då att ljus är någon sorts materia?

Svar: Den mängd värmestrålning som jorden sänder ut är till allra största delen solstrålning som värmt upp jorden och sedan strålar ut med längre våglängd som värmestrålning. Kalla himlakroppar som jorden och andra planeter bidrar knappast alls med någon strålning i universum. Stjärnor och vissa andra astronomiska objekt sänder dock ut enorma mängder strålning eftersom kärnreaktioner i deras inre alstrar energi hela tiden. Detta innebär att materia hela tiden ombildas till energi inne i stjärnorna enligt Einsteins formel E=mc^2 för att sedan spridas ut som strålning i universum. Ett sätt att fysikaliskt beskriva ljus är att betrakta det som partiklar som kallas fotoner. Det är dock konstiga partiklar, på så sätt att de alltid färdas med ljushastigheten och saknar vilomassa. De påverkas dock av gravitation, så på det sättet liknar de vanlig materia. En konstig egenskap hos ljus är att man måste använda den här beskrivningen där man liknar ljuset vid partiklar för att förklara vissa fenomen, medan andra egenskaper förklaras bäst om man ser på ljuset som en vågrörelse hos magnetiska och elektriska fält.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Kim

, 17: Vad är det som är så speciellt med polstjärnan förutom att den alltid står mot norr?

Svar: Det enda speciella med polstjärnan är just att den står i en riktning som överensstämmer med den riktning som jordaxeln pekar mot i nordlig riktning. Annars är det bara en stjärna bland alla andra. Eftersom den befinner sig där den gör kommer vi här på norra halvklotet att se alla andra stjärnor röra sig runt polstjärnan när jorden roterar kring sin axel, vilket gör att den är en utmärkt utgångspunkt om man vill orientera sig på himlen. På södra halvklotet finns det ingen motsvarighet vilket gör det lite svårare att hitta rätt på den stjärnhimlen.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Jessica

, 16: Hur har astronomin påverkat kulturen? Och hur använde man sig av astronomin förr?

Svar: Den astronomiska världsbilden har alltid påverkat människorna starkt. Förr såg alla människor natthimlens stjärnor och man förundrade sig över vad alla stjärnorna bestod av och vad de eventuellt signalerade till människorna. Framför allt var det solen, månen och de fem vandrande ljuspunkterna, planeterna, som man studerade. Försöken att förstå och använda ljuspunkternas rörelser gav upphov till astrologi*). Man hade dock ingen kunskap om vad stjärnor består av, eller varför stjärnorna alltid tyckts befinna sig i samma positioner i förhållande till varandra. Stjärnorna ansågs fram till 1600-talet vara oföränderliga, alltså eviga.
Idag stör tyvärr ströljuset i större samhällen så att många människor saknar elementär kunskap om stjärnorna. Däremot har astronomin utvecklats oerhört, och idag (sedan 1940-talet) vet astronomerna mycket väl hur stjärnor föds, lever och dör.
Stjärnorna föds genom att mycket stora vätgasmoln dras samman av gravitation. En stjärna utvecklas (vi kan säga att den "lever") genom att väteatomer sammanslås (fusion) till tyngre element varvid energi frigörs och stjärnan lyser. Fusionen medför ett inre tryck som motverkar gravitationen, så att stjärnan behåller en sfärisk form och storlek under en mycket lång tid. Till slut har väteförrådet minskat så mycket att gravitationen vinner över det inre trycket, stjärnan kollapsar och dör.

*) De sju vandrande stjärnorna hade kaldeiska namn som ändrades att passa det egna språket. Enligt det
indoeuropeiska urspråket kallades Jupiter Dyeus phater (lysande/himmelsk/gudomlig fader) och på grekiska blev det Zeus pater, på latin Jovis pater som i sammandrag skrevs Jupiter. Beteckningen planet kommer från det grekiska ordet för vandrare och omfattade först både solen, månen och de på den tiden kända fem andra planeterna. Genom att på nätet söka efter "planeter som gudar" får man många träffar.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Olle

, 19: Vi människor tenderar, verkar det som, att alltid presentera vårt solsystem som linjärt. Om man radar upp himlakropparna från solen till pluto och kallar det för en x-axel, vad finns då längre ner på y-axeln vid jordens position? Dvs vad finns "under" jorden och andra himlakroppar? Finns det illustrationer på detta?

Svar: Alla planeternas banor ligger ganska väl i ett plan alltså vid noll-nivån på din tänkta y-axel. Inom planetsystemet finns endast enstaka kometbanor som avsevärt avviker från denna noll-nivå. Men utanför Pluto finns det gott om mindre partiklar som befinner sig på större y-värden.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Anders

, 31: Enligt svaret på en tidigare fråga flyttar kontinenterna på sig någon eller några cm per år. Kommer det någon gång att bli så att det kommer att bildas nya kontinenter t ex att Sydamerika slås ihop med Australien eller kommer rörelsen att avta någon gång?

Svar: Med hjälp av radioteleskop i Europa och Nordamerika kan man numera beräkna att dessa två kontinenter rör sig bort från varandra med en fart av 3 cm per år. Stilla oceanens bottenplatta rör sig mot Sydamerikas kontinentalplatta och trycks vid västkusten av Sydamerika ner mot jordens inre där den upplöses. Vi vet dock inte om, eller när, Australien når fram till Sydamerika. Men vi känner väl till att samtliga kontinenter en gång låg samlade intill varandra i en jättekontinent, Pangaea, för cirka 200 miljoner år sedan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Aron

, 12: Jag och några klasskamrater gör ett arbete om Pluto. Vi undrar vad Pluto är för något när den inte är en planet längre.

Svar: Pluto betecknas numera som en dvärgplanet, enligt beslut av Internationella astronomiska unionen den 24 augusti 2006. Orsaken till namnbytet är att ett dussintal liknande småplaneter nyligen börjat upptäckas längre bort än Pluto.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Martin

, 22: Om en stor asteroid ligger i kollisionskurs med jorden och upptäcks sent, säg 1 år eller mindre innan nedslag, vilka realistiska metoder finns då att ta till för att undvika smällen? Att åka upp i rymdfärjor, borra ner kärnvapen och spränga den i två bitar som i filmen Armageddon verkar spännande men inte så vettigt! Hur stor del av stjärnhimlen har vi egentligen koll på, kan vi utplånas imorgon av en oupptäckt asteroid?

Svar: Hej Martin. Enligt den information som ges på NASA:s Near Earth Object Programs hemsida så är man snart klar med kartläggningen av alla asteroider större än 1 km som går nära jorden, och man har som ambition att kartlägga deras rörelser hundra år framåt. En 1 km asteroid skulle ge fruktansvärda skador vid en kollision (jag har sett uppgifter om 1 miljard döda) även om en sådan endast är en tiondel av storleken hos den som träffade jorden för 65 miljoner år sedan och tros ha utrotat dinosaurierna. Man anger att alla objekt större än 150 m betraktas som farliga. De tekniker man nämner för att korrigera kursen på en asteroid är dels att montera en raketmotor av vanlig typ som drivs med kemsikt bränsle på asteroiden, eller att förse den med ett "solsegel" som trots den låga kraften det ger på lång sikt kan ha den önskade effekten. Några färdigutvecklade tekniker lär dock inte finnas, så vi får hoppas att man får tillräcklig förvarning för att utveckla teknologin den dag det blir verklighet.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Sanjid

, 18: Hej, Jag undrar... varför snurrar alla planeter åt samma hål?? Varför känns det svårt/fel att Springa motsols.. Har man alltid gjort så att våra hjärnor har utvecklats till att välja "medsols".? :)

Svar: Hej Sanjid. Alla planeter snurrar som du säger åt samma håll runt solen, närmare bestämt moturs om du betraktar planetsystemet från en punkt norr om jorden. Att det är på det sättet beror på att hela solsystemet bildades när en gasmassa för ca 4,5 milliarder år sedan drogs samman av gravitationen och bildade en roterande skiva ur vilken alla planeter och solen själv sedan skapades. Det ursprungliga gasmolnet måste alltså ha haft en viss rotation från början vilken sedan ökade i hastighet när det blev mindre på grund av en fysikalisk lag som kalla "rörelsemängdmomentets bevarande". Det är samma effekt som konståkare använder sig av för att få fart på sina piruetter. När de drar in armarna ökar rotationshastigheten. Planeternas rotation kring sin egen axel är också för det mesta i samma riktning, men Venus verkar ha varit utsatt för en våldsam kollision någon gång, så den roterar åt motsatt håll, fast sakta. Att du tycker det känns fel att springa moturs har säkert med en asymmetri i hjärnan att göra av det slag som gör att de flesta är högerhänta. Det går säkert att hitta någon som tycker det känns naturligare att springa moturs.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Björn

, 43: Vad är den bakomliggande processen i värmeutvecklingen i jordens inre?

Hej! Jag såg nyligen avsnittet Djuphaven i serien Planet Earth, tillsammans med min son. Där visade man att det förekommer livsformer (bakterier)på flera tusen meters djup och som existerar tack vare energi från jordens inre och var oberoende av solens energi. Förutom den inledande frågan undrar vi också om solen slocknade skulle denna process fortgå? Vidare, har alla planeter en liknande kärna av energiprocesser?
Tacksam för svar, med vänlig hälsning Björn och Einar.

Svar: Hej Björn och Einar. Det finns huvudsakligen tre mekanismer som har betydelse för en himlakropps inre temperatur. För det första utvecklades värme när himlakroppen en gång i tiden kondenserades från gas och stoft, eftersom de ingående partiklarnas potentiella energi (lägesenergi) minskar när de faller samman till en himlakropp. Denna energiminskning svarar mot en höjning av temperaturen, och om kroppen som skapas är tillräckligt stor kommer temperaturen att bli så hög (miljoner grader) att fusionsreaktioner kan starta vilket innebär att en stjärna tänds. Din fråga handlar ju snarare om mindre himlakroppar, men effekten finns även där. Om den är av betydelse för nuvarande temperaturen hos en himlakropp i vårt solsystem beror på storleken: En mindre himlakropp svalnar fortare än om den är stor. För jorden har effekten betydelse för nuvarande innertemperatur, men nästa effekt är också betydelsefull.
Den andra effekten är förekomsten av radioaktiva grundämnen, vars sönderfall alstrar värme. Eftersom en stor kropp har mindre utstrålande yta i relation till sin massa kan även en låg koncentration ge en effekt. Den tredje effekten är "knådning" som uppstår på samma sätt som tidvattenvågorna på jorden. Denna sista effekt är mest påtaglig för månar som rör sig nära jätteplaneter. Jupiters inre måne Io är ett bra exempel: Den uppvisar kraftig vulkanism eftersom den deformeras av starka gravitationskrafter vid sitt omlopp kring Jupiter.

Ragnar Erlandsson, professor i fysik

Mikael, 15: Kommer Neptunus och Pluto att krocka eftersom de har korsade banor?

Svar: Pluto har ett banplan som lutar (inklination) starkt (17 grader) relativt ekliptikans plan. Neptunus inklination är ca 2 grader. Pluto kan därför inte krocka med Neptunus.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Angela

, 20: Hej jag undrar om månens ellipsiska bana alltid är samma i förhållande till stjärnorna eller om den följer med jordens rotation runt solen? (om den t.ex. hela tiden har det kortaste avståndet till jorden när det är nymåne). Och om det är det sistnämnda fallet undrar jag också när infaller det kortaste avståndet, respektive det längsta avståndet i förhållande till fullmåne och nymåne?

Svar: Sett från jorden flyttar sig solen bland stjärnorna (himmelssfären) längs ekliptikan, som också definierar jordens banplan. Månens banplan lutar ca 5 grader relativt jordens bana kring solen. Om vi, sett från jorden, även projicerar månens bana på himmelssfären, finner vi att den skär ekliptikan i två skärningspunkter som kallas noder. Den nod som representerar att månen stiger upp genom ekliptikan, kallas uppstigande nod, och den användes som utgångspunkt när vi vill beskriva månbanans läge. Varje månad korsar månen ekliptikan i båda noderna. Månbanan är en ellips och dess storaxel pekar mot en punkt w grader längs månens bana, räknat från den uppstigande noden.
Månens avstånd till jorden varierar mellan 363 297 km och 405 503 km. På grund av solens gravitation störs månens bana kring jorden både årligen och på längre sikt. Månbanans storaxel rör sig ett varv på 18,67 år (precession kring eklipitans pol). För att en förmörkelse (solförmörkelse eller månförmörkelse) skall inträffa måste solen i sin rörelse längs ekliptikan passera endera av ovan nämnda noderna och om månen nästan samtidigt passera samma nod (kan ge solförmörkelse) eller motsatta nod (kan ge månförmörkelse). Kortaste avståndet till jorden inträffar utan något samband till när det är t ex nymåne.
Redan under forntiden insåg dåtidens astronomer att förmörkelserna upprepas efter ett visst mönster, en Saroscykel på 18 år och 11,3 dygn (saros är ett grekiskt ord för repetition). Att en sådan upprepning inträffar beror på att månen och noderna för dess bana, efter en saros-cykel återtar samma plats relativt solen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Philippa

, 13: när sågs en nebulosa första gången?? Var sågs den? Och hur sågs den?? Kan man se en ljus nebulosa på en klar himmel??

Svar: Den mest kända, och troligen den tidigast observerade nebulosan, är Orionnebulosan. Den kan ses med blotta ögat en stjärnklar vinterkväll. Sök upp stjärnbilden Orion rakt i söder en februarikväll och leta upp svärdet, rakt under de tre stjärnorna som bildar en rad mitt i Orion. Mitt i svärdet syns ett svagt ljussken, som ett litet moln (dimma eller moln heter på latin nebula).
Idag vet vi att en nebulosa består av gas, främst väte, eller stoft. Nebulosan lyser antingen för att dess gas exciteras av UV-ljus från heta närbelägna stjärnor (t ex i Orionnebulosan) eller på grund av att stjärnljus reflekteras mot ett partikelmoln (kring Plejadernas stjärnor).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Emelie

, 16: Hej har en fråga om vintergatan, finns det något namn på den person som upptäckte denna galax respektive gav den dess namn? Tacksam för svar :) , /Emelie

Svar: Ett svagt lysande band bland stjärnorna har observerats redan av de första människorna på jorden. Vi kan se detta snöliknande band genom sommartriangeln rakt i söder i början på hösten. Men det var först då Galileo Galilei riktade sitt teleskop mot himlen som man insåg att detta ljusa band består av stjärnor.
Eftersom bandet av stjärnor ser ut som en vit väg har det på engelska fått namnet The Milky Way (Mjölkvägen). I Sverige har detta vita band istället fått namnet Vintergatan, troligen eftersom det liknar snö på en väg. Någon känd person som givit Vintergatan dess namn finns inte.
Att Vintergatan verkligen är en galax bland många andra, som vår sol och planetsystemet befinner sig i utkanten av, lärde sig astronomerna först på 1920-talet. Det var den svenske astronomen Knut Lundmark som först av alla kunde bevisa att också Andromedanebulosan är en galax, men belägen långt utanför Vintergatan. I många böcker är det den amerikanske astronomen Edwin Hubble som får äran av denna upptäckt, detta tack vare att han lyckades beräkna avståndet till Andromedagalaxen någon mer noggrant än Lundmark. Idag anges avståndet dit till nära 3 miljarder ljusår.
Med nya metoder har astronomerna idag visat att det finns massor av galaxer i universum. Antalet kända galaxer är ungefär lika många som antalet stjärnor i Vintergatan, ca 100.000.000.000 stycken.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Zena

, 16: varför tindrar stjärnor på himlen?

