1
Opplegg om Universet for 4. Klasse
2009
2
Solsystemet
Solsystemet vårt er en del av en galakse som kalles Melkeveien.
En galakse er en samling stjerner.
I universet finnes det mange galakser.
Alle galaksene består av mange stjerner.
Rundt noen av stjernene finnes det planeter. Slik er det med vår
stjerne som kalles Sola.
Rundt Sola finnes det åtte planeter som vi vet om.
Vårt planetsystem heter Solsystemet.
Solsystemet består av Solen i midten med planetene Merkur, Venus,
Jorden (Tellus), Mars, Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun i baner
rundt.
På neste side kan du se de fire innerste planetene i solsystemet;
Merkur, Venus, Jorden og Mars, og hvor store de er i forhold til
hverandre.
De er ganske små og inneholder for det meste metall og stein.
3
4
På bildet over ser du de fire gassplanetene Jupiter, Saturn, Uranus
og Neptun.
Disse planetene kalles "gasskjemper", og som du kan se, er de
forholdsvis store, sammenlignet med Jorden. De er bygd opp av gass.
Alle de fire "gasskjempene" har ringer, men ringene til Saturn er de
mest kjente.
5
Oppgave 1: Lag en forside om Universet i boka di. Svar på spørsmålene under på siden etter.
1. Hvor mange planeter er det i vårt solsystem?
2. Hvilken planet er nærmest Sola?
3. Hvilken planet i vårt solsystem har to måner?
4. Hvilken planet kalles den blå planeten?
5. Hva er solformørkelse?
6. Hva heter den største planeten?
7. Hva heter den minste planeten? (IKKE Pluto)
8. Hva heter den planeten som er lengst borte fra oss?
9. Hva heter den planeten som har de fineste ringene?
10. Hvilket annet navn har jorda?
6
Galileo Galilei
Galileo Galilei bodde i Italia. Han levde for snart 500 år siden.
Galileo syntes stjernene var veldig spennende.
En dag fikk han vite at det fantes en kikkert det gikk an å studere himmelen med.
Etter en stund laget Galileo en kikkert som var bedre enn alle de andre.
Med denne kikkerten gjorde han mange merkelige oppdagelser.
Galileo var den første som så fjell på Månen.
Han sa også at den polske Kopernikus hadde rett.
Alle planetene bevegde seg rundt Sola. Noen ble sinte da de hørte om dette. De nektet å se i kikkerten til Galileo. De trodde ikke på det han fortalte.
Planetene
Oppgave 2
Svar på spørsmålene i boka di.
1. I hvilket land bodde Galileo Galilei?
2. Hva laget han for å se på himmelen?
3. Hva så han på Månen?
4. Hvorfor ble mange sinte på Galileo Galilei?
7
SOLSYSTEMET og UNIVERSET
Jorda
• Jorda er rund som en ball.
Gravitasjonskraften holder oss nede på
bakken, uansett om vi bor i Norge eller på den andre siden av
kloden.
• Jorda roterer, én runde på ca. 24 timer, derfor har vi dag og
natt. Rotasjonen er også grunnen til at Sola beveger seg over
himmelen om dagen og stjernene
om natten.
• Jorda går i bane rundt Sola og
bruker ca. 365 dager på et omløp.
Det at jorda ”står litt på skrå”
gjør at dagene har ulike lengde
sommer- og vinterstid og at
høyden til Sola varierer. På den
nordlige halvkule er dagene lengre og Sola høyere i månedene
april–august sammenliknet med perioden oktober–februar. På
den sørlige halvkule er det motsatt.
8
• Atmosfæren til Jorda består hovedsakelig av oksygen og
nitrogen Den sprer sollyset og gjør himmelen blå. Den gjør også
at stjernene blinker om natta, siden lyset må gå gjennom mange
ulike, urolige luftlag.
Oppgave 3
Svar på spørsmålene i boka di.
1. Hvor lang tid bruker jorda på en runde rundt seg selv?
2. Hvor lang tid bruker jorda på en runde rundt Sola?
3. Hva heter det som holder oss på bakken?
4. Hva heter de to viktigste gassene i atmosfæren?
9
Månen
• Månen går i bane rundt Jorda. Vi ser alltid samme halvdel av
Månen, ettersom den bruker like lang tid på å rotere rundt sin
egen akse som på et baneomløp, nemlig 27,3 døgn. Ingen hadde
sett Månens bakside før den russiske Luna 3-sonden
fotograferte den i 1959.
