Fizika 11.: augusztus 2019

2019. augusztus 28., szerda

43. Témazáró dolgozat (Csillagászat)

42. Kozmológia

SDT

1. A Világegyetem (Univerzum) jellemzői:

Kora:
13,7-13,8 milliárd év.

Átmérője:
93 millió fényév.
Összetétele:
100-800 milliárd galaxis.

2. A Világegyetem fejlődéstörténete:

Ősrobbanás elmélet szerint:
0. Ősrobbanás (előtte nincs semmi)

1. Planck-időszak (nem tudhatunk róla semmit időszak):
0 - 10⁻⁴³ s-ig;
nem vált szét a négy alapvető kölcsönhatás.

2. Inflációs (felfúvódási) fázis:
10⁻⁴³ s-tól 10⁻³⁴ s-ig;
rendkívül nagy tágulás 10³⁰ és 10⁵⁰ közötti arányban;
a kvantum fluktuációk (ingadozások) lehetővé teszik a strukturálódást.

3. Részecskekialakulási időszak:
10⁻³⁴ s-itól - 3min-ig;
az alapvető részecskék: kvarkok, protonok, neutronok, elektronok, fotonok kialakulása;

4. Sugárzási-időszak:
3min-től - 400 ezer évig;
az anyag és az antianyag találkozása miatti foton kibocsátás.

5. Sötét időszak:
400 ezer évtől - 400 millió évig
egyszerűbb atomok (H, He, Li) létrejötte;

6. Anyag időszak:
400 millió évtől - máig;
csillagok, galaxisok kialakulása.
4 milliárd évvel ezelőtt bolygók kialakulása

3. Az ősrobbanás elmélet kísérleti bizonyítékai:

1. Az elemek gyakorisága:
H, He, Li a leggyakrabban előforduló elemek.

2. A kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás:
2,73 K hőmérsékletű feketetest-sugárzás, amit
1946-ban George Gamow jósolt meg, és
1964-ben Arno Penzias és Robert Woodrow Wilson fedezett fel.
Többek között a COBE és a WMAP valamint a Planck mérte.

3. A Világegyetem tágulása:

A távoli galaxisok megfigyelése során vöröseltolódást tapasztalunk.

4. A Világegyetem anyagi összetétele:

70%-a sötét energia
25%-a sötét anyag
5%-a ismert anyag

5. A Világegyetem további sorsa:

3 lehetséges forgatókönyv van:

A tágulás gyorsulva folytatódik.
A tágulás megáll.
A tágulást összehúzódás követi ("Nagy Reccs").

A több világ-elmélet szerint:
több párhuzamos világegyetem (multivervum) létezhet.

Hawking élete és munkássága:

Igaz-hamis teszt:

NÉV: PONT:
Igaz-hamis állítások:

Ssz.	Állítás	Igaz	Hamis	?
1.	S. H. a világegyetem további sorsát leíró mindenség elméletét akarta megalkotni.
2.	S. H. világhírű angol fizikus volt.
3.	S. H. a számításait fejben végezte.
4.	A fekete lyukak közelében még csillagok is születhetnek.
5.	S. H. a D-napon (június 6-án) halt meg 76 éves korában.
6.	Ha a Napot nyomnánk össze fekete lyukká, akkor az kosárlabda méretű lenne.
7.	S. H. fáradhatatlan ember volt, aki tudomásul vette állapotának változását.
8.	S. H. méltatlankodó ember volt, aki csak nehezen vette tudomásul állapotának változását.
9.	S. H. szerint a fekete lyukak mindent elnyelnek, miközben a tömegük növekszik.
10.	S. H-nak nem volt gyermeke.
11.	S. H. 1988-ban irta meg Az idő rövid története című könyvét.
12.	S. H. megpróbálta egymáshoz közelebb hozni fizikát és a kémiát.
13.	S. H. azt vizsgálta, hogyan reagálnak egymásra a szubatomi részecskepárok és a fekete lyukak.
14.	S. H. mindenség elméletét a fekete lyukakra alapozta.
15.	S. H. azt vizsgálta, hogyan reagálnak egymásra a csillagok és a fekete lyukak.