Hur gammal kan en stjärna bli?

Hur stor respektive liten kan en stjärna vara?

Svar: Stjärnorna ser ut att blinka eller tindra, eftersom alla stjärnor (utom solen) kan betraktas som punktformiga och ljuset från dem till ditt öga störs (bryts) av jordens atmosfär, så att stjärnans ljus ofta träffar utanför din lilla pupill och strax återkommer mitt i ögat.
I verkligheten är alla stjärnor mycket stora, men de befinner sig på så stora avstånd från jorden att vi ser dem som punkter. Detta gäller även om vi studerar en stjärna genom ett teleskop, men då ersätts ju din lilla pupill med teleskopets ingångsöppning och stjärnan tindrar då inte.
Stjärnor "lever" genom att omvandla sitt förråd av väte till tyngre element. I stjärnor som har mindre massa än solen sker omvandlingen (fusion) av väte relativt sakta, och de kan bli flera tiotals miljarder år, medan mycket stora stjärnor har en mycket kortare levnadstid, endast några miljoner år. Stjärnors massor varierar mellan 0,08 upp till ca 25 solmassor.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Axel, 13: Vad händer med solen när den blir gammal?

Svar: Då en stor del av solens väteförråd förbrukats kollapsar solens inre del eftersom det inre trycket inte längre förmår hålla emot gravitationskraften. Då solens inre delar snabbt komprimeras blir det en motreaktion, som resulterar i att de yttre delarna sväller upp och bildar ett gashölje med låg densitet. Diametern växer och når ända fram till jordens bana. Så småningom blir solens inre rest en het vit dvärg med en diameter som en normal planet. Den vita dvärgen svalnar sakta, och till slut blir den en svart dvärg. Det torde dock ta mycket lång tid innan den når till noll Kelvin.
Orsaken till att vi inte ser några svarta dvärgar är dels att universum är relativt ungt, och dels att vi inte kan se en kropp som inte strålar ut energi, d v s är helt svart.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sofie

, 11: Varför lyser stjärnorna olika starkt? Beror det på storleken, sorten eller avståndet till jorden?

Svar: En stjärnas ljusstyrka beror dels på dess massa, och dels på dess avstånd från jorden. De mest massiva stjärnorna har en massa som är ca 50 gånger större än solens. Om två olika massiva stjärnor befinner sig på samma avstånd från oss så lyser den mer massiva normalt starkare. Vi anger detta med en avståndsoberoende storhet som kallas absoluta magnitud.
En stjärnas ljusstyrka, som vi mäter från jorden, avtar med kvadraten på avståndet från oss. Den ljusstyrka vi ser en stjärna lysa med anger vi med visuell magnitud. Magnetudskalan har ökande positiva tal för allt ljussvagare objekt. Stjärnor som är ljussvagare än +6 kan vi bara se med hjälp av kikare. En starkt lysande stjärna har t ex visuell magnitud 0 (Capella) eller t o m ett negativt värde -1,46 (Sirius).
Stjärnan Sirius är en ganska normal stjärna, men den lyser starkt eftersom den är relativt närbelägen (avstånd 8,6 ljusår). Dess absoluta magnitud är + 1,0. Solens absoluta magnitud är + 4,74 vilket betyder att solen, absolut sett, är ljussvagare än Sirius.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Agnes

, 15: Hej jag har några funderingar kring vita dvärgar, håller nämligen på med ett arbete. Jag läste någonstans att om man kan beräkna exakt hur lång tid det tar för en vit dvärg att svalna till en svart dvärg kan man räkna ut universums ålder, Hur då? Och varför tror man att vita dvärgar blir svarta dvärgar när man inte tror att någon har blivit det än? Tack på förhand!

Svar: Vita dvärgar har ingen intern energiproduktion. En vit dvärg svalnar sakta, men den blir inte helt svart förrän dess temperatur nått noll Kelvin. Detta torde ta mycket lång tid. Orsaken till att vi inte ser några svarta dvärgar är dels att universum är relativt ungt, och dels att vi inte kan se en kropp som inte strålar ut energi, d v s den är helt svart.
En grov uppskattning av universums ålder skulle i princip kunna göras genom att studera temperaturen hos ett stort antal vita dvärgar, alla med samma massa. Temperaturen för en sådan kropp avtar med tiden på ett välkänt sätt. Om vi inte hittar någon sådan vit dvärg med en temperatur lägre än ett visst värde så blir motsvarande tid ett mått på universums ålder.
Med hjälp av helt andra, säkrare metoder, vet vi numera att universums ålder är ca 14 miljarder år.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Elin

, 13: Vad är det för dag och natt temperatur på Neptunus, och hur är klimatet?

Svar: Neptunus är ett gasklot och planeten har ingen fast markyta. Dess atmosfär består främst av vätgas (ca 80%), helium (19%) och metan (1,5%). Rotationen medför att atmosfären uppdelas i flera zoner eller bälten parallellt med planetens ekvator. Flera kortlivade cyklonliknande störningar och höga vindhastigheter i atmosfärens bältzoner har observerats. Yttemperaturen ligger vid ca -216 grader Celsius (ner till 223 grader Celsius som kallast).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Oliver

, 15: Hur stor meteorit skulle det krävas för att allt liv på jorden skulle dö ut? Hur stor skada skulle en meteorit som var stor som en bil göra? Lite allmänt om meteoriter! Om man vill bli forskar i naturkatastrofer vad är det för yrke då,, jag har sökt in mig på naturvetenskap men vad skall man gå sen?

Svar: En mindre kropp utanför jorden kallas meteorid (eller asteroid om diametern är större än 100 meter). Om en sådan kropp träffar jordens atmosfär med stor fart kommer friktionen mot luftmolekylerna medföra att kroppens temperaturen stiger snabbt. Eventuellt bryts kroppen dessutom sönder i mindre fragment. Den eller de heta kropparna lyser starkt, vi ser en meteor eller rent av en meteorskur.
Om kroppen inte hinner brinna upp helt innan den når jordytan kallas den en meteorit. Hur allvarlig skadan vid nedfallet blir beror starkt på var den träffar jorden, på land eller i ett hav.
Vissa asteroider har banor som korsar jordens bana, och jorden träffas i medeltal en gång per 250 000 år av en sådan kropp. Om asteroiden har en diameter på 2 km ger träffen samma skador som en 100 000 megaton bomb, och det uppstår en krater med en diameter på ca 20 km. Redan en kropp på 1 km kan, beroende på var den träffar, ge hela jorden katastrofala klimateffekter.
Jorden har tidigare träffats av flera stora objekt och det var sannolikt en sådan som orsakade att dinosaurierna dog ut för ca 65 miljoner år sedan. Vi vet inte hur stor den var, men allt liv dog ju inte ut ens då, utan nya livsformer fick en chans och tog över utvecklingen.
Den som vill studera naturen och naturkatastrofer bör studera naturvetenskap först i gymnasieskolan och sedan fortsätta med t ex matematik, fysik, kemi och biologi på universitetsnivå.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Mikaela

, 16: Vilka sorts bevis finns det för att en supernova existerar och hur kom man fram till det?

Svar: Stjärnor föds, lever och dör. Då en stjärna av solens storlek dör blir den så småningom en het vit dvärg stor som en planet. En mer massiv stjärna dör mycket snabbt (inom ca en sekund) i en supernovaexplosion och blir sedan antingen en neutronstjärna eller ett svart hål.
En neutronstjärna sänder ut strålning i en kon på liknande sätt som ljuskonen från en fyr som snurrar runt. Detta medför att strålningen som eventuellt når jorden uppmäts i form av korta pulser. Ett svart hål har så stor gravitation att all emission av strålning hindras viket innebär att vi inte kan se det svarta hålet, härav namnet.
Astronomerna har konstruerat modeller för hur olika massiva stjärnor utvecklas. Dessa modeller testas nu mot observationer av t ex supernovaexplosioner.
Vi vet att då en stjärna dör i en supernovaexplosion kastas snabbt en stor del av stjärnans yttre hölje ut i omgivningen. Stjärnans ljusstyrka ökar omgående flera magnituder och falnar inom några månader så att den normalt inte syns mer. Stjärnans utstrålning har ett stort antal spektrallinjer, som liksom ett fingeravtryck ger oss massor av information om vilka reaktioner som sker i supernovaexplosionen.
Den tidigaste mest kända observationen av en supernovaexplosion inträffade 1054 i stjärnbilden Oxen. År 1572 gjorde Tycho Brahe en observation av en supernova och han kunde påvisa att den tillhörde stjärnevärlden. Detta var den första observationen av att stjärnor är föränderliga. Tycho Brahe beskrev den nya stjärnan och sina beräkningar i boken De Stella Nova redan året därpå. Hans observationer gjorde honom mycket berömd. Även hans elev Kepler såg en supernova 1604. Numera observeras flera hundra supernovor årligen, men de tillhör nästa alla andra galaxer. Ett viktigt undantag var supernovan 1987 vars strålning kunde studeras noggrant tack vare att den inträffade relativt nära oss, men ändå på ett avstånd av 160 000 ljusår i Stora Magellanska Molnet.
Vi vet nu att stjärnan Betelgeuze i Orion snart (eller inom 1000 år) kommer att explodera som en supernova. Den stjärnan befinner sig på bara 400 ljusårs avstånd, så när den blir en supernova kommer den att lysa lika starkt som en liten fullmåne och synas även på dagen. Den som först ser och rapporterar om explosionen blir berömd och supernovan kommer att ges hans/hennes namn.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Lisa

, 9: Nu på lördag såg jag något konstigt enligt mig, de var en stjärnklar himmel, orions bälte och stjärnorna omkring brukar vara nästan rakt framför mig när jag kommer ut från dörren, men den här gången var dom inte där, den var som förflyttad jätte långt åt höger, och stjärnorna såg ut att vara mycket längre ifrån än vad de brukar se ut som, men igår kväll så var dom på plats igen, jag förstår inte vad de var, har aldrig sett de förut, stjärnorna brukar väl alltid vara på samma ställe, men när de var så stor förflyttning började fundera.

Svar: Stjärnorna finns på himlen dygnet runt, men deras lyskraft är så svag att vi inte kan se dem när solen är ovan horisonten. När vi tittar på stjärnhimlen ser vi i riktning bort från solen.
Eftersom jorden går ett varv runt solen på ett år så ser vi olika stjärnbilder (t ex Orion) rakt i söder kl 19.00 en viss vinterkväll. Nästa kväll kl 19.00 står Orion nästan på samma ställe, men den har faktiskt flyttat sig en aning mot väster på grund av jordens banrörelse. Dessutom roterar jorden ett varv per dygn, vilket innebär att den stjärnbild som du sett rakt i söder kl 19.00 redan kl 20.00 har flyttat sig 15 grader väster ut. Avstånden till stjärnorna är dock oförändrade.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Niklas

, 31: Hur högt står solen nu vid denna tid på året i grader i en speciell riktning.och finns det något sätt att räkna ut det på med tanke på solenergi i förhållade till eventuella byggnader ivägen.

Svar: Solens maximala höjd, hmax, över horisonten en viss dag på året och en viss ort kan lätt beräknas med hjälp av data ur Den Svenska Almanackan 2007. På sidan 16 hittar du att solens deklination ( *) den 1 februari är minus 17 grader och 8 minuter. Detta innebär att den maximala solhöjden, rakt i söder, då är hmax = 90 - +
Här är (ortens latitud) = 58 grader 25 minuter i Linköping. Därför är hmax i Linköping den 1 februari endast 14 grader 27 minuter.

*) Med deklination ( ) menas ett objekts avstånd till himmelsekvatorn. Om vi förstorar jordens ekvator så att den skär himlen kallas denna skärningslinje himmelsekvatorn. Du hittar himmelsekvatorns läge rakt i söder på följande sätt: Ställ dig och titta mot öster och sträck vänster arm mot polstjärnan och högra armen vinkelrätt mot den förra. Din högra arm pekar då mot himmelsekvatorns läge i söder. Himmelsekvatorn är en cirkelbåge som träffar horisonten rakt i öster respektive rakt i väster.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Kian

, 21: Varför syns inte hela universum på natten och varför lyser inte alla stjärnorna på natten så att det blir ljust på natten.

Svar: Din fråga kallas vanligen för Olber¿s paradox. Många förklaringar till denna paradox har presenterats i litteraturen. Den bra artikel har rubriken "Darkness at night" och den finns i Eur. J. Phys 18 (1997)295-302. Printed in the UK. Av den framgår att de viktigaste skälen till att natthimlen inte är ljus är:

1) Ljusets hastighet är ändligt

2) Universum är ännu ungt, och stjärnorna började lysa ganska sent

3) Antalet ljuskällor i universum är litet

4) Ljuskällorna i universum är så glest fördelade att energitätheten i universum är mycket låg

Andra orsaker, såsom att många ljuskällor skymmer andra bakomliggande, eller att
universum expanderar, har försumbar inverkan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Ali

, 16: Kommer planeterna att kollidera? -- ( själv fick jag fram svaret nej ifrån några i kulturhuset under science fair. Men finns det någon konkret eller vetenskaplig fakta man kan använda för att bevisa att planeterna inte kommer att kollidera med varandra. Om det är så det är :S.)

Kan vi hämta grundämnen från mars? -- (Skulle vi få brist på grundämnen på Jorden, skulle vi då kunna hämta grundämnen från mars? Vore det kanske smartare istället att bosätta sig på mars?)

Hur skulle vi se ut om vi bodde på mars? -- (Skulle vi förmodligen ha mindre muskler och vara spinkiga eftersom gravitationen är mindre på mars?)

Är djupt tacksam för svar :-)

Svar: Venus roterar åt motsatt håll jämfört med alla andra planeter i vårt solsystem. Troligen beror det på att planeten för mycket länge sedan träffades av en annan större kropp. Även jorden har troligtvis träffats av en annan större kropp och därvid bildades månen. Om dessa kroppar, i kollisionsfarliga banor, var tidiga planeter i vårt solsystem vet vi inte. Numera har alla våra åtta planeter (Pluto är ju numera klassad som en småplanet) banor som ligger i nästan samma plan, vilket medför att de knappast kommer att kollidera med varandra ens i framtiden.
Att hämta grundämnen från Mars torde bli orimligt dyrt. För att kunna ordna så att ett större antal personer skall kunna bosätta sig på Mars krävs nog att man först tillför planeten en lämplig atmosfär och ett magnetfält som skyddar mot partikelstrålningen från solen. Detta blir dock inte lätt. Om människor flyttar till Mars så bibehålles nog kroppsformen under lång tid. Om du däremot avser en befolkning som uppstått på Mars så kan vi knappast ens gissa deras utseende.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Björn

, 40+: Om allt började med Big Bang och man ser det som en explosion, hur har planeterna fått sin sfäriska form.

