Buite die sonnestelsel

Hoofstukoorsig

3 weke

Tot dusver is leerders slegs aan sterrekunde in ons eie sonnestelsel blootgestel. In hierdie hoofstuk gaan leerders meer te wete kom van sterrekunde buite ons sonnestelsel, wat fokus op die studie van sterrestelsels en die heelal.

Die hoofdoel van hierdie hoofstuk is om te verseker dat leerders die volgende verstaan:

  • Die Son is ons naaste ster. As dit verder weg was, sou dit egter net soos al die ander sterre in die naghemel gelyk het.
  • Sterre word gerangskik in sterrestelsels wat deur gravitasie bymekaargehou word.
  • Ons eie sterrestelsel word die Melkweg genoem.
  • Daar is biljoene ander sterrestelsels in die heelal en hulle het 'n verskeidenheid vorms en groottes.
  • Die afstande tussen sterre en sterrestelsels is so enorm dat ons nuwe meeteenhede nodig het, aangesien bekende eenhede soos kilometer te klein is om van enige nut te wees.
  • Op megaskaal word materie in die heelal amper soos 'n badspons gerangskik, in dun filamentagtige strukture met enorme leegtes tussen hulle.

As jy internettoegang en 'n projektor in die klaskamer het, kan jy op 'n interessante en prettige manier dít wat buite ons sonnestelsel en buite die Melkweg lê, bekendstel met die interaktiewe animasie 'Scale of the Universe', waar jy 'n glyskaal gebruik om in- of uit te zoem. Kyk by die skakel: http://scaleofUniverse.com/. Begin met die mensgrootte skaal en zoem uit. Net vir die interessantheid kan jy ook na die begin teruggaan en inzoem, tot op die mikroskopiese vlak en selfs kleiner, sodat leerders 'n besef van die grootte van atome kan kry.

2.1 Die Melkweg-sterrestelsel (2,5 uur)

Take

Vaardighede

Aanbeveling

Aktiwiteit: Teken die Melkweg

Waarneming, identifisering, tekenwerk

KABV-voorstel

Aktiwiteit: Maak die Melkweg

Waarneming, identifisering (modellering)

KABV-voorstel

2.2 Ons naaste ster (1 uur)

2.3 Ligjare, ligure en ligminute (3 uur)

Take

Vaardighede

Aanbeveling

Aktiwiteit: Hoe vinnig is vinnig?

Berekening

Voorstel

Aktiwiteit: Skaal van die sonnestelsel

Berekening, lees van tabelle, analise

Voorstel

Aktiwiteit: Ons naaste sterre

Lees van tabelle, analise

Voorstel

2.4 Wat is anderkant die Melkweg (2,5 uur)

Take

Vaardighede

Aanbeveling

Aktiwiteit: Vergelyk sterrestelsels

Waarneming, identifisering, beskrywing, plasing in rangorde

Opsioneel

Let wel: Daar is twee opsionele uitbreidingsaktiwiteite by hierdie afdeling ingesluit. Dit is:

  • Aktiwiteit: Gravitasielens uit 'n wynglas
  • Aktiwiteit: Die uitdyende heelal

  • Hoe ver is ons tweede naaste ster, Proxima Centauri?
  • Wat is 'n sterrestelsel, of galaksie, en hoeveel verskillende soorte sterrestelsels is daar?
  • Waar is die Son in ons eie Melkweg geleë?
  • Hoe rangskik sterrestelsels hulself op megaskaal in die heelal?
  • Hoe groot is die waarneembare heelal en hoeveel sterrestelsels bevat dit?

Die Melkweg-sterrestelsel

In hierdie afdeling sal leerders ontdek dat die Son een van sowat 200 miljard sterre in ons sterrestelsel, die Melkweg, is. Leerders sal meer te hore kom oor die belangrikste kenmerke van die Melkweg, wat insluit die sentrale bult, plat skyf en spiraalarms. Leerders sal ook leer van die Son se plek in die Melkweg: ons is nie in die middel van ons sterrestelsel nie, maar eerder aan die rand, omtrent halfpad van die middelpunt af.