40. Csillagok

SDT

0. A csillagok fogalma:

Csillagoknak azokat a csillagászati objektumokat, amelyek ott csillognak az égen.
A csillagok a fúziós folyamatok eredményeként saját fénnyel rendelkeznek
(kivéve a speciális csillagmaradványokat = fekete lyukakat).

1. Jellemzőik:

A. Átmérő:
A Nap átlagos méretű csillag.
A kis méretű csillagokat törpéknek, a nagy méretűeket óriásoknak hívják.

B. Tömeg:
Meghatározza a csillagok élettartamát, és az életútját.

C. Relatív (látszólagos) fényesség:
mértékegysége: magnitúdó
fordított skála: Minél fényesebb egy adott csillag, annál kisebb a magnitúdó értéke.
0^m = Vega (legfényesebb)
-26,7^m = Nap

D. Földhöz viszonyított távolság:
Mértékegysége: parsec
1 parsec = 3,26 fényév.

E. Abszolút fényesség:
Azt fejezi ki, hogy mekkora lenne a csillag fényessége 10 parsec távolságban,
Mértékegysége: Magnitúdó
Nap = 4,8^M
Helyette használatos mennyiség:
Luminozitás = a másodpercenként kibocsátott sugárzás mennyisége,
amelyet a világűrből műholdak segítségével lehet mérni.

F. Szín és hőmérséklet:
Minél forróbb egy csillag, annál nagyobb a kisugárzott fény frekvenciája:
Színképosztályok:

Kékes színű: O,B
Fehér: A
Sárga: G (pl. Nap)
Narancs: K
Vörös: M

Megjegyzése:

„Oly Barátságos A Fénylő Göncölszekér, Keresd Meg.”
„Orosz Barátom Azt Felelte, Gépek Készítenek Mindent [Rám Ne Számíts].”
„Oh, Be A Fine Girl, Kiss Me [Right Now Sweetheart].” (Annie Jump Cannon, 1863–1941)

2. Hertzsprung-Russell diagram (1914):

A csillagok színképtípusa és abszolút fényessége közötti viszonyt ábrázolja.
Segítségével tanulmányozható a csillagok élete és halála.

1. Minden csillag csillagközi porból jön létre,
és gyerekkora addig tart, amíg el nem éri a Fősorozatot:
(kivéve a nagyon kis tömegű Barna törpéket, amelyek halva születtek)

2. A közepes tömegű csillagok:

felfúvódnak és Vörös óriásokká alakulnak,
robbanással a külső rétegeket elveszítik (planetáris köd),
a maradványuk a Fehér törpe csillag.

3. A nagy tömegű csillagok:

Vörös szuperóriásokká alakulnak,
majd a szupernova robbanás után vagy neutroncsillag,
(pulzár = gyorsan forgó, csóvaszerű fényt kibocsátó neutroncsillag)
vagy fekete lyuk lesz belőlük.

Részletes áttekintés:

Fekete lyuk és egy csillag találkozása:

Poén:
Hogy keletkeztek a fekete lyukak?
- Isten nullával osztott.

Igaz-hamis teszt:

NÉV: PONT:
Igaz-hamis állítások:

Ssz.	Állítás	Igaz	Hamis	?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

41. Galaxisok

SDT

1. Tejútrendszer:

A Tejútrendszer előtűnése az éjszakai égbolton:

300 milliárd csillagot és 100 milliárd bolygót tartalmaz.
Szerkezetét csak rádióteleszkóppal lehetett felmérni, mert síkjában (ahol mi is vagyunk) koncentrálódik a por és gáz.
Szerkezete:

A Nap:
sebessége: 1millió km/h.
keringési ideje: 226 millió év.
Tejútrendszer közepe:
fekete lyukat tartalmaz.
Halo:
gömb alakú,
külső galaxisok maradványait tartalmazza,
nincs benne csillagközi por,
az itt található idősebb csillagok gömbhalmazokban tömörülnek.
Kísérő galaxisok:
Magellán-felhő
Korona:
sötét anyagból áll,
a halo-t veszi körbe.