Svar: Såväl stjärnor som planeter har bildats av stoft och gaser som sammandragits av gravitation. De har samtidigt fått en banrörelse och en rotation som berodde på de ihopsamlade partiklarnas resulterande hastigheter. Dessa måste rimligtvis blivit skilda från noll. Den mest sannolika formen är sfärisk, men på grund av rotationen har t ex jordens form blivit en aning ellipsoidisk (viss tillplattning vid polerna).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Laila

, 17: Hur bestämmer man planeters och stjärnors temperatur?

Svar: Strålningen från stjärnor har en spektralfördelning d v s har olika intensitet för olika våglängder. Denna spektralfördelning kallas strålning från en svart kropp, och den har ett maximum vid viss våglängd. Detta maximum kan uppmätas och det ger oss svar på vilken yttemperatur en viss stjärna har. Vår sol har ett strålningsmaximum som visar att dess yttemperatur är nära 6000 K, stjärnan Betelgeuse i Orion har temperaturen 3000 K vilket innebär att den lyser med en svagt rödaktig färg, medan stjärnan Rigel också i Orion lyser svagt blåaktig eftersom dess yttemperatur är ca 12 000 K.
Planeter lyser bara genom att solens strålning reflekteras av planeten. Strålningen från solsystemets planeter kommer alltså egentligen från solen. Men planeterna ligger så nära jorden att vi har kunnat sända sonder till dem och med hjälp av deras instrument direkt mätt yttemperatur m. m..

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Jonas

, 34: Hej, påverkas jordens medeltemperatur under ett år av att jorden ligger i en elliptisk omloppsbana runt solen?

Svar: Det är sant att jordens bana är en aning elliptisk. Avståndet till solen varierar dock inte mer än 1,6 procent under året. Jordens årstider beror på jordaxelns lutning relativt banplanet och jordens medeltemperatur beror på flera parametrar som på kort sikt har större betydelse än den elliptiska banan. Just nu har vi vinter på norra halvklotet samtidigt med att jorden är närmast solen. Om ca 13 000 år har jordaxeln hunnit vrida sig (kallas precession) så att jorden befinner sig på sitt längsta avstånd från jorden då vi har vinter på norra halvklotet.

Lennart Samuelsson, docent i fysi

Kjell

, 69: Enligt almanackan ändras inte dagslängden(solens upp-o nedgång) på flera dygn. Men detta kan väl inte stämma-solsystemet är dynamiskt? Eller är ändringen under minuter?

Svar: Orsaken till årstiderna på jorden är att jordens rotationsaxel inte ligger vinkelrätt mot jordbanans plan. Vi kan också uttrycka detta genom att ange att jordens ekvatorplan lutar 23,5 grader relativt banplanet. Tiden för solens upp- respektive nedgång varierar därför under året. Ändringen per dag blir relativt liten (mindre än en minut) vid vintersolståndet. Intressant är att tidigaste nedgången för solen inträffar redan vid Luciadagen, medan den senaste soluppgången inte sker förrän ca 27 december. Orsaken härtill är att jordens fart i banan varierar en aning, men våra klockor och vår normaltid har konstant dygnslängd. Vintersolståndet inträffade kl. 1.22 den 22 december 2006, och detta dygn hade den längsta natten i Sverige, men förstås olika längd inom Sverige. Längst upp i norr går ju inte solen upp alls under flera dygn.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sara

, 17: Hur ser planeterna ut när man ritar dem på en stjärnkarta och var finns planeterna på en stjärnkarta?

Svar: Planeterna är liksom stjärnorna ljuspunkter på himlen, men de rör sig alltid relativt stjärnorna. Ordet planet kommer från grekiskan och betyder vandrare och de omfattade från början solen, månen, Merkurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus. Förutom solen och månen kunde man med blotta ögat bara se fem planeter. Dessa sju objekt har senare givit upphov till att vår vecka består av sju dagar och veckodagarna har fått sina namn efter de sju vandrande objekten. Våra förfäder trodde att de var vandrande stjärnor eller gudar som via sina rörelser och lägen i vissa stjärntecken gav tecken till människorna. Detta gav upphov till begreppet astrologi, en lära som vi idag betraktar som vidskepelse. Du påverkas alltså inte av i vilket tecken du är född, dvs. var längs ekliptikan solen stod när du föddes.
Man kan förstås rita in planeterna på en stjärnkarta och då som vanliga ljuspunkter, men dessa lägen gäller förstås bara för en viss dag eller en kortare tid.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Richard, 37: Vilken rotations riktning kring sin egen axel har solsystemet planeter? Vilken rotations riktning har solen runt sin egen axel? Medsols eller motsols? Och är det lag bundet och i så fall på vilket sätt ? Om inte hur hänger då ihop. Varför roterar dom för?

Svar: Alla planeterna går runt solen i banor som ligger i nästan samma plan. Sett från en punkt norr om planetsystemets banplan är rörelseriktningen för alla planeterna moturs. Förutom banrörelsen roterar också alla planeterna (utom Venus och Uranus) samt solen moturs. Orsaken till att Venus rotationsriktning är motsatt till de övriga planeternas vet vi inte, men en teori är att Venus redan i ett tidigt skede träffats av en annan stor himlakropp. Uranus rotationsaxel ligger nästan i banplanet.
Solen och planeterna har bildats av ett mycket stort gas- och stoftmoln som dragits samman av gravitationen. Medelhastigheten för partiklarna i ursprungsmassan var nästan noll, men den resulterande hastigheten ökade under sammandragningen. Jämför med en skridskoprinsessa som roterar och drar in armarna allt närmare kroppen varvid rotationsfarten ökar. Såväl banrörelserna för planeterna som deras rotationer (inklusive solens) fick alltså vid planetsystemets tillkomst samma riktning.
Avgörande för rotationshastigheten är ursprungs- och slutvärden på massan (m), farten (v) och radien (r). Storheten mvr är en rörelsekonstant (kallas rörelsemängdsmoment) vilket t ex innebär att v ökar om r minskar.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Maj

, 13: hur lång tid tar måne att snurrar runt sin axel????

Svar: Månen har en bunden rotation vilket innebär att den alltid vänder samma sida mot jorden. Månens rotationstid är därför relativt stjärnorna 27,3 dygn och relativt solen 29,5 dygn.
För mycket länge sedan hade månen en snabbare rotation, men den har bromsats på grund av tidvatteneffekter och rotationen har bundits till samma tid som omloppstiden kring jorden.
Se även tidigare svar: Månens inverkan på jorden.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Bosse

, 59 år: Finns det "fria" stjärnor, som inte tillhör någon galax?

Svar: Stjärnor bildas av stora gas- och stoftmoln inom en galax. Stjärnorna är sedan normalt bundna till denna galax, men i mycket sällsynta fall kan det hända att en stjärna kastas ur sin galax. Därför finns det enstaka stjärnor mellan galaxerna.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Amanda

, 16: Hej!

Jag och en kompis skriver ett arbete om att Jupiter i framtiden kommer att kunna bli en stjärna om den bara blir tillräckligt stor (genom att dra åt sig partiklar etc). Vad talar för att detta är möjligt?
Tack på förhand!/Amanda!

Svar: Jupiter är en planet med liknande sammansättning som solen, men för att den skall kunna starta fusionsprocesser som en stjärna måste den samla på sin mycket mer massa främst i form av vätgas. Jupiters massa är 318 gånger jordens men ändå bara 0,00095 gånger solens massa. För att en stjärna skall kunna bildas måste den ha en massa på minst 0,08 gånger solens massa. Först då uppnås så hög temperatur i dess inre att fusionsprocesser kan starta. Detta innebär att Jupiter måste samla in ca 100 gånger sin egen vikt innan den kan bli en stjärna. Så mycket vätgas finns inte i Jupiters närhet.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Clas

, 23: Hej! Jag har gjort en laboration i astronomi om parallaxer, mycket intressant för övrigt. Vi tittade på Barnards stjärna, stjärnan med störst egenrörelse (u) och bestämde dess parallax (pi). Vi bestämde också egenrörelsens acceleration enligt följande samband.

du/dt=-(2u)/r*v [km/s] = -2,05*10^-6*v*u*pi [1/år^2]

där enheten på konstanten är ['' bågsekunder] och v är den radiella hastigheten, r är avståndet till stjärnan. Man vet också att r=1/pi.

Jag kan inte förstå hur man härleder du/dt?
mvh
/Frustrerad Clas

Svar: Egenrörelsen för en stjärna avser vinkeln (i bågsekunder per år) mellan stjärnans läge vid två tillfällen med ett års mellanrum. Stjärnans rymdhastighet (v ) i km/sek kan beräknas med hjälp av stjärnans radialhastighet (vr) i synriktningen och dess tangentialhastighet (vt) vinkelätt mot synriktningen och v2 = vr2 + vt2.
Egenrörelsen är normalt angiven som en konstant, men självklart kan den ändra sig i tiden genom att radial- och tangentialhastigheterna varierar. Vi får alltså en acceleration av egenrörelsen, men för att härleda din formel krävs vissa antaganden som säkert anges i laborationsinstruktionen. Alternativt kan du få hjälp av den som handleder laborationen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Henrik

, 16: Hej! Jag tycker att månförmörkelse borde ske varje månad eftersom månen befinner sig bakom jorden (från solen sett) en gång i månaden. När man letar i lexikon så står det att då månen är bakom jorden så är det fullmåne. Men borde den inte här vara skuggad?

Svar: Ditt påstående vore riktigt om jorden och månen rörde sig i samma plan. Nu är det så att de två banplanen lutar en aning (5 8 43 ) relativt varandra. Varje månad korsar månen ekliptikan (jordens banplan) i två punkter (noder). När dessa noder ligger i ungefär samma riktning som riktningen solen-jorden, så kan jordens skugga träffa en fullmåne och alltså ge en månförmörkelse.
Eftersom månen vid fullmåne oftast passerar alltför långt norr eller söder om ekliptikan träffas den inte av jordens skugga.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Gunnar

, 46: Hej, Jag har funderat mycket på hur bilden av det synliga universum skulle se ut, om man inte hade tidsförskjutningen på grund av avståndet. Skulle det vara möjligt att räkna ut var galaxer är nu, eller är det så man gör när man gör en karta över tätheten i universum. En annan fundering är, expanderar universum mera mellan galaxhoparna än i galaxerna, eller i solsystemet, eller är det de ofantliga avstånden som gör expansionen försumbar i solsystem, och även i galaxer?(eller beräknas galaxer expandera p g a universums expansion?)

Svar: Galaxernas lägen relativt varandra beror ändras dels med rymdens expansion och dels på grund av galaxernas egenrörelser. Vid beräkning av avståndet till en galax måste vi ta hänsyn till ljusets ändliga hastighet. Vi ser alltså stjärnor och galaxer så som de såg ut en viss tid tillbaka i tiden.
Med hjälp av den s k bakgrundsstrålningen som är en rest från universums start kan vi studera hur de första variationerna i tätheten såg ut för drygt en miljard år sedan. Detta kan jämföras med vad vi kan se idag, på så vis går det att beräkna materiens täthet i dagens universum. För vanlig materia gäller att vi i dag har en täthet på i medeltal en väteatom per volym på 4000 liter. Det låter oerhört litet, men ändå är det ungefär dubbelt så mycket som det vi kan se via rymdens stjärnor och gas. Detta innebär att det måste finnas stora mängder osynlig eller mycket ljussvag materia vanligen kallad "mörk materia". (ref. Forskning & Framsteg, Nr 4 2006 sid 13)
Den andra frågan om universums expansion är mycket intressant och i viss mån kontroversiell. Normalt anser vi att rymdens expansion bara sker mellan galaxerna medan galaxerna själva har så stor sammanhållande gravitation att vi inte kan räkna med någon expansion av rymden inom en galax eller inom ett solsystem. Det finns dock astronomer som gjort beräkningar baserade på en expansion av rymden även inom en galax/solsystem och de kommer då fram till att t o m solen själv skulle påverkas av detta.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Minna

, 23: Kallas Valhalla som är en krater i Jupiters mån Callisto för oxöga i svenska folkspråket? Har den någon annan benämning i svenska folkspråket?

Svar: Valhalla är en flerringad krater på Callisto. Dess upp till 300 ringar runt kratern gör att den ser ut som ett oxöga, där av det alternativa svenska namnet Oxöga. Ringarna ser ut som en serie frusna vattenvågor med diametrar på upp till 300 km. De formades vid en enorm kollision vid ett meteoritnedfall som smälte den under månytan befintliga isen, och vattnet spreds som vågor, men frös snabbt åter till is vid den mycket låga temperaturen på 95 K. Vågorna bevarades alltså som materiella ringar kring kratern. Den centrala delen av kratern, 600 km i diameter, har betydligt färre småkratrar än i omgivningen. Detta indikerar att nedslaget av den stora meteoriten skedde långt senare än de initiala meteoritnedfallen. Någon annan benämning än Valhalla eller Oxögat känner jag ej till.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Gunnar

46: Hej, Jag har funderat mycket på hur bilden av det synliga universum skulle se ut, om man inte hade tidsförskjutningen på grund av avståndet. Skulle det vara möjligt att räkna ut var galaxer är nu, eller är det så man gör när man gör en karta över tätheten i universum. En annan fundering är, expanderar universum mera mellan galaxhoparna än i galaxerna, eller i solsystemet, eller är det de ofantliga avstånden som gör expansionen försumbar i solsystem, och även i galaxer?(eller beräknas galaxer expandera p g a universums expansion?)

Svar: Galaxernas lägen relativt varandra beror ändras dels med rymdens expansion och dels på grund av galaxernas egenrörelser. Vid beräkning av avståndet till en galax måste vi ta hänsyn till ljusets ändliga hastighet. Vi ser alltså stjärnor och galaxer så som de såg ut en viss tid tillbaka i tiden.
Med hjälp av den s k bakgrundsstrålningen som är en rest från universums start kan vi studera hur de första variationerna i tätheten såg ut för drygt en miljard år sedan. Detta kan jämföras med vad vi kan se idag, på så vis går det att beräkna materiens täthet i dagens universum. För vanlig materia gäller att vi i dag har en täthet på i medeltal en väteatom per volym på 4000 liter. Det låter oerhört litet, men ändå är det ungefär dubbelt så mycket som det vi kan se via rymdens stjärnor och gas. Detta innebär att det måste finnas stora mängder osynlig eller mycket ljussvag materia vanligen kallad "mörk materia". (ref. Forskning & Framsteg, Nr 4 2006 sid 13)
Den andra frågan om universums expansion är mycket intressant och i viss mån kontroversiell. Normalt anser vi att rymdens expansion bara sker mellan galaxerna medan galaxerna själva har så stor sammanhållande gravitation att vi inte kan räkna med någon expansion av rymden inom en galax eller inom ett solsystem. Det finns dock astronomer som gjort beräkningar baserade på en expansion av rymden även inom en galax/solsystem och de kommer då fram till att t o m solen själv skulle påverkas av detta.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Lena

, 12: Vad är en solar flares

Svar: En "solar flare" är ett våldsamt gasutbrott på solens yta. Flaren växer inom några minuter till ett maximum, och avtar och försvinner på mindre än en timma. Flaren emitterar en stor mängd röntgenstrålning, UV-strålning samt strålning inom det visuella spektralområdet. Dessutom emitteras högenergetiska protoner och elektroner. En stor flare kan frigöra energi motsvarande en miljon vätebomber. Solar flares har samband med solens magnetfält nära aktiva områden. Där kan 100 flares inträffa per dygn.
De laddade partiklarna som emitteras vid en solar flare kan nå jorden efter någon dag och då generera enorma elektriska strömmar som passerar jordens atmosfär nära de magnetiska polerna. På en höjd av 100 - 400 km exciteras atmosfärens atomer varefter de snabbt de-exciteras och utsänder då norrsken.
Strömmarna kan även ge magnetiska stormar som stör kompasser. Andra effekter innebär störningar i högspänningsledningar och risker för passagerare och datorer i flygplan på hög höjd.
Astronomer har numera utvecklat metoder att förvarna då partiklar från en flare beräknas träffa jorden.