• Månen reflekterer lyset fra Sola. Når Månen i sitt omløp rundt
Jorda står motsatt av Sola på himmelen, er hele forsiden
opplyst og vi har fullmåne. I andre stadier av omløpet ser vi en
mindre del av den belyste halvsiden – vi ser faser. Månefasene
skyldes altså ikke at Jorda kaster skygge på Månen.
• Overflaten er overstrødd med små og store kratre.
• Tidevannet på Jorda skyldes gravitasjonskraften fra Månen.
• Formørkelser inntreffer når Sola, Jorda og Månen ligger på
linje. Ved en solformørkelse dekker Månen for Sola, sett fra et
lite område på Jorda. Under en måneformørkelse kommer
Månen inn i jordskyggen (Jorda ligger mellom Sola og Månen).
10
Oppgave 4
Svar på spørsmålene i boka di.
1. Hva går Månen i bane rundt?
2. Lyser Månen av seg selv? Skriv hvorfor du mener det?
3. Hva kaller vi det at Månen er forskjellig når vi ser den på
himmelen?
4. Når fikk vi første gang se baksiden av Månen?
5. Påvirker Månen ting på Jorden?
Nærbilde av solflekker, tatt med det svenske solteleskopet på Kanariøyene Sola – en aktiv stjerne. NASA
11
Sola
• Sola er en stjerne, akkurat som de tusenvis andre vi ser som
små lysprikker på nattehimmelen. Vår stjerne har åtte planeter
og millioner av andre små og store himmellegemer i bane rundt
seg.
• Sola består av gass, nesten bare hydrogen og helium. Den
produserer energi fordi det skjer noe som kalles fusjon inne i
kjernen. Der er det høy nok temperatur (ca. 15 millioner
grader) og trykk til at hydrogenkjerner fusjonerer eller
”smelter sammen” til heliumkjerner. I denne prosessen
frigjøres samtidig enormt med energi, deriblant varme og synlig
lys.
• Avstanden til Sola er ca. 150 millioner km. Lyset bruker drøyt 8
minutter til Jorda. Til sammenlikning bruker lyset bare litt over
et sekund fra Månen til Jorda. Diameteren er nesten 110
ganger større enn Jordas.
• De mørke solflekkene er områder som er litt "kaldere" enn
resten av overflaten. Temperaturen på soloverflaten er ca.
5500 grader.
12
• Alderen til Sola er beregnet til bare 5 milliarder år. Den antas
å ha omtrent like lenge igjen å leve før brenselet er oppbrukt
og den starter "rød kjempe"-fasen.
• Advarsel: Se aldri på Sola uten solfilter foran kikkerten
eller teleskopet!
Oppgave 5
Svar på spørsmålene i boka di.
1. Hva er Sola?
2. Går Sola i bane rundt jorda?
3. Lyser Sola av seg selv? Skriv hvorfor du mener det?
4. Hvor langt er det til Sola (km), og hvor lang tid bruker en
solstråle fra Sola til Jorda?
5. Påvirker Sola ting på Jorden?
6. Hva er de mørke flekkene på Sola?
7. Lag 2 faktasetninger om hver av overskriftene på de neste
sidene.
(Solsystemet, stjerner, galakser, universet, stjernehimmelen og
HVORDAN OPPSTÅR NORDLYSET?)
13
Solsystemet
• Solsystemet vårt består av Sola, åtte planeter og millioner av
andre himmellegemer, deriblant måner, dvergplaneter,
asteroider og kometer.
• Solsystemet ble til for rundt 4,6 milliarder år siden da en
enorm sky av gass og støv trakk seg sakte sammen. Sola ble
skapt ut av den tetteste og varmeste delen i sentrum, mens
resten av materien fordelte seg utover i et plan pga.
rotasjonen. Store steiner tiltrakk seg mindre partikler, og
etter noen millioner år med sammenkitting var planetene skapt.
Sola og planetene. Objektene er i riktig størrelsesforhold, men
avstandene er ikke korrekte. Bilde: NASA
14
• Planetene er, regnet innenfra: Merkur, Venus, Jorda, Mars,
Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun. Alle beveger seg rundt Sola
i samme retning som Sola selv roterer.
• De fire innerste planetene kalles steinplaneter og er små
sammenliknet med resten. De fire ytterste går under
betegnelsen gasskjemper, selv om de egentlig inneholder
stoffer i både gass-, væske- og isform. De har ingen fast
overflate.