2. Galaxisok szerkezete:

A. Elliptikus:
lassú forgás jellemzi őket

B. Spirális:
gyorsan forognak

C. Szabálytalan alakú:
több galaxis ütközése és egybeolvadásával jönnek létre.

Négymilliárd év múlva egy ütközés következtében a Tejútrendszerbe olvad az Androméda-galaxis.

Milyen lesz az égbolt az ütközés után?

Feladatok:
(OFI TK11 235.)
1. A mai technika lehetővé teszi, hogy a csillagászati megfigyeléseket Föld körüli pályán keringő távcsővel végezzék.
Mi ennek az előnye?

2. Miért nem robban fel egy csillag úgy, mint egy hidrogénbomba?

3. A mellékelt képen a galaxisok Hubble-féle osztályozása látható.

A tankönyvi képek alapján soroljuk be a Tejútrendszert és az Androméda-ködöt a megfelelő galaxis osztályba!

39. Bolygók

1. A Naprendszer főbb jellemzői:

A Naprendszer a Világűr azon része, ahol érvényesül a Nap gravitációs hatása.

A Naprendszer mérete:
A Naprendszer egy 2 fényév sugarú gömb, melyben közel egy síkban keringenek a bolygók.

A Naprendszer alkotóelemei:

Nap (róla már volt szó)
Bolygók
Holdak
Törpebolygók
Meteorok
Üstökösök

2. Meteorok

Mi a különbség a meteorok, meteoritok között?
A kisbolygók és az apróbb kődarabok között folytonos az átmenet. Ez utóbbiakat meteoroidoknak nevezzük kb. 10 cm alatt, egészen a porszemnyi méretekig. A porszemnyi méretű meteoroidok okozzák az állatöv mentén derengő állatövi fényt.
Amikor a meteoroidok belépnek a légkörbe, a fényjelenséget meteornak vagy népiesen hullócsillagnak nevezzük.
Amikor leért a Föld felszínére, akkor már meteorit a neve.

3. Üstökösök

Az üstökösök = piszkos hógolyók

Az üstökösök felépítése:
Az üstökösök olyan égitestek, amelyek felszíne Naphoz közel kerülve felmelegszik és a felszín anyaga gázzá alakul (szublimál), melynek során por és kisebb-nagyobb szilárd töredékek szabadulnak ki az üstökös fölépítésében meghatározó szerepű vízjégből (mag).
Ilyenkor „légköre” lesz, amit kómának hívnak.
A napszél hatására ez elnyúlik a Nappal ellentétes irányba, ez a csóva.

Pályájuk ellipszis.

4. Bolygók

1. Merkúr
(Mercurius = Hermész = a kereskedők és a tolvajok istene)

A Naphoz a legközelebbi bolygó
A leggyorsabb keringésű bolygó (forgása viszont lassú)
A legkisebb bolygó (van nála nagyobb hold), tömege is nagyon kicsi:
egy ütközés maradványa: a bolygó egy vasmag vékony kőzetréteggel
A napos oldal (425°C) és az árnyékos oldal (-180°C) közötti hőmérséklet különbség nagy:
megfagyott és megégett felszínű

2. Vénusz más néven Esthajnalcsillag
(Venus = Aphrodité = a szépség és a szerelem istene)

Adatai a Földéhez hasonlóak, van vasmagja is – ennek ellenére nincs mágneses tere
Sűrű, mérgező légköre szén-dioxidból és kénsavból áll
Az üvegházhatás miatt a felszíni hőmérséklete magas (500°C)
A légkör nyomása a földiének 90-szerese
A légkörben gyakoriak a villámok
A légkör a napszél miatt 4 nap alatt körbefordul, miközben a bolygó forgása nagyon lassú (224 nap)
A tengelye körül ellenkező irányba forog, a tengelye a pályasíkra majdnem merőleges
Erős vulkáni tevékenység jellemzi
A Holdfázisokhoz hasonló fázisok jellemzik