Party leerders sukkel om te visualiseer waarna hulle eintlik kyk wanneer hulle snags die Melkweg in die hemelruim sien. Elke individuele ster wat ons snags in die hemelruim sien, is deel van die Melkweg. As die Melkweg sferies was, sou ons dit nie as 'n dun band oor die hemelruim gesien het nie - die sterre sou meer egalig oor die hele hemelruim versprei gewees het. Maar omdat die Melkweg plat is, kyk jy in werklikheid al op die vlak van die skyf van die sterrestelsel langs na die middelpunt toe, waar die sterre baie dig is. Die sterre is so dig op mekaar dat hulle nie met die blote oog onderskei kan word nie, dus lyk die Melkweg soos 'n band wit lug oor die hemelruim.

  • sterrestelsel (galaksie)
  • galaktiese skyf
  • galaktiese bult
  • spiraalarm

Op die donkerste plekke op Aarde, ver weg van stadsliggies, kan jy snags duisende sterre met die blote oog sien. Maar daar is nog baie sterre in die hemelruim wat te dof is vir ons om te sien.

Al die individuele sterre wat jy kan sien is lede van ons Melkweg-sterrestelsel. 'n Sterrestelsel is 'n enorme versameling sterre, gas en stof wat deur gravitasie bymekaargehou word. Die Melkweg bevat sowat 200 miljard sterre met ons Son maar net één van die sterre.

Van die Aarde af lyk die Melkweg soos 'n helder, wasige ligband oor die hemelruim, met donker, stowwerige dele tussenin. Die Grieke het dit Galaxies Kuklos genoem, wat Melkerige sirkel beteken, omdat hulle gedink het dit lyk soos melk wat oor die hemelruim gemors is. Die Romeine het die naam na Via Lactea verander, wat Melkpad of Melkweg. beteken.

Tydsverloopvideo van die Melkweg.

Die Melkweg wat oor die hemelruim strek, soos gesien vanaf Sutherland. Die donker vorm van die SALT-teleskoop kan op die voorgrond gesien word met die naghemel in die agtergrond (SAAO)

AS jy buite die Melkweg kon gaan en van bo daarop afkyk, sal dit soos 'n reuse-spiraal in die ruimte lyk, soos getoon in die volgende afbeelding.

Dit is hoe die Melkweg sal lyk as jy dit van ver weg in die ruimte sou kon sien. Wetenskaplikes weet dit net uit baie waarnemings wat vanaf die Aarde gedoen is. Niemand was nog in werklikheid so ver weg van ons sonnestelsel om só daarna te kon kyk nie. Die struktuur is uit ander waarnemings afgelei.

Ontdek meer aanlyn en lees meer oor sendings buite ons sonnestelsel. http://solarsystem.nasa.gov/missions/profile.cfm?Sort=Target&Target=Beyond&Era=Present

Die afbeelding toon hoe wetenskaplikes dink ons sterrestelsel lyk. Jy kan die spiraalarms van ons Melkweg sien. Hulle is blouerig van kleur en gevul met stof, gas en warm jong sterre. Die dun, donker strepies in die afbeelding is stofbane, gebiede waar die gas baie stowwerig is. Die middelste deel van die sterrestelsel is meer oranje van kleur as die spiraalarms. Dit is omdat die sterre in die middelpunt van die sterrestelsel neig om ouer en kouer as die jong, warm blou sterre te wees.

Wetenskaplikes vermoed daar is vyf groot spiraalarms in ons sterrestelsel. Dit is die Norma-arm, die Scutum-Crux-arm, die Sagittarius-arm, die Perseus-arm en die Cygnus-arm.

Van die arms het alternatiewe name. 'n Tabel word hier ingesluit vir verwysing ingeval ander name in boeke of aanlyn gebruik word.

Algemene naam

Alternatiewe naam

Norma-arm

3 kiloparsek-arm

Scutum-Crux-arm

Centaurus-arm

Sagittarius-arm

Sagittarius-Carina-arm

Orion-arm

Plaaslike arm

Perseus-arm

-

Cygnus-arm

Buite-arm

Ons Son is in 'n klein spiraalarm geleë wat die Orion- (of Plaaslike) arm genoem word. Dit lê tussen die Sagittarius-arm en die Perseus-arm. Ons Son is omtrent halfpad van die middelpunt van die sterrestelsel af.

Ons sonnestelsel wentel teen duisende kilometer per uur om die middelpunt van die Melkweg. Maar selfs teen daardie spoed neem dit ons steeds meer as 200 miljoen jaar om een volle omwenteling om die Melkweg te maak.