• Mellom banene til Mars og Jupiter ligger asteroidebeltet – et
området med titusenvis av små og store stein- og isblokker, som
ble til overs etter dannelsen av planetsystemet.
• Pluto ble tidligere regnet som solsystemets ytterste planet,
men defineres nå som dvergplanet.
15
Stjerner
• Stjerner er massive gasskuler, akkurat som Sola.
Fusjonsprosesser i sentrum frigjør energi som balanserer
gravitasjonskreftene som prøver å presse stjernen sammen.
• Avstandene til stjernene er svært store, derfor ser de ut som
små lysprikker selv med profesjonelle teleskop.
• Stjerner kommer i mange typer og størrelser: små, store,
kalde, varme, røde, gule, blå, unge, gamle, stabile, variable osv.
Gule og røde stjerner har kaldere overflatetemperatur enn blå
og hvite stjerner.
• Stjernedannelse starter ved at store hydrogenskyer trekker
seg sammen under gjensidig gravitasjonskraft. Når trykket og
temperaturen i sentralområdet blir stor nok, typisk etter noen
titalls millioner år, antennes fusjonsprosessene som omdanner
hydrogen til helium, og en stjerne er født. Vår egen sol ble
dannet på samme måte.
16
• En gjennomsnittsstjerne kan leve
stabilt i flere milliarder år før
alderdommen melder seg og de ytre
gasslagene begynner å utvide seg. I
denne rød kjempe-fasen starter nye
fusjonsprosesser med tyngre
grunnstoffer. Stjernens skjebne
avhenger stort sett kun av massen: De
letteste svinner bare hen og blir hvite
dverger, dvs. kompakte stjernekjerner
bestående av nyproduserte, tyngre
grunnstoffer. En mellomtung stjerne
kaster til slutt av seg de ytre
gasslagene og danner en såkalt
planetarisk tåke med en hvit dverg i
midten. De tyngste fortsetter å
fusjonere stadig nye grunnstoffer,
helt opp til jern. Men da er det stopp: Jernreaksjoner frigir
nemlig ikke energi, noe som gir gravitasjonskreftene fritt
spillerom. En supernova er uunngåelig. Stjernen kollapser, og på
et tusendels sekund komprimeres kjernen til en nøytronstjerne
eller et sort hull (se under). De ytre gasslagene blåses utover
av kraftige sjokkbølger og danner en stjernetåke.
Kattøyetåken
(planetarisk tåke).
NASA
Krabbetåken
(supernovarest). NASA
17
• Når massive stjerner dør, kan kjernen bli presset sammen til en
nøytronstjerne. Den er kun ca. 10 km i diameter, men kan
inneholde like mye masse som to soler. En teskje med slikt
materiale ville veie like mye som alle menneskene på Jorda til
sammen!
• Et sort hull er ikke et "hull" i ordets rette forstand. Det et
uhyre tett objekt, der gravitasjonskraften er så stor at selv
ikke lys kan unnslippe. Vi kan derfor ikke se et sort hull, bare
observere effektene det har på ting rundt seg.
• Stjernetåker er en fellesbetegnelse som brukes om enorme
gassansamlinger som gjerne er forstadiet eller sluttstadiet til
en stjerne. En stjerne blir, som tidligere nevnt, til ved at
gasskyer trekker seg mer og mer sammen, noe som i et
mellomstadium kan gi en lysende tåke. Sluttstadiene til stjerner
innebærer ofte at de ytre gasslagene blåses ut i rommet, og
dette resulterer også i lysende tåker. Noen tåker lyser fordi
de reflekterer lys fra sterke nabostjerner, mens andre igjen er
mørke fordi de blokkerer lyset fra bakenforliggende lyskilder.
18
I nærheten av Orions belte finner vi den gulaktige Flammetåken og den
mørke Hestehodetåken som danner en vakker silhuett mot en
bakenforliggende, rødlysende tåke. Bilde: Robert Gendler
• Universet bestod opprinnelig for det meste av hydrogengass og
litt helium. I stjernenes fusjonsreaktorer blir tyngre
grunnstoffer oppbygd, som senere spres ut i rommet når
stjernene blir gamle og dør. Universet har altså blitt beriket
med stadig flere og tyngre stoffer. Dette er byggesteinene for
Sola, Jorda, trærne, dyrene og menneskene. Ja, vi er alle
stjernestøv.