3. Föld

Naptól mért távolság: 150 millió km = 1 CsE (Csillagászati Egység)
Keringési idő: 365,256366 nap
Forgási idő: 1 nap
Holdak száma: 1
Alakja: geoid
Sugara: 6370km
Egyenlítő hossza: 40 ezer km
Tömege: 6*10²⁴kg
Vízfelszín aránya: 70%
Nehézségi gyorsulás: 9,81 m/s²
Felszíni átlaghőmérséklet: 15°C
Légnyomás: 10⁵Pa
Légköre: főként nitrogén és oxigénből áll

4. Mars
(Mars = Arész = a tűz és a háború istene) (felszíne)

A Földhöz képest feleakkora bolygó;
A vas oxid miatt vöröses színű;
Két holdja van: a Deimos (a legkisebb hold a naprendszerben) és a Phobos;
Van légköre, mely főként szén-dioxid és nitrogén tartalmú, ritka és állandóan fúj a szél;
jégsapkája van, mint a Földnek
rajta van a világ legnagyobb vulkánja, az Olympus-hegy;
megfigyelhetők a vízmosások nyomai
hatalmas kanyonja van
egyes elméletek szerint a földi élet itt keletkezett

A Mars után aszteroida-övezet következik:
az itteni kőzetek a Jupiter hatása miatt nem álltak össze bolygóvá

Trójai bolygók mozgása a Jupiter pályagörbéjéhez igazodik

5. Jupiter
(Iupiter = Zeusz = főisten)

a naprendszer legnagyobb és legnehezebb bolygója, ugyanakkor
itt a legrövidebb egy nap (9 óra 50 perc)(leggyorsabb a forgása);
a felszínén megfigyelhető csíkok a légkör különböző sebességgel mozgó sávjait mutatja, melyek határainál örvények keletkeznek;
vékony gyűrűje van porból és jégből;
4 igazán nagy holdja van, amelyeket Galilei is megfigyelt
az Io nevűn vulkáni tevékenység folyik, amit a Jupiter gravitációs ereje okoz.
Ganimedes nevű holdja a legnagyobb hold a naprendszerben (nagyobb, mint a Merkúr)

6. Szaturnusz
(Saturnus = Kronosz = Zeusz apja)

A bolygók közül azzal tűnik ki, hogy legkisebb a sűrűsége (0,71kg/dm3), és legnagyobb a lapultsága.
gyűrűjéről híres, ami valójában több száz törmelékből álló vékony gyűrűkből áll
1 igazán nagy holdja van;
Titán nevű holdján található a legvastagabb légkör, amivel hold rendelkezik
A bolygón megfigyelhető a sarki fény jelensége

7. Uránusz
(Uranus = Uranosz = Kronosz apja = az Ég istene)

függőlegesen forog, mivel tengelye 98º-kal hajlott el a függőlegestől, ráadásul retrográd – tehát ellenkező irányba forog;
ezen okból gyűrűje is függőlegesen helyezkedik el a bolygó körül;
zöldeskék színű, mivel a légkörében lévő metán elnyeli a vörös fényt;
sok kis holdja van

8. Neptunusz
(Neptunus = Poszeidón = a Tenger istene)

legkülső bolygó (még a Plútónál is távolabb van a naptól bizonyos periódusában)
színe a légkörében található metán miatt kék;
felszínén található a Nagy Fekete Folt, amely a naprendszer leggyorsabb vihara;
részleges gyűrűje van;
egy nagyobb holddal rendelkezik (Triton), ami retrográd

+1. Plútó
(Pluto = Hádész = az Alvilág istene)

A Plútó nem bolygó, kisbolygó.
A Plutó nem Jupiter-típusú, de nem is Föld-típusú.
A Merkúrnál is kisebb.
Egy holdja ismeretes (Charon).
Keringési periódusa: 248 év.
Pályája annyira elnyúlt, hogy időnként jobban megközelíti a Napot, mint a Neptunusz.