Al die sterre in die Melkweg wentel om die middelpunt van ons sterrestelsel. Net soos die Aarde om die Son wentel, wentel die Son en ons hele sonnestelsel om die middelpunt van die Melkweg teen 'n spoed van 250 km/s. Selfs al beweeg ons baie vinnig neem dit steeds die Son sowat 225 miljoen jaar om een omwenteling om die sterrestelsel se middelpunt te voltooi. Die Melkweg is waarlik enorm - 950 000 000 000 000 000 km in deursnee.

As leerders wetenskaplike notasie ken, kan die deursnee van die Melkweg hierbo as 9,5 x 1017 km geskryf word.

As jy die sonnestelsel kon laat krimp sodat die afstand van die Son na Pluto 2,5 cm is, sal die deursnee van die Melkweg 2000 km (omtrent die afstand van Durban na Windhoek) wees!

Vir ons lyk die Aarde groot, maar die Aarde is net 'n piepklein deeltjie van ons sonnestelsel. En ons sonnestelsel is net 'n piepklein deeltjie van die Melkweg. En die Melkweg is net 'n piepklein deeltjie van die heelal.

Die Son se posisie in die Melkweg.

As jy, in plaas van om op die Melkweg af te kyk, van een kant daarna kyk, sal dit só lyk:

Die Melkweg van die kant af.

Die Melkweg lyk soos 'n reuse- gebakte eier. Dit is omtrent honderd keer breër as wat dit dik is, en dit bult in die middel uit. Die knop in die middel word die bult genoem en die res van die sterrestelsel buite die bult word die skyf genoem.

Soos jy weet, bevind ons ons binne-in die Melkweg. As jy dus saans na die dun, melkerige band in die naghemel kyk, waarna, dink jy, kyk jy eintlik?

Die dun ligband wat jy sien is in werklikheid die sterre in die Sagittarius-arm soos jy inwaarts na die middelpunt van die sterrestelsel kyk. Daar is so baie sterre en hulle is so dig teen mekaar gepak, dat jy nie met die blote oog individuele sterre kan onderskei nie. Dus sien jy net 'n ligwaas. Bo en onder die vlak van die skyf is daar baie min sterre.

As jy aandagtig na die afbeelding van die Melkweg hierbo kyk kan jy verskeie ronde, newelagtige kolle sien wat bo en onder die skyf versprei lê. Dit word bolvormige swerms genoem en is reuse-versamelings van honderdduisende baie ou sterre wat weens gravitasie dig teen mekaar gepak is. Die Melkweg het na raming 160 bolvormige swerms. Die oudste sterre in die sterrestelsel word in hierdie bolvormige swerms aangetref. Party van hulle is so oud soos die heelal self.

Hoekom is dit snags donker?

'n Bolvormige swerm genaamd M80. Die sterre in hierdie bolvormige swerm is sowat 12,5 miljard jaar oud. Ons Son is net sowat 4,5 miljard jaar oud.

Teken die Melkweg

Die doel van hierdie aktiwiteit is om die begrip vas te lê dat die Melkweg 'n spiraalsterrestelsel is met vyf groot spiraalarms plus 'n aantal kleiner arms. Leerders sal ook weer besef dat die Son en Aarde nie by die middelpunt van die Melkweg is nie, maar eerder halfpad weg langs een kleiner arm, die Orion-arm.

MATERIALE:

  • swart papier
  • wit kryt, potlood of verf
  • gom - opsioneel
  • blinkertjies of sand - opsioneel
  • koerant om op te werk
  • wit of silwer potlood/pen om mee te merk
  • plakker - opsioneel

INSTRUKSIES:

  1. Teken of verf 'n prent van die Melkweg. Jy kan die prent in die teks hierbo as riglyn gebruik. Die Melkweg het vyf groot spiraalarms en 'n paar kleineres, insluitend ons Orion-arm. Die Melkweg het ook 'n bult in die middel.
  2. As jy blinkertjies of sand gaan gebruik, smeer gom oor die spiraalarms en ook oor die sentrale bult.
  3. Gooi blinkertjies of sand oor die prent. Elke korreltjie stel een ster in ons Melkweg voor.
  4. Hou die prent skuins sodat enige oortollige blinkertjies of sand kan afloop.
  5. Skryf 'n byskrif by elkeen van die groot arms van die Melkweg.
  6. Plak 'n plakker of maak 'n merk op die Orion-arm halfpad van die middelpunt van die sterrestelsel af. Dit toon die posisie van die Son.

Die geluid van die interstellêre ruimte.