Lennart Samuelson, docent i fysik

Rebecka

, 18: Hej! Jag går på st Eriks gymnasium, och jag håller på med ett arbete om svarta hål. Jag har försökt att sätta mig in i en del fakta, även om det är ganska komplicerat. Jag har förstått att svarta hål böjer rumtiden, p.g.a. sin stora massa, och att tiden ser ut att sakta in om man skulle titta på något som närmar sig "hålet" utifrån.

Jag läste att "tiden bryts loss från rumtiden, och kvar blir bara rummet" inuti hålet.

Så, min fråga är nu alltså: Betyder det att det inte finns någon tid, eller hur man nu ska uttrycka sig... Står tiden stilla inuti ett svart hål?

Svar: I ett svart hål finns bara massa, rörelsemängdsmoment och eventuellt laddning. Vi kan inte få kontakt med det inre av ett svart hål och vår definition av tid kan inte tillämpas där. Vi definierar tid via förändring i vårt solsystem.
Genom att jorden roterar och går i en bana kring solen kan vi definiera begreppet tid med hjälp av solens observerade rörelse från öster mot väster varje dag. Då solen står rakt i söder (mitt i en orts sydmeridian) säger vi att solens timvinkel är noll. Eftersom timvinkeln under dygnet sakta ökar kan vi definiera sann soltid (To ) via timvinkeln (tv) enligt To = tv + 12. Vi lägger till 12 timmar till timvinkeln för att vi vill säga att klockan är 12.00 då solen står rakt i söder (passerar vår sydmeridian).
Denna definition av tid har dock ett problem genom att jordens bana är elliptisk. Det medför att jorden har något varierande fart i banan runt solen, och solen ses under året flytta sig bland stjärnorna längs en bana som kallas ekliptikan. För att få en jämt förlöpande tid (som klockor kan mäta) inför vi en fiktiv sol som går med jämn fart längs ekliptikan och vi definierar en medelsoltid enligt Tmedel = tmedel + 12. Skillnaden mellan sann soltid och medelsoltid kallas "tidsekvationen". Beloppet av tidsekvationen varierar under året, men det blir maximalt 16 minuter.
I Sverige definierar vi Svensk normaltid, som medelsoltiden i London (Greenwich) plus en timme.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Cecilia

: Hej! Jag har funderat på hur det kommer sig att vi ibland ser manen på dagen. Man får ju lära sig att manen kretsar kring jorden och att den lyser när det är natt. Men om den även syns här under dagen, vad är det da som lyser i Australien. Jag har frågat men inte kunnat få något riktigt svar. Hoppas på bättre lycka här.

Svar: Månen lyser tack vare att den reflekterar ljuset från solen. Månens avstånd till jorden är endast en ljussekund. Det tar alltså bara en sekund för ljuset att gå från månen till jorden. Solens avstånd från jorden är 8,3 ljusminuter. Månens sken är, på grund av närheten till jorden, så starkt att vi ibland kan se månen lysa även på dagen.

Fullmånen går upp då solen går ner, och den går ner då solen går upp. Fullmånen kan alltså bara ses på natten. Nymånen ligger för nära solen för att kunna ses på dagtid, men redan efter ett par dagar kan en liten skära ses nära solnedgången. Andra månfaser kan ibland ses tydligt på dagtid, men om det gäller en ljussvag månskära, måste vi veta i vilken riktning vi skall titta. Ibland kan även Venus ses på dagtid, om vi säkert vet var och när vi skall observera.

Australien ligger långt öster om Sverige, tidsskillnaden är 9 timmar. Om månen syns på dagen i Sverige så kan ju samma måne ibland ses på natten i Australien.

Alla stjärnor är belägna på mycket stora avstånd, många ljusår från jorden. Därför är de så ljussvaga att de inte kan ses på dagtid, om vi inte först avskärmar solens ströljus. Det kan vi göra genom att t. ex. titta genom en hög skorsten, men vårt observationsfält blir då förstås starkt begränsat. (Se även tidigare svar: Månen synlig på dagen.)

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Nappo

, 34: Vad betyder singularitet, i vilka sammanhang används det inom astronomin.

Svar: Begreppet singularitet påträffar vi vid studium av svarta hål. Enligt Einsteins allmänna relativitetsteori fortsätter massan i ett svart hål att komprimeras tills volymen blir noll, vilket innebär att densiteten bli oändlig. Trots att volymen är noll så finns ändå massan kvar. Detta är förstås en svårförstådd paradox!

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Abdoula

, 20: Hej! Jag vet inte om det bästa stället är här att ställa denna frågan men gör ett försök Jag undrar bara fördelningen mellan män och kvinnor som jobbar som Astronom.

Svar: I Sverige finns det 5 kvinnor med tillsvidare anställning på de astronomiska institutionerna. Antalet män är betydligt större. Jag har ingen exakt siffra men det rör sig om 40-50 stycken, fördelade mellan Uppsala, Onsala, Lund och Stockholm. Till detta kommer forskarassistenter och postdocs. Och till sist också doktorander. För dessa grupper har jag ingen direkt siffra, Men andelen kvinnor bland foassar och postdocs är inte större än bland de tillsvidareanställda. Det samma gäller nog också för doktoranderna.
Internationellt finns det en del statistik. Den kan du bl a hitta i "Women in astronomy" proceedings från en workshop i Baltimore 1992. Där kan man se att i "latinska" länder är andelen kvinnor större än i anglo-saxiska. Vad detta beror på finns det inget enkelt svar till. Bl. a. kan man notera att andelen kvinnor som når till professors nivån är liten också i de "latinska" länderna.

Lennart Samuelsson, docent i fysik
För detta svar har jag fått hjälp av Dr Sofia Feltzing
Royal Swedish Academy of Sciences Research Fellow
Lund Observatory, Sweden

Peter

, 27: Det finns en teori om en första generation väldiga stjärnor enbart bestående av väte och helium. På engelska "megasuns". Finns det en svensk term för dessa stjärnor?

Svar: På engelska kallas dessa stjärnor, med upp till 70 solmassor, också "hypergiant stars" vilket skulle kunna översättas med "megajättar", men detta namn är ännu inte helt etablerat i Sverige.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Maria

, 38 år: Det bildas ju nya stjärnor hela tiden men bildas det nya galaxer?????

Svar: I princip skapades alla galaxer tidigt i universums historia. I varje galax startade sedan stjärnbildning och den pågår fortfarande. Möjligen har astronomerna nyligen hittat en gasmassa, som kan vara en nybildad galax, där stjärnbildningen ännu inte startat.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Therese

, 16: Hejsan jag heter Therese och håller på med ett fysik arbete om astronomins historia och undrar lite om hur människorna reagerade när astronomer för länge sedan upptäckte nya planeter. Trodde folk på dom eller blev dom arga mm. Sedan skulle jag också vilja veta hur och vilka astronomer som upptäckte Jupiter, Venus , Saturnus

Svar: Planeterna Merkurius, Venus, Mars, Jupiter och Saturnus kan observeras utan hjälp av kikare. Därför har de varit kända så länge människor studerat stjärnhimlen. Vi kan alltså inte ange någon viss upptäckare av dem. Däremot visste man förr i tiden inte annan skillnad på planeter och stjärnor än att planeter rörde sig bland fixstjärnornas mönster. Namnet planet kommer från grekiskan och betyder vandrare.
Man trodde t o m att planeterna var gudar som via sina rörelser gav tecken till människorna. Detta har lett till astrologiska förutsägelser, som vi idag vet saknar vetenskaplig grund; astrologi är vidskepelse.

Planeten Uranus upptäcktes den 13 mars av William Herchel. Han var organist och musiklärare i Bath i England. Dessutom var han mycket intresserad av astronomi och han tillverkade själv flera spegelteleskop med metallspeglar. Han hittade Uranus när han försökte mäta avståndet till stjärnor via stjärnparallaxer.
I två år använde han sitt egentillverkade 7 tums spegelteleskop för att studera dubbelstjärnor vid olika årstider. Om den ena stjärnan låg mycket långt bort och den andra mycket närmare jorden så skulle han kunna mäta avståndet till den närbelägna om de två stjärnorna flyttade sig relativt varandra under året på grund av jordens banrörelse. Denna skenbara förflyttning kallas stjärnparallax.
Detta lyckades han inte med eftersom alla stjärnparallaxer är mindre än osäkerheten i hans mätningar. Men han observerade att en viss "stjärna" som han studerade den 13 mars 1781 hade en mätbar diameter, vilket ingen annan stjärna hade. Herschel drog då slutsatsen att han observerat en planet belägen längre bort än Saturnus.
Också idag ses alla stjärnor som punkter, även med världens största teleskop. Orsaken härtill är att alla stjärnor, utom solen, befinner sig på mycket stora avstånd från oss. Uranus diameter sedd från jorden är 3, 7 bågsekunder, och den kan alltså ses som en liten yta redan i ett mindre teleskop.
Herchels upptäckt blev mycket uppmärksammad och han betraktades som en stor hjälte både av folket i allmänhet, astronomer och kungen i England.
Andra astronomer i Europa försökte hävda att de sett Uranus tidigare än Herchel, vid 17 tillfällen, men de trodde att det var en stjärna. De drog alltså fel slutsats.

När astronomer följde Uranus rörelser under många år, fann man att planeten inte helt följde den bana som den borde enligt Newtons lagar. Man antog att orsaken kunde vara att en ännu inte upptäckt planet störde Uranus banrörelse. Beräkningarna gav då ledning till var man skulle söka efter en sådan planet och den 23 september 1846 fann Johann Gale vid Berlins observatorium solsystemets åttonde planet, Neptunus. Dess diameter sedd från jorden är endast 2,3 bågsekunder, vilket innebär att det krävs ett större instrument för att kunna särskilja den från att vara en punktformig stjärna.
Även Galileo Galilei observerade Neptunus 1612 och 1613, men han plottade den som en bakgrundsstjärna till Jupiter. Vad hade hänt med honom om han inför påven sagt att han sett att det fanns en planet längre bort än Saturnus?

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Ekaterina

,17: Hej! Jag vill veta vad som menas med pulsarer.

Svar: Vi säger att stjärnor föds, lever och dör.

En stjärna föds genom att gravitation drar ihop ett stort vätgasmoln till ett klot.

Stjärnan lever länge genom att omvandla väte till tyngre ämnen (kallas fusion). Fusionen ger ett inre tryck som balanserar gravitationen så att stjärnan är stabil under mycket lång tid.

Då stjärnan bränt slut på större delen av sitt väteförråd dör den snabbt, eftersom fusionen inte längre kan stoppa gravitationskraften ifrån att dra ihop dess massa till en mindre sfär.
En mindre stjärna (t ex vår egen sol) blir till slut en vit dvärg, ett hett klot, stort som en planet. En större stjärna (mer massiv) dör mycket snabbt (inom en sekund) och lyser då upp som en supernova. Till slut blir stjärnan en pulsar eller om den är extremt massiv kan den bli ett svart hål.
En pulsar är alltså en f. d. stjärna, ett klot med en relativt liten diameter (ca en km). Den kallas pulsar på grund av att den sänder ut strålning som når jorden i form av pulser främst inom radiovågsområdet. Strålningen kan då detekteras med ett radioteleskop.
Orsaken till den pulserande strålningen är att pulsaren har ett mycket starkt magnetfält och att den roterar mycket snabbt, ofta mer än 100 varv per sekund. Pulsaren strålar ut energi i två koner, en vid vardera polen, på samma sätt som en fyr. Om jorden befinner sig i rätt riktning träffas vi därför av strålningen i form av mycket korta pulser, vanligen en puls per varv. Energiförlusten medför att pulsaren sakta bromsas, men de äldsta observerade pulsarerna är ändå cirka 10 miljoner år gamla.
Ett exempel på en pulsar är centralstjärnan i Krabbnebulosan, i stjärnbilden Oxen. Den är resten efter en stjärna som dog, exploderade, år 1054, och den är alltså drygt 950 år. Eftersom den är relativt ung strålar den inom flera våglängdsområden, även inom den synliga delen av det elektromagnetiska spektrumet. Denna pulsar snurrar ett varv på 33 millisekunder och den har sin rotationsaxel så att vi faktiskt kan detektera strålning från båda konerna, alltså en puls per halvt varv.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Oscar

, 12: Hur lång tid tar det för ljuset att färdas från Solen till Pluto?

Svar: Pluto har en ganska elliptisk bana varför tiden för ljuset att gå från solen till Pluto är minst 4 timmar och som mest 7 timmar.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Filip

, 18: Hej, vi är 4 killar som går sista året på Naturvetenskap på gymnasiet. I projektarbete gör vi ett solcellsstativ som ska följa efter solen på himlen. Därför är vi intresserade av hur vi får reda på var solen befinner sig på himlen under dagen. Finns det någon formel på var solen är? Är även tacksamma för alla tips vi kan få angående vårat projektarbete.

Tack på förhand.

Svar: Man kan alltid anlita ett planetarieprogram. Många av dem kan styra ett teleskop. En förteckning finns på hemsidan för Planetarium Software.
Det finns formler med ganska hög precision för solens position på himlen - i det ekvatoriella systemet. Ska det vara i ett lokalt horisontsystem får man förstås räkna lite, men även här kanske det finns praktiska approximationer. Leta efter böcker av Jean Meeus, även Astronomical Almanac kan vara till ledning. Det verkar för övrigt oekonomiskt att sätta solceller på en rörlig plattform - mycket billigare att skaffa fler solceller istället. På högskolan tror jag dom jobbar med solfångare som ska vrida sig, så där är nog problemet löst.

Detta svar har jag fått via Dan Kiselman, Stockholms universitet.

En enklare variant är förstås att följa solen manuellt några minuter genom att solens bild från ett litet teleskop får träffa ett vitt papper. Placera en platta med solcellerna på teleskopet "Piggy back", och justera teleskopets inriktning, helst med två rattar, så att solbilden under hela exponeringen syns rund på det vita papperet. Återkom gärna om du har ytterligare frågor om detta arrangemang.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Thomas

, 61: Varför "tindrar" stjärnor men inte planeter? Har undervisat i astronomi i många år, men i en frågetävling fanns inget svarsalternativ som jag tyckte passade.