Összehasonlítás:

	Belső bolygók	Külső bolygók
Méretük:	kicsi	nagy
Anyaguk:	kőzet	gáz
Légkör:	változó	jelentős
Forgásuk:	nem túl gyors	gyors

Igaz-hamis teszt:

NÉV: PONT:
Igaz-hamis állítások:

Ssz.	Állítás	Igaz	Hamis	?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.

38. Naptárak

1. A Naptárak felépítésének alapja:

A Nap mozgása alapján:

Egyiptomiak: 1 év = 365 nap (rövid)
Julián naptár: 1 év = 365 nap + 4 évente szökőnap (hosszú)
Gergely naptár: 1 év = 365 nap + 4 évente szökőnap (kivéve a százzal osztható, de négyszázzal nem osztható éveket)(pont jó)

A Hold mozgása alapján:

Zsidók, arabok:1 év =354 nap + szökőévenként 1 nap

2. Kérdések:

1. Miért pont 12 hónap van a zsidó és a keresztény naptárban is?
(Honnan származik a kínai naptár 12 éves ciklikussága?)

(Babiloni 60-as számrendszer maradványa)

2. Az év melyik napja a szökőnap?

(Február 24.)

3. Kiről kapta a nevét a Julián naptár?

(Julius Ceasarról)

4. Ki vezette be a Gergely naptárt?

(XIII. Gergely pápa 1582-ben)

5. Mikor teremtette a világot az Isten a Biblia szerint?

(Kr. e. 3761. október 7-én vasárnap, 11 óra 10 perc 20 másodperckor.)

6. Mikor született Jézus?

(Kr. u. 6. körül (Nulladik év nincs))

A keresztény és a mohamedán időszámítás:
C ≈ 32H/33 + 622
H ≈ 33(C - 622)/32
NÉV:
JEGY:

	Keresztény időszámítás szerint (C)	Muzulmán időszámítás szerint (H)
1.	850.
2.		339.
3.	1667.
4.		1307.
5.	2042.

Öröknaptár:

(Hogy hogyan kell készíteni ilyent, nem mondom meg, titok!)

37. Hold

1. A Hold főbb jellemzői:

A Hold átmérője 3476 km, nagyjából a Föld átmérőjének negyede.
A Hold Földtől való átlagos távolsága 384 403 km, ami nagyjából 30 földátmérőnek felel meg.
A Hold a Naprendszer 5. legnagyobb holdja.

2. A Hold keletkezése:

A Hold keletkezésével kapcsolatos legnépszerűbb elképzelés az ütközési elmélet. Ezek szerint 4,5 milliárd évvel ezelőtt a Föld egy fele akkora méretű égitesttel összeütközött.
Az ütközés által kilökődött anyag előbb gyűrűvé, majd egy gömb alakú bolygótestté állt össze. Eszerint a Hold anyaga a Földből származik, ám jelentős mennyiségben lehet benne a becsapódó másik test anyagából is.

3. Keringése:

A Hold ellipszis pályán kering a Föld körül. Amikor a Hold földközelben jár kb. 40 ezer kilométerrel közelebb van bolygónkhoz, mint földtávolban. Ezért látjuk egyszer kisebbnek máskor nagyobbnak a Holdat.

A Hold mindig ugyanazt az arcát mutatja a Föld felé. Ugyanis saját tengelye körül pontosan annyi idő alatt fordul meg, mint amennyit a Föld körüli keringése vesz igénybe, ami 27, 3 napig tart.
Ezt a jelenséget nevezzük kötött keringésnek.
Poén:

4. Holdfázisok:

A Nap a Holdnak mindig csak az egyik felét világítja meg. Ezt mi a Földről mindig más irányból látjuk, teliholdkor a napsütötte oldalát teljes egészében. Az első negyed és az utolsó negyed idején oldalról világítja meg a Nap, ezért csak a Hold egyik felét látjuk. Újholdkor pedig az árnyékos oldalát fordítja a föld felé, ilyenkor nem látjuk a Holdat.
A holdfázisok ismétlődésének periódusa: 29,5 nap.