Hoe dink jy weet sterrekundiges hoe die Melkweg van buite af lyk as hulle nog nooit buite die Melkweg was nie? Hierdie taak is amper soos om die vorm van 'n woud te probeer uitwerk wanneer jy in die middel van die woud staan. Hoe sal jy dit doen?



Leerder-afhanklike antwoord. 'n Tipiese antwoord kan wees dat ons die aantal sterre tel wat ons in alle rigtings sien.

Sterrekundiges kyk in alle rigtings in die hemelruim en tel die aantal sterre wat hulle sien. Hulle meet ook die afstand na elke ster sodat hulle 'n driedimensionele kaart van ons sterrestelsel kan opbou. Een van die probleme wat sterrekundiges hiermee het, is om deur al die stof in die sterrestelsel te sien wat die optiese lig vanaf die sterre verdof.

Video wat wys hoe ons van ons Aarde af uitzoem tot buite ons sterrestelsel. http://science.nasa.gov/media/medialibrary/2010/03/31/earth2localgroup_sm.mov

Maak die Melkweg

In hierdie aktiwiteit gaan leerders 'n model van die Melkweg maak. Hulle moet die beste materiale gebruik waaraan hulle kan dink en in die hande kan kry. Hulle kan byvoorbeeld karton, watteballetjies en blinkertjies gebruik. Groepe kan saam aan die model bou. Gee die taak 'n paar dae voor die les aan die leerders sodat hulle materiale bymekaar kan maak, of anders kan jy 'n klompie materiale klas toe bring wat leerders kan gebruik. Moedig hulle aan om kreatief te wees met die materiale wat hulle gaan gebruik om die verskillende komponente voor te stel.

Die doel van hierdie aktiwiteit is om leerders 'n driedimensionele aansig van die Melkweg te gee, insluitend die struktuur van die bult in die middel en die skyf met die spiraalarms. Die blinkertjies word gebruik om die verspreiding van die sterre voor te stel, en die kleure om te demonstreer hoe ou en jong sterre in die sterrestelsel versprei is. Die lewensiklus van sterre word weliswaar eers in Graad 9 gedek. Tog kan jy dalk noem dat die sterpopulaies in die bult en die skyf van ons sterrestelsel verskil, maar dit is nie noodsaaklik nie.

MATERIALE:

  • dik stuk swart karton met 'n deursnee van minstens 30 cm
  • ander materiale vir jou model, óf deur jou versamel óf deur die onderwyser voorsien

Voorbeelde van ander materiale wat voorsien kan word:

  • 'n sak watteballetjies of kussingstopsel
  • gom
  • tou
  • potlood
  • rooi, blou, goue en silwer blinkertjies
  • stervormige plakker

Ons sal in Graad 9 meer oor die lewensiklus van sterre leer. Jonger sterre is warmer en helderwit of blou van kleur, terwyl ouer sterre koeler en meer geel of rooi van kleur is.

INSTRUKSIES:

  1. Jy moet 'n driedimensionele model van die Melkweg bou. Jy sal óf die mees gepaste materiale vir jou model voor die tyd moet bymekaarmaak óf jou onderwyser sal 'n klompie materiale voorsien wat jy in die klas kan gebruik.
  2. Sny 'n sirkel met radius van 15 cm uit die swart karton en gebruik dit om jou 3D model te bou.
  3. Toon die sentrale bult, die spiraalarms en die verskillende kleure sterre.
  4. Merk die posisie van die Son op jou model.
  5. Bekyk jou model uit verskillende hoeke en vergelyk die aansig wat jy het met die afbeeldings van die Melkweg in hierdie hoofstuk.

Leerders moet met hul eie ontwerp vir die model vorendag kom. 'n Voorbeeld van 'n ontwerp word hier ingesluit as jy sou besluit om een te maak wat jy dan aan die leerders kan demonstreer, in plaas daarvan dat hulle hul eie maak:

  1. Bou 'n koepel van watteballetjies in die middel van die een kant van die karton. Gebruik gom om die watteballetjies in posisie te hou. Die koepel moet sowat 8 cm in deursnee en 4 cm hoog wees.
  2. Herhaal dit aan die ander kant van die karton. Die wattekoepel stel die bult in ons sterrestelsel voor.
  3. Pluis die buitenste watteballetjies uit om ses spirale rondom die wattekoepel te vorm. Dit stel die vyf groot spiraalarms in die skyf van ons sterrestelsel voor, asook die kleiner spiraalarm waarin ons Son aangetref word.
  4. Drup gom op die spiraalarms en sprinkel blou en silwer blinkertjies daarop. Dit stel die warm, nuutgevormde sterre voor.
  5. Drup gom oor die wattekoepel in die middel en sprinkel goue en rooi blinkertjies daaroor om koeler, ouer sterre voor te stel.
  6. Merk 'n posisie 8 cm van die middelpunt binne een van die spiraalarms.
  7. Plak die stervormige plakker op die spiraalarm by die gemerkte posisie. Dit dui die posisie van die Son aan.
  8. Maak 'n gaatjie in die middel van die model en ryg 'n toutjie daardeur sodat dit opgehang kan word.