Svar: Alla stjärnor befinner sig på mycket stora avstånd från jorden. Vi kan därför betrakta dem som punktformiga, och ljuset från en sådan punkt till ögats lilla pupill kan betraktas som en rät linje. Jordens atmosfär ger lätt en sådan linje en liten störning (refraktion) så att linjen ofta kommer utanför pupillen, men den återkommer strax. Stjärnan tindrar!
Planeterna är visserligen mycket mindre än stjärnorna, men avståndet till dem är så litet att vi ser varje planet som en liten yta. Om nu en linje från en punkt på planetytan bryts i jordens atmosfär, så kompenseras detta av att en annan linje träffar ögat. En planet lyser därför normalt med fast sken.

Ett svarsalternativ i en frågetävling kanske måste göras kortare t ex
Ljusbrytning i atmosfären och ögats lilla pupill.
eller
Ljusbrytning i atmosfären och ögats lilla pupill gör att stjärnor (punktformiga) tindrar, medan planeter (ses som en yta) visar fast sken.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Henrik

, 26: Hej! Jupiter sänder ju ut mer värme än vad den tar emot och den röda fläcken verkar ha sitt ursprung från Jupiters centrum, som om den var driven av någon energi där ifrån. Så vad är det för något som pågår i centrum under dess tjocka molntäcke som är orsaken till allt detta?

Svar: Jupiters observerbara atmosfär tyder på ett hett och dynamiskt inre, där materien strömmar upp och ner som i kokande vatten. Bilderna av molnen i Jupiters atmosfär visar följderna av denna dynamik med en blandning av virvlar och jetströmmar. De två mörka och ljusa banden ("fartränder") tvärs över Jupiter är i själva verket resultatet av en oerhört vindpinad atmosfär med ständiga öst- och västvindar på upp till ett hundratal meter per sekund.
Den röda fläcken har observerats sedan 1630 (Robert Hooke). Den är alltså mycket stabil, men dess diameter varierar mellan 14 000 km och 40 000 km. Vi vet att den är en storm (cyklon) som roterar moturs. Dess temperatur är några grader lägre än omgivningens. Fläcken (mycket större än jorden) reser sig något över omgivningen, så den består av en uppåtgående ström av gaser under högt tryck. Fläckens yttre delar roterar ett varv på 4 till 6 dygn. Liknande cykloner uppstår även i jordens atmosfär, men vi vet inte orsaken till varför Jupiters röda fläck är så stabil, och inte heller varför den är röd (andra fläckar på Jupiter är vita). Färgerna (blå, röda och gula) som vi ser i Jupiters övre atmosfär (82 procent väte och 18 procent helium, samt spår av andra element) orsakas troligen av olika kemiska föreningar som bildas där.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Panna

, 25: Var i vår bana kring solen befinner sig jorden vid vintersolståndet? Vet att det är jordens lutning som gör årstiderna men varför är det så liten skillnad i solens upp och nedgångar just vid vintersolstånd. Borde skillnaden inte vara lika stor eller större?

Svar: Jordens bana kring solen är inte exakt cirkelformad utan svagt ellipsformad. Nära vintersolståndet (i år den 4 januari 2006) befann sig jorden relativt sett närmast solen, men med nordpolen pekande bort från solen. Som du vet beror våra årstider på att jordens ekvatorsplan lutar 23,5 grader relativt jordbanans plan (rotationsaxeln lutar relativt normalen till jordens banplan). Detta medför att solens höjd över horisonten vid middagstid varierar under året. Några dagar nära vintersolståndet ändras den maximala solhöjden på norra halvklotet från en minskning till en ökning. Denna omkastning medför att solhöjden, och därmed också solens upp- och nedgång, ändras ganska litet. Tidpunkten kallas därför solstånd; ett stillastående för solen. Motsvarande situation inträffar vid sommarsolståndet.
Du kan i viss mån jämföra med situationen om du springer mot en vägg, och vänder för att springa därifrån. Just vid väggen tar det tid att ändra fart och rörelseriktning. Ändringen i solhöjd har också ett vändläge, trots att jorden inte stannar i banan. Orsaken är istället jordaxelns lutning.
Jordaxeln ändrar dessutom mycket sakta sin riktning mot stjärnorna, på samma sätt som en snurra innan den stannar. Denna riktningsändring kallas precession, och det tar 26 000 år för jordaxeln att rotera ett varv. Resultatet innebär att jordaxeln sakta ändrar sin riktning bort från nuvarande polstjärnan, och om 13 000 år är det stjärnan Vega som är polstjärna. Eftersom jordbanan är svagt elliptisk innebär precessionen att vi på norra halvklotet, om 1300 år, har sommar då jorden är närmast solen, och vinter då jorden är längst från solen och med nordpolen vänd bort från solen. Det är självklart att detta, tillsammans med flera andra faktorer, påverkar vårt klimat.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Emil

16: Min fråga gäller vintersolståndet. Solen tycks "vända" tidigare- ca 14 dagar- än på kvällen, dvs. det är 14 dagar mellan det att den går ner som tidigast och upp senast. Varför är det så?

Svar: Redan vid Lucia har solen på norra halvklotet nått sin tidigaste nedgång på kvällen. Däremot dröjer det ända till slutet av december innan den senaste soluppgången inträffar. Orsaken till att solen inte vänder både på kvällen och morgonen just vid vintersolståndet, beror på att jordens fart i banan runt solen varierar en aning. Skillnaden mellan den sanna soltiden, som solen visar, och den regelbundna tid som våra klockor är inställda på, kallas "tidsekvationen". Denna skillnad är under året på sin höjd 16 minuter och vid Lucia i december 2005 var tidsekvationen +5,8 minuter, medan den vid slutet av året var -3,0 minuter. Om vi räknar om klocktiden, så att vi räknar i sann soltid, så inträffar solens båda vändtider (morgon och kväll) den 21 december, alltså vid vintersolståndet. Den dagen är solen ovanför horisonten kortast tid på året, oberoende om vi räknar i klocktid eller sann soltid. Vi bortser här från platser ovanför polcirkeln, där solen inte alls går upp vid vintersolståndet.
De tider för solen som anges i Den svenska almanackan gäller för Stockholms horisont.
Den som bor vid en annan longitud (t ex 12 minuter väster om Stockholm) kan lätt korrigera tiden för solens meridianpassage genom att i detta fall addera 12 minuter till den tid som almanackan visar. För beräkning av tiden för solens upp- och nedgång vid en annan ort än Stockholms latitud, krävs en mer komplicerad beräkning, eftersom ortens latitud också inverkar starkt.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Rebecca

, 11: Hej! Igår kväll 13/12 kl.19.30 såg jag en ring runt månen. den var en bra bit från månen. men den syntes väl. Min fråga är vad är det och vad beror det på att det blev så? Mvh

Svar: Den ring du har sett kring månen kallas en halo. Den är ett optiskt fenomen, som bildas vid månljusets reflektion och/eller refraktion i iskristaller, som svävar i högt belägna moln eller i dis/dimma vid minusgrader.
Du såg ringen en bra bit från månen, troligtvis på vinkelavståndet 22 grader. Ibland kan iskristallerna ge upphov till två ringar, och dessutom ljusstarka fläckar till höger och vänster om månen, bimånar. Ett ovanligt praktfullt och fullständigt halofenomen, som sågs kring solen år 1535 finns avbildat på den s k Vädersolstavlan, som hänger i Storkyrkan i Stockholm.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Nathalie

, 16: Hur många stjärnor har man räknat? Hur många av dem lever idag? Har all materia varit i stjärnor någon gång?

Svar: Någon exakt siffra på antalet stjärnor som observerats kan man inte ange, men med statistiska metoder uppskattar vi att det finns ca 100 000 000 000 stjärnor i vår egen galax, Vintergatan. Dessutom finns det lika många andra galaxer, som antalet stjärnor i vår galax. Vårt universum har en ålder på ca 13 miljarder år, och stjärnor föds, lever och dör hela tiden.
Stjärnor bildas av stora moln av vätgas (ca 75%) och helium (ca 25%) och ibland en liten mängd stoftpartiklar. Nya atomer bildas i stjärnorna genom sammanslagning (fusion) av lättare atomer till tyngre. Men alla element (atomer) tyngre än järn, kan bara bildas vid dödsögonblicket hos mycket tunga stjärnor.
Många stjärnor har redan dött och material (stoft) från dem har kastats ut i deras omgivning, och ingår sedan i nya stjärnor och planeter. Vi består alla av sådant stjärnstoft.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Karin

, 38: Universum skapades, enligt astronomerna, genom en stor explosion, Big Bang. Men VAD var det som exploderade?

Svar: Att försöka beskriva vad som fanns före vårt universums början är mycket svårt, och mitt svar måste kanske snart modifieras. När vi ser objekt som ligger långt bort så ser vi tillbaka i tiden. Men vi kan inte se tillbaka ända till Big Bang. Nyligen gjorda observationer av avlägsna galaxer (nära Big Bang) visar att de deras avlägsnande från oss accelererar på ett sätt som ännu inte kunnat förklaras.
Big Bang är en teoretisk kosmologisk modell baserad på Einsteins allmänna relativitetsteori. Om universum faktiskt började med en het Big Bang (enorm hetta som tvingade gasen att expandera explosionsartat och likformigt), så skulle universums densitet och temperatur minska och resterande material finnas utspritt runt oss.
År 1965 kunde faktiskt Arno Penzias och Robert Wilson detektera en sådan kosmisk bakgrundsstrålning med en temperatur på 2,74 K. Den stämmer mycket väl med den teoretiska förutsägelsen på 2,7 K. Deras upptäckt belönades med nobelpriset i fysik 1978, och den bevisar att universum haft en början.
Normalt menar vi att det bara fanns ett vakuum före Big Bang. Ett vakuum är ett tomrum, alltså innehållslöst. Men nyligen har forskarna börjat anta att ett vakuum inte är helt tomt. Anledningen till att vakuum nu anses bestå av någonting, är att "ingenting" är instabilt. Vi kan ibland uttrycka det så att universum uppkom via kvantmekaniska fluktuationer hos vakuum.
Tänk dig en boll på toppen av ett spetsigt berg. Redan vid en minsta stöt skulle den sättas i rörelse. På liknande sätt skulle en tillfällig förändring i rymden frigöra den i vakuumet inneslutna energin, och starta tillverkning av materia och ett expanderande universum ur ingenting.

Lennart Samuelson, docent i fysik

Helena

, 35: Att jorden roterar kring sin axel, det vet vi ju, men varför gör den det?

Svar: Solen och planeterna har bildats av ett mycket stort gas- och stoftmoln som dragits samman av gravitationen. Partiklarna i ursprungsmassan hade från början en liten total hastighet som ökade under sammandragningen (jämför med en skridskoprinsessa som roterar och drar in armarna allt närmare kroppen; rotationsfarten ökar).
Avgörande för rotationshastigheten är ursprungs-och slutvärden på massan (m), farten (v) och radien (r). Storheten mvr är en rörelsekonstant (kallas rörelsemängdsmoment) vilket t ex innebär att v ökar om r minskar. Dessutom har Venus en rotationsriktning som är motsatt de övriga planeternas. Orsaken härtill är inte helt känd, men troligen har Venus träffats av en annan himlakropp för länge sedan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Viktoria

, 16,5: Varför dras inte jorden in i solen, är det vakuum som påverkar hur jorden följer sin bana?

Svar:
Först ett kort svar.
Jorden rör sig i en ellipsbana kring solen tack vare att jorden från början fick en fart framåt, samtidigt som den via gravitationen dras mot solen.
Men läs gärna även följande utförligare förklaring:
Solen och planeterna har bildats ur ett mycket stort gas- och stoftmoln som dragits samman av gravitationen. Partiklarna i ursprungsmassan hade från början en liten total hastighet, som ökade på grund av sammandragningen. Jämför med en skridskoprinsessa som roterar och drar in armarna allt närmare kroppen. Då ökar rotationshastigheten.
Sannolikheten för att den resulterande hastigheten i en stor partikelmassa skulle kunna vara exakt noll är mycket liten, men då skulle inget planetsystem ha bildats.
Avgörande för rotationshastigheten är alltså ursprungs-och slutvärden på massan (m), farten (v) och radien (r). Storheten mvr är en rörelsekonstant (kallas rörelsemängdsmoment) vilket t ex innebär att v ökar om r minskar.
Om jorden inte hade en viss fart framåt (vinkelrätt relativt riktningen till solen), så skulle jorden falla fritt in mot solen. Nu faller verkligen jorden mot solen, men samtidigt rör den sig framåt, så att resultatet blir en elliptisk bana kring solen.

Lennart Samuelson, docent i fysik

Maria

, 32 Varför syns månen på dagtid vissa dagar och andra gånger gör den inte det? Månen förknippar iallafall jag också med natt. Det är ju inte så konstigt att månen inte syns när den är i nedan. Men hur är det med det här speciella lilla "problemet"?

Svar: Månen lyser tack vare att den reflekterar ljuset från solen. Månens avstånd till jorden är endast en ljussekund. Det tar alltså bara en sekund för ljuset att gå från månen till jorden. Solens avstånd från jorden är 8,3 ljusminuter. Månens sken är, på grund av närheten till jorden, så starkt att vi ibland kan se månen lysa även på dagen.
Fullmånen går upp då solen går ner, och den går ner då solen går upp. Fullmånen kan alltså bara ses på natten. Nymånen ligger för nära solen för att kunna ses på dagtid, men redan efter ett par dagar kan en liten skära ses nära solnedgången. Andra månfaser kan ibland ses tydligt på dagtid, men om det gäller en ljussvag månskära, måste vi veta i vilken riktning vi skall titta.
Ibland kan även Venus ses på dagtid, om vi säkert vet var och när vi skall observera.
Alla stjärnor är belägna på mycket stora avstånd, många ljusår. Därför är de så ljussvaga att de inte kan ses på dagtid, om vi inte först avskärmar solens ströljus. Det kan vi göra genom att t ex titta genom en hög skorsten, men vårt observationsfält blir då förstås starkt begränsat.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Christer

, 30: Kommer de svarta hålen att "äta" upp alla andra kroppar i universum, så att det endast finns ett enda superstort hål kvar eller "dör" det svarta hålet någon gång och vad händer då?

Svar: Ett svart hål torde vara mycket stabilt, och det dör alltså normalt inte. Men om universums expansion så småningom slutar och t o m börjar dra ihop sig så skulle universums hela massa, inklusive alla svarta hål, åter samlas i en punkt, som skulle kunna ge upphov till ett "vitt hål", d v s ett nytt universum. För närvarande tycks detta alternativ inte vara aktuellt, eftersom universums expansion t o m tycks öka.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Therese

, 23: Vilka är de fenomen vi kan uppleva på jorden som förklaras av: jordens rotation kring sin egen axel?, jordens rotation kring solen?, månen och jordens rörelser runt varandra? och planeternas rörelser i sina banor runt solen?

Svar: Jordens rotation kring sin egen axel ger i första hand upphov till dygnets ljusväxlingar och avböjning av luftrörelserna mellan hög- och lågtryck (Corioli-effekten).

Jordens rotation kring solen ger upphov till årstider tack vare att jordaxeln lutar mot normalen till banrörelsen. Dessutom medför banrörelsen att vi ser olika stjärnhimmel under olika årstider, eftersom vi alltid måste titta bort från solen för att kunna se stjärnor.

Månen och jorden rör sig runt deras gemensamma masscentrum. Månens främsta inverkan på jorden är tidvatteneffekten. Ett resultat av tidvatteneffekten är även att energi överförs från jorden till månen så att jordens rotationstid sakta förlänges med ca 1, millisekunder per sekel.