• Stjernehoper er mer
eller mindre tette
konsentrasjoner av
stjerner, med alt fra
noen titalls til flere
millioner enkeltstjerner..
Pleiadene (åpen stjernehop) og M13
(kulehop). Bilder: Robert Gendler
19
Galakser
• Galakser er enorme
frittsvevende
stjernesystemer bestående av
gass, milliardvis av
enkeltstjerner og gjerne et
gigantisk sort hull i sentrum.
• Sola er en av de ca. 200
milliarder stjerner vår egen
galakse, Melkeveien,
inneholder. Melkeveien er en
såkalt spiralgalakse. Disse ligner en diskos, med en utbulning i
sentrum og lysende spiralarmer med stjerner og gass som
strekker seg ut mot kanten. Ettersom vi befinner oss inni
galaksen, ser vi den som et bånd over himmelen en mørk og klar
natt.
• I tillegg til spiralgalaksene, har vi to andre hovedtyper:
Elliptiske galakser, som er eggformede stjernesystemer uten
andre tydelige kjennetegn, og irregulære galakser, som ikke har
noen klar symmetri eller form.
Melkeveien strekker seg som et
svakt, lysende bånd over
nattehimmelen. Dette bildet er
en 2-minutts-eksponering av
Stéphane Guisard.
20
• Avstandene til galaksene er enorme. En av våre nærmeste
naboer er den store Andromedagalaksen ca. 2,5 millioner lysår
unna. (Et lysår en den avstanden lyset tilbakelegger på et år.)
De fjerneste galaksene vi kjenner til, ligger flere milliarder
lysår unna. Lyset, med en hastighet på 300 000 km per sekund,
har altså reist i mange milliarder år før det ble registrert av
astronomenes følsomme
teleskoper.
• Det finnes milliarder av
galakser, hver med mange
milliarder enkeltstjerner.
Det er flere stjerner i
universet enn det er
sandkorn på alle Jordas
strender og ørkener til
sammen.
• På samme måte som
stjerner av og til er samlet i stjernehoper (se over), kan
galaksene danne mer eller mindre tallrike galaksehoper.
Melkeveisystemet og Andromedagalaksen er to store
medlemmer i Den lokale gruppe, bestående av drøyt 40 små og
store enkeltgalakser. Små grupperinger kan igjen være del av
såkalte superhoper, som kan telle millioner av galakser.
Spiralgalakse sett "ovenfra"
(NASA), elliptisk galakse (Robert
Gendler) og irregulær galakse
(Robert Gendler)
21
Universet
• I 1929 oppdaget Edwin Hubble
at fjerne galakser beveger seg
bort fra oss, og jo lenger unna
de er, desto større er
hastigheten. Dette kan
oppfattes som at vi befinner oss
i universets sentrum, men det er feil. Galaksene, inkludert vår
egen, beveger seg også bort fra hverandre, akkurat som
avstanden mellom alle rosinene i en gjærdeig blir større når den
heves. Hvis hele universet utvider seg i dag, så må det kanskje
ha vært uendelig lite og tettpakket i begynnelsen – derav
teorien om Big Bang.
• Big Bang-teorien er vanskelig, men enkelt fortalt sier den at
universet – dvs. materien, rommet og tiden! – ble til i en
eksplosjon for omtrent 14 milliarder år tilbake. Teorien har
kommet med en rekke forutsigelser, som senere har blitt
bekreftet ved observasjoner. Det er ennå mye astronomene
ikke forstår, men Big Bang-teorien er den beste teorien vi har i
dag for universets skapelse og utvikling.
• I de senere år har astronomene oppdaget at universet ikke
bare utvider seg, men det utvider seg raskere og raskere.
22
Stjernehimmelen
• Alle lysprikkene på nattehimmelen er stjerner, foruten noen få
planeter. Alle tilhører vårt eget Melkeveisystem.
Andromedagalaksen er det eneste objektet utenfor vår galakse
som vi kan se med det blotte øye.
• Stjernebildene har ingen vitenskapelig betydning. Opp gjennom
historien har ulike kulturer knyttet ulike historier og skikkelser
til stjernemønstrene. Stjernene ligger i vidt forskjellige
avstander fra oss, og fra et annet sted i universet ser
stjernehimmelen helt
annerledes ut.