VRAE:

Uit watter twee hoofdele bestaan ons Melkweg?


Die skyf en die bult.

Waar is die spiraalarms geleë, in die skyf of die bult van ons sterrestelsel?


In die skyf.

Kom ons Son in die sentrale bult of in 'n spiraalarm van die skyf voor?


Ons Son is in 'n spiraalarm geleë.

Hoe ver van die middelpunt van ons sterrestelsel is ons Son geleë?


Net meer as halfpad vanaf die middelpunt.

Ons naaste ster

In hierdie kort afdeling sal leerders aan die groot afstande tussen sterre bekend gestel word as voorbereiding vir die volgende afdeling oor ligure, -minute en -sekondes.

  • Proxima Centauri
  • Alpha Centauri
  • konstellasie

Die Son is ons naaste ster en is net 150 miljoen kilometer van die Aarde. Wanneer jy saans na die naghemel kyk en jy gelukkig genoeg is om ver van die skynsel van stadsligte te wees, kan jy duisende sterre sien. Dié van julle wat in 'n stad is sal miskien honderde sterre sien, afhangende van die hoeveelheid ligbesoedeling deur straatligte en ander ligbronne. Soos jy weet, is daar in werklikheid biljoene sterre in ons sterrestelsel, maar die meeste van hulle is te dof om van die Aarde af te sien.

'n Konstellasie is 'n groep sterre wat, as hulle vanaf die Aarde waargeneem word, 'n patroon in die lug vorm.

Een van die helderste sterre (selfs vanaf groot stede) en 'n beroemde sigbare konstellasie is die Suiderkruis, oftewel Crux. Die twee helder sterre links onder wat na die kruis wys, word die Wysers genoem.

Jy kan suid bepaal deur die Suiderkruis-konstellasie te gebruik. Verleng net die lang as van die kruis vier keer en beweeg dan reguit af na die horison om suid te vind.

Die Wysers (omkring) en die Suiderkruis.

Die helderste van die Wysers lyk effe oranje as jy stip daarna kyk. Hierdie ster word Alpha Centauri genoem en is ons naaste maklik sigbare ster ná die Son. Alpha Centauri is in werklikheid deel van 'n driedubbele sterstelsel waar drie sterre om mekaar wentel. Die twee hoofsterre van die stelsel word Alpha Centauri A en Alpha Centauri B genoem. Hulle wentel naby mekaar, gemiddeld sowat elf keer die afstand tussen die Aarde en die Son van mekaar.

'n Kleiner, dowwer ster genaamd Proxima Centauri wentel baie verder uit. As jy deur 'n klein teleskoop na Alpha Centauri kyk, sal jy in plaas van een ster die twee aparte sterre Alpha Centauri A en B langs mekaar kan sien. Proxima Centauri is baie dowwer en verder weg van die ander twee, dus sal jy hom nie saam met die ander twee sien nie.

'n Vergelyking van die groottes van die Alpha Centauri-sterstelsel en die Son.

Proxima Centauri, die naaste ster aan ons eie Son, is sowat 40 triljoen km van die Aarde af. Alpha Centauri A en B is op 42 triljoen km effe verder weg. Ons naaste ster is 694 keer verder weg as Pluto. Hierdie getalle is astronomies groot. Omdat sulke getalle so groot is, gebruik sterrekundiges nie kilometer om die afstande na die sterre te meet nie, maar groter eenhede gebaseer op die spoed van lig, waarmee jy in die volgende afdeling van hierdie hoofstuk sal kennis maak.

Weet jy hoeveel 'n triljoen of 'n miljard is? Kyk na die volgende tabel.

In woorde

In getalle

een duisend

1 000

een miljoen

1 000 000

een miljard

1 000 000 000

een triljoen

1 000 000 000 000

Proxima Centauri is in 1915 deur die Skotse sterrekundige Robert Innes ontdek. Hy was die direkteur van wat toe die Unie-sterrewag in Suid-Afrika genoem is.