Alla planeterna rör sig i banor som ligger i ungefär samma plan. Ju längre bort från solen en planet ligger desto saktare rör den sig. Detta ger upphov till att planeterna sett från jorden ser ut att röra sig bland stjärnorna. Förr trodde man att planeterna var gudar som via sina rörelser gav tecken till människorna. Detta gav upphov till astrologin som är en vidskepelse och inte vetenskap.
Månen, solen och de fem planeterna (som syns utan hjälp av kikare) har givit upphov till veckans indelning i sju dagar, vars namn i flera språk kan härledas till planeternas namn.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Mats

, 55 år: När man kan se solen och månen samtidigt, borde väl en rät linje (en normal) från månens belysta sida träffa solen mitt på. Men varje gång jag testat detta (t.ex. med ett snöre som jag håller så väl jag kan i rät vinkel utifrån månens belysta sida) så kommer denna linje att passera strax ovan solen (oberoende av om månen är i avtagande fas eller på tillväxt). Varför?

Svar: Detta är ett mycket intressant fenomen som nog många har undrat över. Det enkla svaret är att det är en synvilla. Fenomenet kan förklaras av att riktningen mellan månen och solen ses mot himmelssfären, som är böjd, medan normalen från månens belysta del är en rät linje, tangent till himmelssfären.

Kanske en ytterligare förtydning behövs? Betrakta i så fall månen då den ses som halvmåne och synlig samtidigt med solen. Gränslinjen mellan månens ljusa och mörka yta kallas terminator. Vid halvmåne befinner sig jorden precis i det plan, terminatorplanet, som definieras av terminatorn. En rät linje från solen till månen träffar alltid månens terminatorplan under rät vinkel, men sett från jorden tycks en normal dragen från månens terminatorplan vara riktad vid sidan om solen. Detta är förstås en synvilla och normalen går rakt från månen till solen.
Anledningen till synvillan är vår hjärnas dåliga intuitiva uppfattning om räta linjer mellan objekt i rymden sedda mot himmelssfären. Den räta linjen mellan solen och månen ses mot himmelssfären som en böjd linje; en båge som är en del av en storcirkel genom solens och månens skenbara platser på himmelssfären. Normalen till månens terminatorplan, sedd mot himmelssfären, bedöms av betraktaren som en tangent till denna storcirkel, och med start i månens skenbara plats på himmelssfären. Den tangenten träffar förstås inte solen. Detta ger upphov till synvillan. I rymden går normalen till terminatorplanet från månens reella plats rakt till solen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Magnus

, 17: Hej, jag har två frågor svarta hål. Först en om utseende och den andra om temperatur. Jag föstår att det är omöjlig att verkligen se hur ett svart hål ser ut efter som att den drar till sig allt ljus. Men hur ska man föreställa sig det svarta hålet? Är det som en tratt formad grop, eller är det mera likt en sfär lika stor som ärta men med massan av flera tusenstals solar?

"Hålet" borde väl ha formen av en sfär för som jag har förstått det spelar det ingen roll vilken sida av "hålet" man befinner sig för att dras till det.

Sen har jag en annan fråga, borde inte ett svart hål vara oändligt varmt? Efter som att trycker måste vara oändligt stort, och trycket är proportionellt gentemot temperaturen.

Svar: Ett svart hål har sfärisk form, men vi kan inte definiera dess radie. Normalt brukar vi använda oss av något som kallas händelsehorisont som ett mått på ett svart håls storlek. Händelsehorisonten definieras av att inte ens ljus utsänt från en plats innanför den kan komma ut från det svarta hålet. Händelsehorisontens radie kallas Schwarzschild-radie, Rs
Följande formel gäller: Rs = 2GM/c2 där G är gravitationskonstanten , M svarta hålets massa och c2 är kvadraten på ljushastigheten.
Ett svart hål med massan 10 solmassor har Rs ca 30 km.

När fusionsprocesser i en stjärna med mycket stor massa inte längre kan hindra gravitationen från att dra ihop stjärnan så kollapsar den. Stjärnan dör, och för en stjärna med en restmassa större än tre solmassor finns det ingen känd kraft som kan stoppa sammandragningen. Resultatet blir därför en singularitet med radien noll. Detta gäller matematiskt, men ur fysikalisk synpunkt är det svårt att tänka sig ett objekt med radien noll och att gravitation, densitet och temperatur når ett oändligt värde; kanske kollapsen trots allt stannar innan radien blir noll.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Petra, 29: Hur kommer det sig att man ibland kan se månen även på dagen?

Tatjana, 32: Vilka faser kan man se månen i från jorden på dagen när det är ljust?

Svar: Månens sken är så starkt att vi ibland kan se månen lysa även på dagen. Fullmånen går upp då solen går ner, och den går ned då solen går upp. Fullmånen kan alltså bara ses på natten. Nymånen ligger för nära solen för att kunna ses på dagtid, men redan efter ett par dagar kan en liten skära ses nära solnedgången. Andra månfaser kan ibland ses tydligt på dagtid, men om det gäller en ljussvag månskära måste vi veta i vilken riktning vi skall titta.
Ibland kan även Venus ses på dagtid om vi säkert vet var och när vi skall observera.
Stjärnorna är alla så ljussvaga att de inte kan ses på dagtid om vi inte avskärmar solens ströljus. Det kan vi göra genom att t ex titta genom en hög skorsten, men vårt observationsfält blir då förstås starkt begränsat.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Lidia

, 17: Vilka är de grundläggande metoderna för att upptäcka planeter runt andra stjärnor? Fråga nr 2? hur bildades planetsystem. varför ser det ut som det gör (geometri,rotation, planeternas storlek och fördelning?

Svar: De flesta stjärnor torde ha planeter, men hälften av stjärnorna är fysiska dubbel- eller trippelstjärnor. I sådana system torde ljusvariationerna vara så oregelbundna att inga högtstående varelser kan leva där.
För ett 100-tal enskilda stjärnor har vi idag lyckats få indirekta indikationer på existensen av planetsystem. Vi kan i dessa fall ännu inte se ljuset från någon planet eftersom dess ljus drunknar i stjärnljuset. De indirekta indikationerna består av att stjärnljuset uppvisar s k dopplereffekt som tyder på att stjärnan har en planet kretsande kring sig. Vi kan till och med uppskatta planetens storlek och hittills har man nästan bara hittat planeter av Jupiters storlek.
Om liv, såsom vi känner det, skall kunna förväntas på en planet, krävs dessutom att planetens yta har en så hög temperatur att vatten där kan finnas i flytande form. Detta definierar det vi kallar en "livszon" kring stjärnan, och dessutom måste stjärnan vara tillräckligt långlivad för att mer högtstående liv skall hinna utvecklas. I första hand letar man därför efter indikationer på planeter kring G- och K-stjärnor.

Se även tidigare svar: Om planeter runt andra stjärnor.
och Varför roterar galaxer och planeter.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Steffi

, 11: När kan man observera nästa sol eller månförmörkelse?

Svar: En total månförmörkelse inträffar när månen passerar genom jordens skugga. Detta kan bara inträffa då solen är nära ena noden (skärningen) mellan solens bana och månens bana på himlen och månen är vid den andra noden (alltså vid fullmåne). Om månen passerar noden mer än 11 dagar före eller efter det att solen passerar den andra noden så träffar inte jordens skugga månen, det blir ingen förmörkelse.
Solen passerar en nod två gånger per år, men eftersom månens bana sakta vrider sig (kallas precession) sker nodpassagerna 19 dagar tidigare varje år, men månen, solen och noderna återvänder regelbundet till samma positioner efter 18 år och 11,33 dagar i en så kallad Saros cykel och sol- och månförmörkelsernas mönster återupprepas.

Nästa totala solförmörkelse inträffar den 29 mars 2006 och den syns i en båge från Sahara över Turkiet till Ryssland.
Nästa totala månförmörkelse inträffar i Sverige den 7 september 2006 och 3 mars 2007.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Shahrzad

, 18: Hur kan man väga en planet?

Svar: Massan (M) hos en planet som har en måne kan beräknas med hjälp av månens omloppstid (P) och månens avstånd (r) till planeten. Vi kan härleda en formel för massan enligt M = 4 x pi^2 x r^3/G x P^2 där G är den allmänna gravitationskonstanten och pi = 3,14. Intressant är att månens egen massa inte ingår i formeln för planetens massa.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Shahrzad

, 18: Varför roterar galaxer och planeter?

Svar: Stjärnor, planeter och galaxer har bildats av mycket stora ansamlingar av gas (främst väte och helium) som sammandragits av gravitation. Eftersom enskilda atomer eller molekyler i gasen, totalt statistiskt sett, inte kan ha hastigheten noll vid sammandragningen, så måste de bildade kopparna (t ex protostjärnor och protoplaneter) få en resulterande rotation som ökar då kroppens volym minskar. Jämför t ex med en skridskoprinsessa som startar med låg rotation och armarna utåt. När hon sedan drar in armarna ökar rotationen starkt (detta beror på konservering av rörelsemängdsmoment).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sonja

, 42: Hur uppstod eliptiska galaxer? Hur uppstod spiralgalaxer?

Svar: Vi vet ännu inte med säkerhet hur olika typer av galaxer har bildats.
Men vi vet att galaxer ofta kolliderar med varandra. Vi vet också att de elliptiska galaxerna saknar gas och stoft för ny stjärnbildning. Detta tyder på att de inte är unga (d v s en ursprunglig galaxform). De elliptiska galaxerna tycks vara en produkt efter sammansmältning av galaxer. Kollisionen påskyndade formation av nya stjärnor så att större delen av gas och stoft förbrukades.
Spiralformiga galaxer (som vår Vintergata) tycks däremot inte varit utsatta för kollisioner. De innehåller stora mängder gas och stoft och deras fina spiralstruktur skulle via tidvatteneffekter ha förstörts av en kollision.
När vi studerar mycket avlägsna galaxer (d v s vi ser tillbaka i tiden) så hittar vi oftare spiralformiga galaxer än elliptiska vilket stöder kommentarerna ovan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Petter

, 17: Hur har vår sol utvecklats under tidens gång?

Kan bestämma livslängden på en stjärna?

Hur gammal är isåfall vår sol?

Svar: Vår sol (och alla andra stjärnor) har var och en bildats av ett mycket stort moln av vätgas och helium. Molnet sammandrogs av gravitation och därvid höjdes dess temperatur. Då temperaturen blivit så hög att sammanslagning (fusion) av vätekärnor blev möjlig föddes solen. Solen är nu 4,6 miljarder år och befinner sig i sin medelålder. Solen dör alltså först vid en ålder på ca 10 miljarder år.
Se även tidigare svar: Hur bildas en stjärna och hur ser dess liv ut?

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Ashley

, 15: Varför är det fel att säga att månen lyser?

Svar: Månen är en inaktiv, kall himlakropp. Den sänder alltså inte själv ut ljus, men vi ser den tack vare att dess yta reflekterar solens sken. Vi säger därför att månen lyser med indirekt sken.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Lena

, 42: Hur skulle livet på jorden vara om jorden var 50% närmare solen respektive 1,5 ggr längre bort och hur skulle det vara om vi saknade plattektonik. Tack

Svar: Eftersom det är flera faktorer som inverkar starkt för livet på jorden kan man inte ge något exakt svar på de två första frågorna. Närvaron av plattektonik torde dock inte vara väsentlig för livet på jorden.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Benny

, 34: Hur vanligt förekommer månförmörkelse?

Är det år, månader, dagar mellan månförmörkelse och ungefär när inträffar det?

Svar: En total månförmörkelse inträffar när månen passerar genom jordens skugga. Detta kan bara inträffa då solen är nära ena noden (skärningen) mellan solens bana och månens bana på himlen och månen är vid den andra noden (alltså vid fullmåne). Om månen passerar noden mer än 11 dagar före eller efter det att solen passerar den andra noden så träffar inte jordens skugga månen, det blir ingen förmörkelse.
Solen passerar en nod två gånger per år, men eftersom månens bana sakta vrider sig (kallas precession) sker nodpassagerna 19 dagar tidigare varje år, men månen, solen och noderna återvänder regelbundet till samma positioner efter 18 år och 11,33 dagar i en så kallad Saros cykel och sol- och månförmörkelsernas mönster återupprepas.
Detta kände även antikens astronomer till vilket hjälpte dem att förutsäga när en ny förmörkelse skulle inträffa. På grund av jordens rotation krävs dock en period av 3 Saros-cykler (54 år och en månad) för att samma förmörkelse skall inträffa på samma plats på jorden.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Thomas

, 43: Fick frågan varför är aldrig månen så stor på himlen i Peru som den är ibland här i Sverige? Är det någon skillnad och vad beror den i så fall på?

Svar: Orsaken till att vi ibland bedömer att månen är extra stor beror främst på en synvilla, då månen är nära horisonten och lätt kan jämföras med närbelägna föremål på jorden. Eftersom månen rör sig nära solens bana på himlen finns den oftare närmare horisonten i Sverige än i Peru. Möjligen påverkar detta observationerna.
Eftersom månens bana är elliptisk ger även det orsak till variationer i den observerade måndiametern, men detta ses lika i Sverige och Peru.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Malene

, 18: 1. Varför roterar solen så långsamt? 2. Varför består Jupiter och Saturnus mest av väte och helium, medan Uranus och Neptunus består av material som kan bilda is, som kol, syre och kväve?

Svar: Långsamt i förhållande till vad? Allting är ju relativt.
Solens rotationsperiod är 25 dygn vid dess ekvator. Solen innehåller 99.86 % av hela solsystemets massa. Detta betyder att planeterna bara är en liten restprodukt då solen bildades och alltså ganska oväsentliga för solens rotation. Solens rotation är en rest av den rotation som ursprungsmolnet hade då solsystemet bildades en gång i tiden. Då gravitationen drog ihop molnet ökade rotationshastigheten (precis som då en skridskoprinsessa drar in sina armar mot kroppen). Samtidigt ökade temperaturen i molnet tills temperaturen räckte för att starta fusionsprocesser (sammanslagning av väteatomer) som gav en energiproduktion och ett inre tryck så att sammandragningen stoppades - solen föddes.
Jupiter och Saturnus är jätteplaneter, och så massiva att de har kunnat behålla en större del av sitt ursprungliga förråd av gaserna väte och helium än de två yttre jätteplaneterna. Uranus och Neptunus har alltså en relativt sett större inre kärna och mantel av tyngre element.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Christoffer

, 15: Vad är en andra generations stjärna?

Svar: Stjärnor föds, lever och dör. Då en tyngre stjärna dör (i en supernovaexplosion) sprids en stor mängd tyngre element ut i omgivningen och dessa atomer kan senare ingå då en ny stjärna bildas i närheten. De stjärnor som bildats av universums ursprungliga material (främst väte och helium) kallas första generations stjärnor, medan senare bildade stjärnor som får en liten del av sitt material från supernovaexplosioner kallas en andra generations stjärnor. Det material som solen och vi själva består av innehåller rester från tidigare utdöda stjärnor. Vi består alltså av stjärnstoft.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Andreas

, 17: Undrar om ni kan förklara hur solvindar uppstår, från kärnreaktionen till "vind" som lämnar solen. Söker fakta till ett fysikarbete men finner ingen.