A hamuszürke fény:
Gyakran előfordul , hogy az újhold utáni vékony holdsarlót szürkés derengésben látjuk. A jelenség magyarázata: ilyenkor nem a Nap, hanem a Föld fénye világítja meg a Holdat, aminek egy része visszaverődik a Földre. Ezt a jelenséget nevezzük hamuszürke fénynek.

5. A Hold felszíne

Első távcsöves megfigyelő: 1609. Galilei
A Hold felszínén sötét és világosabb színű területeket figyelhetünk meg. A sötét területek megszilárdult lávamezők, a régi megfigyelők tengereknek (mare) nevezték el ezeket.
A világosabb területek a fennsíkok, (terra) melyek felszínét sűrűn borítják kráterek.
A mare és a terra latin nevek akkor alakultak ki, amikor a sötét területeket hullámzó tengernek, a világosakat kontinensek tartották.

A Hold túlsó oldala abban különbözik a felénk néző oldaltól, hogy ott sokkal több kráter, és kevesebb tenger - mare - található.

6. Ember a Holdon

1969 és 1972 között a Nasa űrhajósai hat alkalommal szálltak le a Holdra. (12 űrhajós)

A Hold felszínét egy finomszemcsés, nagyon tapadós kőzetliszt – a regolit - borítja.

7. Légköre:

A légkör hiányának következménye, hogy a holdi égbolt teljesen feketének látszik. A Hold felszínén álló megfigyelő a csillagokat a nap korongja mellett, még nappal is élesen láthatja.
A Holdon az árnyékok fekete éles körvonalúak, mivel nincs a földihez hasonló kék égbolt, amely megvilágítaná azokat.
A lassú tengelyforgás és a légkör hiánya azt eredményezi, hogy a nappali hőmérséklet a 100 Celsius fokot is meghaladhatja. A hosszú holdi éjszakák alatt, amely 14 földi napig tart a hőmérséklet - 150 Celsius fokra is lecsökkenhet.

8. A holdfogyatkozás:

Teljes holdfogyatkozáskor a Föld kerül a Nap és a Hold közé és árnyékot vet a Holdra. A Hold ilyenkor is látható, vöröses szürkés fényben dereng. A jelenség oka az, hogy a Föld légkörében szóródik a Nap fénye, ami kissé megvilágítja a Hold felszínét. A részleges holdfogyatkozáskor a Hold egy részét fedi csak el a Föld árnyéka.
Holdfogyatkozás mindig teliholdkor figyelhető meg. De nem minden teliholdkor láthatunk holdfogyatkozást. Ugyanis a Hold pályasíkja 5 fokos szögben dől a Föld keringési síkjához képest, ezért a Földről nézve a telihold elkerüli a földárnyékot. Holdfogyatkozás évente átlagosan 2 alkalommal fordul elő.

9. Az árapály jelenség:

Az árapály a tengerek és óceánok vízszintjének szabályszerű emelkedése (dagály) és süllyedése (apály), amely mintegy 12,5 óránként ismétlődik. A földi árapályt a Hold és kisebb mértékben a Nap okozza.
A dagály a megszokottnál magasabb, ha a Hold és a Nap egy irányban (újhold) vagy egymással ellentétes irányban (telihold) foglalnak helyet. Ezt a jelenséget szökőárnak nevezzük. Az átlagosnál kisebb a dagály, amikor a Nap és a Hold a Földhöz képest 90 fokos szöget zár be. Ilyenkor a vakár jön létre.

A Hold évente körülbelül 4 centimétert távolodik a Földtől az árapály jelenség miatt.

Igaz-hamis teszt:

NÉV: PONT:
Igaz-hamis állítások:

Ssz.	Állítás	Igaz	Hamis	?
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.