Sterrekundiges het onlangs 'n planeet net so groot soos die Aarde ontdek wat rondom Alpha Centauri B wentel, maar hulle dink dit is te naby aan dié ster om lewe te bevat.

Dié aktiwiteit is 'n opsionele uitbreidingsaktiwiteit oor wetenskaplike notasie wat jy met jou leerders kan doen. Wetenskaplike notasie word eers in Graad 9 in Wiskunde gedek, maar baie van die getalle in hierdie hoofstuk is baie lank en kan dus in wetenskaplike notasie geskryf word. Ook, as jy in van die daaropvolgende aktiwiteite berekenings met 'n sakrekenaar doen, sal die antwoorde in wetenskaplike notasie gegee word. Dit is dus nuttig vir leerders om te weet wat dit is. Jy kan die volgende aktiwiteit gebruik om wetenskaplike notasie aan leerders te verduidelik. Skryf van die voorbeelde wat in die tabelle gegee word op die skryfbord.

Aktiwiteit: Wetenskaplike notasie

In die wetenskap moet jy dikwels met baie groot of baie klein getalle werk. So byvoorbeeld is die afstand vanaf die Aarde na ons naaste ster naas die Son 40 triljoen kilometer. Hoeveel is 'n triljoen?

Kyk na die volgende tabel:

In woorde

In getalle

In wetenskaplike notasie

een duisend

1 000

1,0 x 103

een miljoen

1 000 000

1,0 x 106

een miljard

1 000 000 000

1,0 x 109

een triljoen

1 000 000 000 000

1,0 x 1012

Die afstand vanaf die Aarde na Proxima Centauri is 40 000 000 000 000 km. Dit is 'n baie groot getal om mee te werk.

Baie groot en baie klein getalle kan makliker (en meer kompak) in wetenskaplike notasie geskryf word in die volgende algemene vorm:

N x 10n

N is 'n desimale getal tussen 0 en 10 wat afgerond is tot 'n aantal desimale plekke. n word die eksponent genoem en is 'n heelgetal.

As n groter as 0 is, wys dit hoeveel keer die desimale plek in N na regs moet skuif. As n kleiner as 0 is, wys dit hoeveel keer die desimale plek in N na links moet skuif.

Byvoorbeeld, 3,24 x 103 stel 3240 voor (die desimaal het drie plekke na regs geskuif) en 3,24 x 10-3 stel 0,00324 voor (die desimaal het drie plekke na links geskuif).

As ons die afstand tussen die Aarde en Proxima Centauri in wetenskaplike notasie wil skryf, moet ons tel hoeveel keer die desimale komma moet skuif sodat N 'n getal tussen 1 en 10 is. Dit moet 13 keer skuif. Dus kan 40 000 000 000 000 km as 4,0 x 1013 km geskryf word.

Kyk na die volgende voorbeelde.

Standaardgetal

Wetenskaplike notasie

200

2 x 102

1 500

1,5 x 103

67 890

6,789 x 104

48 000 210

4,8 x 107

0,02

2 x 10-2

Ligjare, ligure en ligminute

In hierdie afdeling gaan leerders met die konsep van ligjare, ligure en ligminute kennis maak. Hierdie eenhede van afstand word gebruik vir interstellêre (tussen sterre) en interplanetêre (tussen planete) afstande omdat die afstande wat betrokke is enorm is en bekende meeteenhede soos meter en kilometer hopeloos te klein is.

As gevolg van die verwysing na tyd in al hierdie afstandseenhede dink leerders dikwels verkeerdelik aan hierdie eenhede as eenhede van tyd eerder as eenhede van afstand. Dit is belangrik om hierdie wanbegrip reg te stel. 'n Liguur is byvoorbeeld die afstand wat lig in een uur aflê. Hoewel tyd by die finale meting betrokke is, is dit in werklikheid 'n afstand.

'n Nuttige aktiwiteit om die onderwerp bekend te stel is om leerders te vra hoe ver hulle skat hulle in een uur kan stap, hardloop of fietsry. Hoewel hulle tyd in hul skatting moet gebruik, moet hulle verstaan dat hulle 'n afstand skat. Hierdie voorbeeld sluit ook die begrip van spoed in. Leerders moet verstaan dat as hulle vinniger beweeg sal hulle 'n groter afstand in 'n gegewe uur aflê. Deur te begin met aktiwiteite waarmee hulle bekend is, sal hulle makliker later aan met die redelik abstrakte begrip van die spoed van lig kan werk.