Svar: Solvinden skapas vid s.k. solar flares som är utbrott där enorma mängder materia kastas ut från solytan. Orsaken bakom detta är inte ordentlig kartlagd. Solen omges av en slags atmosfär som kallas corona och sträcker sig långt ovanför solytan. Coronan är oerhört het, vilket man inte heller förstår ordentligt. Hög temperatur betyder att partiklarna rör sig med hög hastighet, och det är dessa partiklar som utgör solvinden.

Ragnar Erlandsson, universitetslektor i fysik

Mikael

, 41: Eftersom Jorden utsatts för ett antal olika massutplåningar med ett xx antal miljoner år mellan. Finns det då en plats i vår regelbundna cirkulation där vi är mer utsatt för ett komet eller ett asteroidnedslag.

Svar: Mitt svar är kort: Det finns ingen plats som är garanterat säker.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Eero

, 36: Är de övriga planeterna i vårt solsystem uppbyggda på samma sätt som jorden att de har kontinentalsocklar?

Svar: De inre planeterna (Merkurius, Venus, jorden och Mars) kan karakteriseras som stenplaneter eller jordliknande. Merkurius och Mars saknar i sort sett atmosfär och det är endast jorden som har oceaner med vatten och kontinenter. Under jordens fasta yttre lager (jordskorpan) finns en flytande mantel. Detta medför att kontinentaldrift och kontinentalsocklar bara förekommer på jorden.

De yttre planeterna (utom Pluto) har kvar sin ursprungliga atmosfär av främst väte och metan, och de saknar en fast markyta.

Lennart Samuelsson, docent i fysi

Henrik

, 31 år: Jag undrar hur stor jordens atmosfär är, hur långt sträcker den sig och är det någon skillnad vid ekvatorn/polerna?

Svar: Jordens atmosfär består främst av kväve (78 %) och syre (21 %), ädelgaser (1 %) samt en liten del andra gaser t ex koldioxid och ozon. Luften innehåller också starkt varierande mängder vattenånga som spelar en stor roll för de skeenden vi observerar i atmosfären.

Atmosfären indelas i skikt efter temperaturens förändringar med höjden. Skiktet närmast jorden kallas troposfären. Därefter följer stratosfären, mesosfären och ytterst termosfären. Temperaturen sjunker med höjden, men vid 10 - 15 km (tropopausen, troposfärens övre gräns) slutar plötsligt temperaturavtagandet vid ca -50 till -80 grader Celsius och temperaturen stiger sedan inom stratosfären till 0 grader vid höjden 50 km där mesosfären börjar och temperaturen åter sjunker.

Tropopausen ligger något högre (15 km) vid ekvatorn, än vid polerna där dess höjd är ca 10 km. Atmosfärens totala tjocklek är ca 100 km, men den gränsen är bara ungefärlig och dess variation med latitud är inte väldefinierad.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Hans

, 51: Det har gjorts beräkningar på hur stort universum är. Ingår de svarta hålen i dessa beräkningar, eller är det den "mörka" (saknade) materian som är just dessa svarta hål?

Svar: Den mörka materian omfattar ca 90 % av hela universums massa. Eftersom den inte avger strålning är det svårt att veta vad den består av. Den mörka materian innehåller förstås gamla slocknade stjärnor, och alltså även svarta hål, samt vätgas och helium som ännu inte använts till stjärnbildning. Astronomerna tror dock att huvuddelen av den mörka materien består av annat, ännu okänt material.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Elin, 8 och Göran, 42: Vi vill fråga om Uranus. Hur tjock är dess atmosfär? Hur varmt är det i kärnan?

Svar: Astronomerna känner inte till det inre i Uranus så bra som förhållandena i Jupiter och Saturnus. Grovt sett kan vi indela Saturnus i tre skikt som vardera har en tjocklek på ca en tredjedel av planetens radie. Radien är 50 000 km, ca 8 gånger jordens radie.
Det yttre skiktet kallas atmosfären, och det består främst av väte (ca 83 %), helium (15 %) och ca 2 % metan, ammoniak och vattenånga. Liksom Jupiter och Saturnus saknar Uranus en tydlig markyta, atmosfären övergår istället gradvis i nästa skikt, manteln, som har en flytande form. Manteln består av is av vatten, metan och ammoniak, blandat med stenmaterial. Allra innerst finns en mer fast kärna av tyngre element. Uranus kärna har säkert en lägre temperatur än den i Jupiter, men ändå så hög att manteln hålls flytande. Jupiters kärna har en temperaturen på ca 30 000 grader (K).

Lennart Samuelsson, docent i fysi

Rozin, 10: Var kommer man om man kommer in i svarta hålet?! Varför lyser solen så starkt? Vi arbetar med rymden. Tack för ditt svar!

Svar: Om du verkligen lyckades komma in i ett svart hål så trycks dina atomer samman och fastnar i en gravitationskollaps. Solen lyser starkt tack vare att väte i solens centrum hela tiden omvandlas till helium. Processen kallas fusion och genom den frigöres stora mängder energi som så småningom når solens yta. Solens yta har nu en temperatur på nära 6000 K och alltså mycket het vilket gör att den strålar ut energi; solen lyser.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Fredrik

, 31: Måste planeter vara klotformade eller kan man kanske tänka sig andra former? Gravitationen gör ju att det är svårt att tänka sig rätblock men hur är det med t.ex. en toroid?

Svar: Mindre himlakroppar t. ex. månarna kring Mars eller kometkärnor kan ha andra former än sfäriska. En toroidform verkar dock orimlig.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sofie

, 15: Vad händer med en satellit som inte längre används?

Svar: Så småningom kommer mindresatelliter att förlora fart och närma sig jordens atmosfär där de på grund av friktionen hettas upp och förintas. Större satelliter kan först sprängas så att inga stora delar faller ner på jorden. Alternativt styrs de så att de faller ned i havet.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sofie

, 15: Varför har planeterna olika dygnslängd? Det beror ju på att de roterar kring sin egen axel på olika lång tid. Men vad avgör hur lång tid de tar på sig för att rotera ett varv?

Svar: Solen och planeterna har bildats av ett mycket stort gas- och stoftmoln som dragits samman av gravitationen. Partiklarna i ursprungsmassan hade från början en liten total hastighet som ökade under sammandragningen (jämför med en skridskoprinsessa som rotera och drar in armarna allt närmare kroppen; rotationsarten ökar).
Avgörande för rotationshastigheten är ursprungs-och slutvärden på massan (m), farten (v) och radien (r). Storheten mvr är en rörelsekonstant (kallas rörelsemängdsmoment) vilket t.ex. innebär att v ökar om r minskar. Dessutom har Venus en rotationsriktning som är motsatt de övriga planeternas. Orsaken härtill är inte helt känd, men troligen har Venus träffats av en annan himlakropp för länge sedan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Henrik

, 19: Har jag förstått det rätt så ligger alla dessa galaxer (Vintergatan osv.) väldigt långt ifrån varandra. Vad exakt finns då mellan dom? Är det fullkomligt tomt? Så om man teoretiskt skulle åka från en galax till en annan så skulle man se lite ljus från ena galaxen man åker ifrån och lite ljus från den andra galaxen?

Svar: Rummet mellan galaxerna är mycket materiefattigt, men inte helt tomt. Där kan det t o m finnas enstaka stjärnor som kastats ut från någon närbelägen galax. Ditt förslag att en resenär mellan två galaxer skulle se galaxljus åt minst två håll är helt riktigt.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Gunnar

, 68: Frågan rör astronomi. Angående det expanderande universum. Big Bang pågår enligt svaren fortfarande. Vad driver expansionen förutom rena tröghetskrafter? Vid all expansion nedbryts entropi, och värmeinnehållet minskar. Detta borde i sig innebära en begränsning för expansionen. Om inte det finns mekanismer som hela tiden nybildar värme till processen. Det är väldigt svårt att föreställa sig en expanderande "sfär" utan yta men jag har försökt ta liknelsen med en ständigt expanderade ballong.

Svar: Det är onekligen svårt att föreställa sig universum och dess expansion. Ibland försöker vi likna universum vid den två-dimensionella ytan på en ballong eftersom den, liksom universum, har varken mitt eller kant. I verkligheten består dock universum av en rum-tid i fyra dimensioner. Nyligen har astronomer, som observerat avlägsna objekt (kvasarer), funnit att universum har en accelererande expansion. Orsakerna härtill känner vi inte alls.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Elin

, 27: Vart står fullmånen kl. 24.00? Har den en exakt position varje fullmåne som solen kl:12.00 eller ändrar det sig?

Svar: Vid fullmåne befinner sig jorden på (eller nästan på) en rät linje mellan solen och månen. Om jorden befinner sig precis på denna linje så skuggas månen av jorden d v s vi ser en månförmörkelse. Tidpunkten för fullmåne varierar.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Mikael

, 15: Varför lyser stjärnor?

Svar: Stjärnor består främst av vätgas. De lyser tack vare att energi frigöres då vätekärnor slås ihop (fusion) och bildar helium.
Se även tidigare svar: "En stjärnas liv"

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Johannes

, 18: När kommer solen sluta fungera ungefär,

och vart tar vi vägen då?

Svar: Solen befinner sig i sin medelålder och lyser i ytterligare 5 000 000 000 år.
Då solen dör sväller den upp och innesluter jorden i sina yttre delar.
Se även tidigare svar: "Då jorden dör" och ""Jordens framtid".

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Johanna

,16: Jag undrar hur månen påverkar jorden?

Svar: Månens gravitation ger en stor inverkan på jordens yta. Månen försöker faktiskt slita isär jorden, men jorden är en så kompakt och stel kropp att resultatet bara blir en tidvatteneffekt.
Detta innebär att vattenytan lyftes både på den sida av jorden som vändes mot månen och den motsatta. Att vi sedan får en flodvåg beror på att jorden roterar snabbare än månens fart i sin bana. Vi observerar tidvatteneffekten främst då flodvågen rör sig in t ex i en flodmynning och ger "flod" respektive "ebb". Tidvatteneffekten lyfter faktiskt även markytan flera centimeter, men detta märker vi normalt inte alls.
Ibland hör man att fullmånen påverkar oss människor. Självklart är ju att det starka månskenet ger en ljusare natt, men någon annan inverkan av fullmånen finns inte styrkt på vetenskapligt sätt. Däremot är det välkänt att den friktion som tidvatteneffekten orsakar reducerar jordens rotationsenergi så att dygnets längd sakta ökar med nästan 0.002 sekunder per sekel.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Kajsa

,15: jag har hört att jordens inre håller på att bli kallare, är det sant?

Svar: Jordens inre beräknas ha en temperatur på upp till ca 4500 K. Denna höga temperatur är dels en rest av jordens kontraktion vid dess bildande, dels orsakad av naturligt radioaktivt sönderfall, främst av uran och dess dotterprodukter. Uranets halveringstid är ungefär samma som jordens ålder, varför vi lugnt kan räkna med att det dröjer mycket länge innan vi kan tala om att jordens inre kallnar.
Jordens yta har dock tidigare varit betydligt hetare, ca 1000 K. Detta berodde då bl a på ett intensivt bombardemang av meteoriter och isklumpar. Efterhand minskade sådana nedfall och ytan kallnade, så att vatten kunde falla ned som regn. Fortfarande träffas jorden av mindre partiklar varje dygn (ca 40 ton) och minst hälften av jordens vatten beräknas ha kommit den vägen.
Jordskorpan, det fasta yttre lagret av jorden, är mycket tunn, ca 35 km, och alltså mindre än 1% av jordens diameter. Jorden har en kärna som egentligen består av två delar, en inre och en yttre kärna. Jordens "inre kärna" är fast, metallisk och består främst av järn och nickel under mycket högt tryck. Utanför den inre kärnan finns en "yttre kärna" där materialet är i en flytande form. Den yttre kärnan når ut till ca halva jordradien. Mellan detta material och jordskorpan finns en plastisk (formbar under stort tryck) mantel som består av sten och metalloxider. Den tunna jordskorpan bestående av bergmaterial (silikater av låg densitet) flyter på manteln. Jordskorpan är ganska skör och utsätts för vulkanism och rörelser (plattektonik).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Emelie

, 13: Kommer vår planet alltid att finnas? Om den kommer att försvinna vad händer då, kommer de inte att finnas liv då är allt bara dött??

Svar: Idag vet vi hur stjärnor och planeter bildas genom gravitationell sammandragning av stora moln av främst väte och helium. En liten stoftmängd från tidigare stjärnor ingår också. Vi vet att en stjärna lyser tack vare att energi frigöres då väte omvandlas (fusion) till tyngre ämnen. Tack vare fusionen bildas ett inre tryck som hindrar gravitationen att för tillfället dra ihop stjärnan ännu mer. Stjärnan är därför stabil under mycket lång tid. Men stjärnan äter hela tiden av sitt väteförråd för kunna lysa och till slut räcker förrådet inte längre att via fusion ge det nödvändiga inre trycket, och stjärnan kollapsar, den dör.
Vi sammanfattar detta med att säga att stjärnor föds, lever och dör, men de har en mycket lång levnadstid (eller utvecklingstid).
Då en stjärna bildas är det vanligt att en del överskottsmaterial ger upphov till planeter. Men då stjärnan dör så upphör alla förutsättningar för liv på dess planeter. En del planeter kan t o m komma att smälta in i sin stjärna då den sväller upp i slutstadiet. Detta kommer att hända med jorden någon gång, mycket långt in i framtiden.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Tobias

, 17: Hejsan! Jag undrar vilken betydelse för fysiken och naturvetenskapen fick observationen av Halleys komet?

Svar: Den främsta betydelsen är att observationerna klart visar att beräkningar enligt Newtons och Keplers lagar på ett bra sätt beskriver kometens bana.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Calle, 29: Hej,

Har tidigare ställt en fråga om kvasarers position och avstånd. Känner mig
inte tillfreds med svaret så jag ställer frågan igen, dock omformulerad.En kvasar ligger 12 miljarder ljusår bort. Universum är 13,7 miljarder år
gammalt.
När "Bing-bang" inträffade bildades det efter ett tag kvasarer som for med
hög fart ut i det okända. Den här kvasaren ligger just 12 miljarder l.y
bort. Dvs vi ser den där den var för 12 miljarder år sedan. Så nu är min
fråga följande:Om kvasaren för 12 miljarder år sedan hunnit 12 miljarder l.y ut i rymden
(där vi ser den nu), borde den med andra ord hunnit dubbla sträckan (minst)
eftersom dess faktiska läge inte är det vi ser nu.Kontentan blir alltså att kvasaren Har hunnit färdas runt 24 miljarder l.y
sedan "Big-bang". Alltså måste den ha färdats snabbare än ljuset. Det är det
jag inte får ihop. Har ni något förklaring tro?