• Stjernene beveger seg
rundt i verdensrommet,
men fordi avstandene er
så store, endrer
stjernemønstrene seg
for sakte til at vi
merker det i vår levetid.
Sånn sett kan vi innbille
oss at stjernene sitter
fast på en slags
himmelglobus vi betrakter innenfra.
Stjernene danner sirkelbuer på en
langtidseksponering. Den klare
lysbuen nær midten er Polarstjernen
(eller Nordstjernen).
23
• Stjernene beveger seg over himmelen fordi Jorda roterer.
Jordaksens forlengelse markerer himmelens nord- og sørpol. På
den nordlige halvkule ser vi stjernene rotere rundt
himmelpolen, fra øst mot vest, en omgang på 24 timer.
Polarstjernen i Lille bjørn ligger meget nær den nordlige
himmelpolen.
• Når en støv- eller steinpartikkel fra rommet kommer inn i
jordatmosfæren, brenner den opp og danner et lysspor. Dette
kalles en meteor eller et stjerneskudd. Stjerneskuddene vi ser
på kveldshimmelen skyldes som regel støvpartikler ikke større
enn et sandkorn! Hvis partikkelen ikke brenner helt opp, faller
den ned på bakken som en meteoritt.
En meget kraftig meteor
24
HVORDAN OPPSTÅR NORDLYSET?
Solflekkene er solas "vulkaner". Ut av disse blåses voldsomme
mengder ladde partikler i alle retninger. Jorda er et lite mål i
rommet, men en del av partiklene blir på sin ferd fanget opp av
jordas magnetfelt.
Hastigheten på partiklene avhenger av styrken på utbruddet. Mens
lyset bruker rundt 8 minutter på den lange reisen, bruker de ladde
partiklene rundt 5 jorddøgn. Ved kraftige utbrudd på sola øker
farten sterkt, slik at en kan se økning i nordlysaktiviteten rundt 2
døgn etter at utbruddet på sola ble observert.
Partiklene blir fanget opp av magnetfeltet rundt jorda og ledes langs
magnetbanene inn mot jordoverflata rundt de magnetiske polene.
I det partiklene treffer de ytre delene av atmosfæren, oppstår
utallige små utladninger. Det er disse utladningene vi ser som nordlys.
På den sørlige halvkule skjer det samme, kalt Aurora Australis -
sørlys.
25
11-årig syklus: Nordlyset varierer med aktiviteten på sola. Ca hvert
11. år er aktiviteten størst. I årene 2000 og 2001 var det en topp i
denne syklusen.
Årlig syklus: Aktiviteten forandrer seg gjennom året. Høyest
aktivitet er det høst og vår - september/oktober og februar/mars.
Midtsommers og midtvinters er det noe lavere aktivitet.
27-dagers syklus: Sola bruker rundt 27 jorddøgn på å rotere om sin
egen akse. Solflekkaktiviteten er ujevnt fordelt rundt om på sola.
Når områder med stor aktivitet er i en slik posisjon at utbruddene
derfra blåses i retning jorda, øker nordlysaktiviteten på jorda 2 til 5
døgn seinere.
Nordlyset er altså resultatet av den voldsomme aktiviteten på sola.
Jordas magnetfelt beskytter oss mot partikkelstormen.
Magnetfeltets og atmosfærens kamp mot solstormen kan du
betrakte i mørke og klare kvelder.
26
Gruppearbeid om Universet
Dere skal lage et gruppearbeid. Her har vi laget noen oppgaver. Lag store plakater med svar på den oppgaven gruppen din får utdelt! Finn fakta på nettet.
• Dag og natt. Solformørkelse. Forklar hvorfor dette skjer.
• Hva er Månen? Fortell om Månen.
• Lag en nyhetsreportasje som skal på trykk i avisen. Den kan
handle om den første månelandingen, eller nyheter som har
vært om verdensrommet i det siste.
• Ord fra astronomien… Lag en liste og forklar alle ordene. For
eksempel stjernehoper, galakser, stjerner, planeter… etc. kan
være lurt å finne ord i dette heftet.
• Meteoritter, meteorer og stjerneskudd. Hva er det? Og hva er
forskjellen?
• Finn fortellinger fra forskjellige kulturer som handler om
verdensrommet.
• Fortell om Melkeveien?
• Tegn og fortell om forskjellige stjernebilder vi kan se på
himmelen.
• Lag en oversikt over alle planetene i vårt solsystem. Husk fakta
om planetene.
• Fortell om nordlyset.