Hierdie afdeling is redelik wiskundig en leerders sal 'n sakrekenaar nodig hê om die aktiwiteite te doen. Dit help nogal (hoewel dit nie noodsaaklik is nie) as leerders wetenskaplike notasie verstaan. Hulle moet verstaan waarmee 'n miljoen, miljard en triljoen ooreenstem. As hulle dus daaroor twyfel, kan dit nuttig wees om leerders te herinner aan die magte van tien wat by miljoene, miljarde en triljoene betrokke is. Formules vir berekenings is verskaf waar nodig, en die meeste leerders sal na verwagting met die formule spoed = afstand / tyd. bekend wees. As leerders dit egter nie ken nie, sal dit die moeite werd wees om dit te verduidelik voordat julle die oefeninge in hierdie afdeling aanpak.

  • ligminuut
  • liguur
  • ligjaar

Ons sonnestelsel is 'n baie groot plek. Ons naaste buurman, die Maan, is gemiddeld sowat 384 400 km weg, en die naaste wat ons buurplaneet, Venus, aan ons kom, is sowat 42 miljoen kilometer. Die Son is ongeveer 150 miljoen kilometer weg en die naaste wat Pluto ooit aan ons kom is 4,3 miljard kilometer. Dit is onprakties om met hierdie groot getalle te werk en dus gebruik ons veel groter eenhede van afstand wat op die spoed van lig gebaseer is. Dan is die getalle kleiner en makliker om mee te werk.

Dit is net soos om meter in plaas van sentimeter te gebruik om getalle kleiner te maak as ons afstand meet. As jy byvoorbeeld vir 'n maat wil sê hoe ver dit van jou huis skool toe is, sal jy eerder sê dit is 7,5 km as 7 500 000 mm! Kom ons begin deur die spoed van lig te vergelyk met die spoed van 'n paar ander dinge wat vinnig beweeg.

Skaal van die heelal.

Hoe vinnig is vinnig?

'n Jagluiperd, die vinnigste soogdier op land, kan 'n spoed van 120 km/h bereik, so vinnig soos motors op die snelweg ry.
'n Swerfvalk, die vinnigste dier, kan tot 389 km/h vlieg.
Japan se hoëspoedtrein, die JR-Maglev MLX01, het al 'n snelheid van 581 km/h bereik.
NASA se supersoniese stustraler, die X-43, vlieg teen 7000 km/h.
Die internasionale ruimtestasie (IRS) wentel teen 'n spoed van 27 744 km/h om die Aarde.

Wat van lig? Lig beweeg teen sowat 1080 miljoen km/h, of 299 792 458 m/s.

Hoe om deur die spoed van lig te breek.

INSTRUKSIES:

  1. Stel jou voor jy onderneem 'n reis van Kaapstad na Durban, 'n afstand van 1753 km.
  2. Bereken hoe lank dit jou sal neem om die reis te voltooi as jy teen die spoed van elk van die diere en die vervoermiddels in die voorbeelde hierbo beweeg.
  3. Vul jou antwoorde in die tabel hieronder in.

Onthou die formule tyd = afstand / spoed

Vervoermiddel

Spoed (km/h)

Afstand tussen Kaapstad en Durban (km)

Tyd geneem vir die reis

japluiperd

120

1753

14,6 uur

swerfvalk

1753

________ uur

hoëspoedtrein

1753

________ uur

NASA se supersoniese stustraler

1753

________ minute

Internasionale ruimtestasie

1753

________ sekondes

lig

1753

________ sekondes

Vervoermiddel

Spoed (km/h)

Afstand tussen Kaapstad en Durban (km)

Tyd geneem vir die reis

japluiperd

120

1753

14,6 uur

swerfvalk

389

1753

4,5 uur

hoëspoedtrein

581

1753

3,0 uur

NASA se supersoniese stustraler

7000

1753

15 minute

Internasionale ruimtestasie

27 744

1753

3,8 minute

lig

1079 252 850

1753

0,006 sekondes

Lig beweeg verstommend vinnig. Kyk na die voorbeelde hieronder.

In een sekonde kan lig ...

Lig neem ...

214 keer tussen Kaapstad en Johannesburg beweeg.

0,0000003 sekondes om 1100 m af te lê.

31 keer tussen Kaapstad en Londen, Engeland, beweeg

1,3 sekondes om van die Aarde na die Maan te gaan.