Svar: Du bör läsa om mitt svar med rubriken Vad hände efter big-bang. Jag upprepar här och förtydligar en del av mitt tidigare svar.
Det är lätt att, så som du gör, missförstå universums expansion och tro att galaxerna har spritts med stor fart från en exploderande punkt. Expansionen gällde rymden mellan galaxerna och dess hastighet kan mycket väl ha varit större än ljushastigheten utan att bryta mot Einsteins allmänna relativitetsteori. Det finns inget centrum för universum och ingen yttre kant. Detta är förstås mycket svårt för oss alla att acceptera, eftersom vi lätt tänker oss universum som en vanlig tredimensionell värld.
När vi studerar en avlägsen galax så ser vi tillbaka i tiden en tidsrymd som vi kallar "se-tillbaka-tid", en tid som uttryckt i år är lika med avståndet till galaxen, uttryckt i ljusår. Vi kan jämföra vår betraktelse med en tidsresa. Då vi ser ljuset från en galax på en miljon ljusårs avstånd från oss, så ser vi den inte så som den ser ut idag, utan så som den såg ut för en miljon år sedan, när ljuset började sin färd mot jorden. En addering så som du gör baseras på en felaktig uppfattning av universums expansion.

Lennart Samuelson, docent i fysik

Francis

, 29: Finns det några bevis för att Big Bang har existerat?

Svar: Big Bang är en teoretisk kosmologisk modell baserad på Einsteins allmänna relativitetsteori. Om universum faktiskt började med en het Big Bang (enorm hetta som tvingar gasen att expandera explosionsartat och likformigt) så skulle dess densitet och temperatur minska och resterande material finnas utspritt runt oss.
Vi ser faktiskt nu olika slags sådan materia i form av galaxer, stjärnor, planeter, mindre partiklar och gasmoln. Även strålning producerad vid en Big Bang borde finnas runt oss, men dess energifördelning (svartkroppsstrålning) borde vara starkt rödförskjuten och representera en låg temperatur. År 1965 kunde faktiskt Arno Penzias och Robert Wilson detektera en sådan kosmisk bakgrundsstrålning med en temperatur på 2,74 K. Den stämmer mycket väl med den teoretiska förutsägelsen på 2,7 K. Deras upptäckt belönades med nobelpriset i fysik 1978, och den bevisar att universum haft en början.
Big Bang modellen är numera accepterad som en approximativ beskrivning av hur universum började, men den är säkert inte en slutgiltig modell. Vi kan behöva modifiera den med hänsyn till något som kallas inflation och dessutom visar nyligen gjorda observationer av avlägsna galaxer att de deras avlägsnande från oss accelererar på ett sätt som ännu inte kunnat förklaras.

Lennart Samuelson, docent i fysik

Anton

: 12:Finns det namn på andromedas stjärnor? Om i så fall, vad heter de?

Svar: Om du söker namn på stjärnorna i stjärnbilden Andromeda så kan jag nämna följande med utgångspunkt från Andromedas huvud: Sirrah (eller Alpheratz), Mirach och Almak som är de tre ljusstarkaste i stjärnbilden.
Om du söker namn på stjärnor i Andromedagalaxen så känner jag inte till att någon enskild stjärna där fått eget namn, utöver att man anger en viss stjärna med dess lägeskoordinater (a , d).

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Rickard

, 20: Hej, jag har hört att men med hjälp av att placera ut stora "fabriker" på mars som tillverkar avfall (koldioxid) kan göra så att Mars får en växthuseffekt. Och på så vis ändra klimatet och ge planeten en stabilare temperatur, och på sikt få en mer Jordliknande planet. Skulle detta fungera?

Svar: I princip har du rätt, men i första hand torde besökare på Mars få hålla sig inomhus eller i rymddräkter såsom vid besök på månen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Alex, 16: Hej, vad är ett svart hål egentligen? Kommer man till ett annat ställe som de bruka visas i visa filmer?

Svar: Ett svart hål är slutresultatet då en mycket massiv stjärna dött (se tidigare svar). Ett svart hål kan inte avge strålning och det kan därför bara identifieras via indirekta metoder. Det kan inte finnas några livsformer i ett svart hål och möjligheten att ta sig vidare därifrån är Science fiction.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Thyra

Hur långt har man kommit i sin forskning om Mars, och det ev. livet som kan ha funnits där? Läste lite om det i Naturvetaren nr1 2004. Om vi finner säkra spår efter liv på Mars, varför skulle det vara så revolutionerande för människan?

Svar: Tack vare flera sonder som nyligen studerat Mars yta vet vi nu allt mer om denna planet, som i många avseenden liknar jorden, men med en mycket ogästvänlig yta eftersom den i motsats till jorden saknar både ett skyddande magnetfält och en värmande atmosfär. Mars yta är mycket torr, kall och så vitt vi vet saknas där liv. Men vi vet dock numera att Mars en gång har haft ett helt annat klimat än idag, och då rann där stora floder till stora oceaner. Vi vet inte när detta behagligare klimat försvann, men det rinnande vattnet har lämnat tydliga spår efter sig i form av uttorkad flodbäddar.
Forskarna har länge ansett att närvaro av flytande vatten är en avgörande förutsättning för alla livsformer. Vi tror att åtminstone en mindre del av det vatten som tidigare fanns på Mars yta, numera finns infruset under markytan. Dessutom har man på senare tid på jorden funnit flera livsformer, som överlever trots mycket kalla eller heta och ogästvänliga omgivningar. Kanske planeten Mars, vars medeltemperatur vid ytan är -53oC, trots allt så småningom kan visa sig hysa några livsformer. Om vi finner att liv på Mars så skulle det vara synnerligen revolutionerande, eftersom det skulle bevisa att livet på jorden inte är en enstaka tillfällighet. Då ökar naturligtvis sannolikheten att liv kan ha uppstått eller kommer att uppstå på andra planeter i andra solsystem.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Christian

, 25: någon har sagt till mig att pluto inte alltid är den planeten som ligger längst ut i vårat solsystem. Är det fel?

Svar: Eftersom Pluto har en mycket elliptisk bana inträffar det faktiskt ibland (t ex under hela tiden 1989-1999) att den befinner sig närmare solen än Neptunus bana. Pluto har en omloppstid på hela 248 år och medelavståndet till solen är 30,1 ua (min 29 ua och max 50 ua), medan Neptunus har medelavståndet 30 ua (1 ua är jordens medelavstånd till solen).
Under den senaste tiden har många ifrågasatt om Pluto över huvud taget bör kallas en planet. Den liknar mer ett stort antal kroppar (planetisimaler, t ex den nyupptäckta Sedna) som ligger i det s k Kuiper-bältet utanför Plutos bana. Av historiska skäl har astronomerna trots allt nu bestämt att Pluto även i fortsättningen skall räknas som solsystemets nionde planet.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Angelica

15: Vad är klimatet på Saturnus, Uranus, Neptunus och Pluto?

Svar: Saturnus (liksom Jupiter) är en jätteplanet, och så massiv att den har kunnat behålla större delen av sitt ursprungliga förråd av gaserna väte och helium. Planeten har i mitten en silikatkärna omgiven av väte i form av flytande metall och utanför den finns väte i vätskeform. Planeten saknar fast yta, vilket innebär att de inre delarna direkt övergår i en atmosfär av gaser, främst väte och helium. Gaserna (inklusive vattenånga, ammoniak och metan) formas till bälten runt planeten. Ljusa bälten består av gas som strömmar utåt, medan de mörka bältena är gaser på väg inåt. Okända spårelement i gaserna ger olika färger. Vid ekvatorn har östliga vindar en hastighet av ca 500 m/s och en temperatur på ca -150 grader Celsius. På Jupiter har vindarna lägre fart, men de ger en tydligare bandstruktur (fartränder) än på Saturnus. På Saturnus förekommer ofta mystiska stormar som blåser uppåt och bryter igenom molnen när norra planethalvan har sommar. På Jupiter ger en stabil cyklon upphov till röd fläck.
Uranus och Neptunus liknar varandra och även de saknar planetyta. Atmosfären hos dem består främst av väte och 15 procent helium. Dessutom ingår några procent metan, ammoniak och vattenånga. Från jorden ses Uranus som en liten strukturlös yta, men Voyager 2 som 1986 kom relativt nära planeten kunde se bandstrukturer som liknar dem på Jupiter och Saturnus. Atmosfärens temperatur är så låg att stigande gasströmmar kondenserar och bildar moln på låg höjd. De högsta molnen består av metan och utanför dem finns en tjock atmosfär av vätgas. Båda planeterna syns från jorden via solljus, som reflekteras av planetmolnen. På grund av att metan absorberar främst röda våglängder ur solljuset lyser båda planeterna i en svagt blåaktig färg.
Uranus har sin rotationsaxel nästan i banplanet, vilket borde ge mycket stora årstidsberoende temperaturer. Men på grund av planetens stora avstånd från solen och atmosfärströmmar runt planeten varierar inte temperaturen mer än några få grader under året.
Pluto tillsammans med Charon bildar ett två-kroppssystem som inte alls liknar våra yttre planeter. De två kan betraktas som is-planetismaler (ursprungsmaterial för planetbildning) som aldrig kom att ingå i någon planet. Det finns gott om flera sådana is-planetismaler långt utanför Pluto-Charon. Pluto har en tunn atmosfär av kväve, kolmonooxid och metan.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Jenny

27: Hej! Jag undrar varför planeternas omloppsbanor är elliptiska och inte cirkelrunda.

Svar: Alla planetbanor har enligt Keplers första lag en elliptisk form. Detta innebär att även cirkulära banor kan ingå, eftersom en cirkulär bana endast är ett specialfall av alla tänkbara elliptiska former. Jordbanans form beror på den fart som jorden fick då den bildades. På grund av denna fart och gravitationskraften går jorden i en svagt elliptisk bana. Vi kan säga att jorden befinner sig i fritt fall mot solen, men tack vare jordens fart framåt blir det en bana runt solen.
Om vi mer korrekt vill beskriva hur två kroppar, som växelverkar genom gravitation, rör sig bör vi undvika att säga att den ena rör sig runt den andra. De två kropparna rör sig faktiskt båda runt ett gemensamt masscentrum (systemets balanspunkt). Vi kan jämföra systemet med en gungbräda och dess stödpunkt. Både månen och jorden går i bana kring deras gemensamma masscentrum, som dock ligger inuti jorden på grund av jordens mycket större massa. För hela solsystemet är situationen mer komplicerad på grund av att samtliga planeter inverkar, men solens storlek motiverar dock att vi säger att jorden går i bana kring solen.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Johan

, 37: -Varför ser månen större ut när den är nära horisonten och mindre när den står högt på himlen? -Varför är månen ibland "gul" och ibland "vit"

Svar: Anledningen till att månens storlek tycks variera beroende på höjden över horisonten är en synvilla. Då månen står nära horisonten jämför våra ögon lätt dess storlek med andra objekt, till exempel träd eller kyrktorn, i samma synlinje. Dessa objekt påverkar vår bedömning av månens diameter. Om vi objektivt (med ett instrument) mäter månens diameter vid olika höjdvinklar blir resultatet oberoende av höjden.

Månens färg är i första hand samma som solens, eftersom månens ljus är reflekterat solljus. Men jordens atmosfär påverkar dessutom och sprider mer av de kortvågiga strålarna. Då månen står närmare horisonten går ljuset längre väg genom jordens atmosfär varför spridningseffekten blir större och månen gulare än vid högre höjd. Även solen kan ibland vid solnedgångar ses i en rödaktig färg på grund av atmosfärens ljusspridning och refraktion .

Vid en total månförmörkelse borde ju månen inte alls synas, men det gör den, och den kan då lysa i en rödaktig färg. Detta beror på att solstrålar som bryts i jordens atmosfär kan nå månen och ger den en röd solnedgångsfärg.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Johan

, 28: Vad skulle hända om vi skulle "släcka ner" jordens inre så att den flytande magman stelnade (av t.ex. enorm utvinning av bergvärme). Skulle jordens eller månens rörelsemönster ändras?

Svar: Nej! Jorden och månen skulle i princip följa samma rörelsemönster som nu även om de vore stela kroppar eller t o m punktformiga, men med samma massa som nu.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Andreas

, 21: Då Big Bang skedde måste ju allt varit på samma ställe. Det smällde, och allt flög iväg med hög fart. Men om vi nu ser någonting som ligger 12 miljarder ljusår bort så måste det väl ha tagit enormt lång tid för objektet att ta sig dit bort. Visserligen så accelererar både jorden och objektet åt skilda håll antar jag, men borde inte universums ålder vara enormt långt ändå i sånt fall? Låt oss säga att det tog 100 miljarder år för objektet att ta sig dit och sedan 12 miljarder år för oss att ta emot ljussignalerna från den. Nu är ju universums ålder mycket yngre, men ändå.

Svar: Då vi säger att universum i begynnelsen var samlat i en "punkt" måste vi inse att den punkten var hela dåvarande universum. Rum och tid uppkom vid universums tillkomst (Big Bang) och vårt universum saknar både centrum och yttre kant. Big Bang innebar en extremt hög temperatur och en snabb expansion av hela universum. Men det är lätt att missförstå expansionen och tro att galaxerna har spritts med stor fart från en exploderande punkt.

Expansionen fortsätter och medför att ljuset från galaxerna blir rödförskjutet på liknande sätt som då en ljuskälla rör sig bort från observatören (dopplereffekt), men expansionen innebär att det är rymden mellan sändare och mottagare som expanderar, utan någon relativ rörelse mellan objekten. En mätning av galaxernas rymdhastigheter visar att de är proportionella mot avstånden. Detta sammanfattas i Hubbles lag som lyder v = Hr. Men galaxerna rör sig alltså inte från varandra mot en kant, utan det är själva rummet (eller den fyrdimensionella rums-tiden) som expanderar. Expansionsrödförskjutningen bör därför ej likställas med en dopplerrödförskjutning. Denna särskillnad har en djup innebörd; expansionen av universum är en expansion av geometrin och inte en enkel utåtgående rörelse för galaxerna. Vi kan bara observera hastigheter upp till ljushastigheten, men expansionshastigheten kan vara större än ljushastigheten.

När vi studerar en avlägsen galax så ser vi tillbaka i tiden en tidsrymd som vi kallar "se-tillbaka-tid", en tid som uttryckt i år är lika med avståndet till galaxen uttryckt i ljusår. Vi kan jämföra vår betraktelse med en tidsresa. Då vi ser ljuset från en galax på en miljon ljusårs avstånd från oss så ser vi den inte så som den ser ut idag, utan så som den såg ut för en miljon år sedan, när ljuset började sin färd mot jorden.

För närbelägna objekt är "se-tillbaka-tiden" inte stor; för månen är den bara 1,3 sekunder och för solen 8 minuter. Den närmaste stjärnan (efter solen) ser vi som den såg ut för ca 3,4 år sedan, men "se-tillbaka-tiden" för Andromedagalaxen är nästan 3 miljoner år.

Eftersom universum startade för ca 13 miljarder år sedan kan "se-tillbaka-tider" aldrig bli större än så, och vi kan alltså inte studera objekt belägna längre bort än 13 miljarder ljusår. Dessutom var vårt tidiga universum inte genomskinligt, vilket medför en mindre begränsning av hur långt tillbaka i tiden vi kan se. De mest avlägsna, för oss idag synliga galaxerna ses på ett avstånd av cirka 10 miljarder ljusår.

Lennart Samuelsson, docent i fysik

Sidansvarig: ake.hjelm@liu.se
Senast uppdaterad: Thu Mar 28 14:25:03 CET 2013