7,5 keer om die Aarde trek.

8 minute om die afstand tussen die Aarde en die Son af te lê.

Hoe ver is 'n sekonde?

Vir afstande binne die sonnestelsel gebruik sterrekundiges eenhede wat ligure en ligminute genoem word.

'n Liguur is die afstand wat lig in een uur aflê. Ondanks die naam is 'n liguur nie 'n tydseenheid nie; dit is 'n afstandseenheid.

Waarmee, dink jy, stem 'n ligminuut ooreen?


Dit is die afstand wat lig in een minuut aflê.

Wat is na jou mening die kortste afstand, 'n liguur of 'n ligminuut, en hoekom?



'n Ligminuut is kleiner omdat lig 'n korter tyd het om in te beweeg as binne een uur (60 minute). Die ligminuut moet dus korter wees omdat dit die afstand voorstel wat lig in een minuut aflê.

Sterrekundiges gebruik eenhede wat ligjare genoem word om die afstande tussen sterre en sterrestelsels te meet. Een ligjaar is amper 10 triljoen kilometer. 'n Ligjaar is dus baie, baie ver.

Ligjare, ligure en ligminute meet afstande. Dit vertel ook vir ons iets anders wat baie interessant is. As jy die afstand na 'n ligbron in ligreistyd meet, kan jy uitwerk hoe lank dit die lig wat deur die verafgeleë bron uitgestraal word, neem om jou te bereik. Lig wat uitgestraal word deur 'n voorwerp wat een ligjaar van jou af is, neem een jaar om jou oë te bereik. Net so, lig wat uitgestraal word deur 'n voorwerp wat een liguur weg is, neem een uur om jou oë te bereik. Hoe lank, dink jy, neem dit die lig wat van een ligminuut weg uitgestraal word om jou oë te bereik?


Een minuut.

Hoe ver is 'n ligjaar?

Dit klink dalk vir jou baie vreemd, want as jy 'n lamp in die huis aanskakel sien jy onmiddellik die lig. Jy hoef nie te wag dat die lig van die lamp jou oë bereik nie. Jy let nie op dat die lig van die lamp in werklikheid 'n rukkie neem om jou oë te bereik nie, omdat lig baie vinnig beweeg. Dit beweeg so vinnig dat as jy 'n meter van die lamp af staan, sal dit die lig net drie miljardste van 'n sekonde neem om jou oë te bereik. Dit is dus geen wonder dat jy nie die vertraging opmerk nie.

Interaktiewe animasie oor die skaal van die heelal. http://scaleofuniverse.com/

Die spoed van lig is spesiaal omdat niks vinniger as dit kan beweeg nie. Dit is soos 'n kosmiese spoedgrens.

Skaal van die sonnestelsel

Vraag 7 in hierdie aktiwiteit is 'n gevorderde vraag vir knap leerders.

INSTRUKSIES:

  1. Die tabel toon die afstand tussen elke planeet en die Son in kilometer (km), en daarna in ligure of ligminute.
  2. Beantwoord die vrae.

Afstand tussen die onderskeie planete en die Son.

Planeet

Afstand vanaf die Son (miljoen km)

Afstand vanaf die Son in ligure of ligminute

Mercurius

57,9

3,2 ligminute

Venus

108,2

6,0 ligminute

Aarde

149,6

8,3 ligminute

Mars

227,9

12,7 ligminute

Jupiter

778,6

43,3 ligminute

Saturnus

1433,5

1,3 liguur

Uranus

2872,5

2,7 liguur

Neptunus

4495,1

4,2 liguur

VRAE:

Hoe ver is die Aarde van die Son af?


8,32 ligminute.

Hoe lank neem lig om tussen die Son en die Aarde te beweeg?


8,32 minute.

Wat impliseer die antwoord op (2) vir ons beeld van die Son?


Ons sien die Son soos dit 8,32 minute gelede was.

Hoeveel keer is Neptunus verder as die Aarde vanaf die Son?


30 keer verder. Dit word bereken deur die afstand tussen die Son en Neptunus deur die afstand tussen die Son en die Aarde te deel: 4495/150 = 30.

Hoe ver van die Son is Neptunus in liguur?


4,17 liguur.

Hoe lank neem lig van die Son om Neptunus te bereik?


4,17 uur.

Gestel jou niggie bly op Neptunus. Jy en jou niggie besluit albei om na die Son te kyk deur 'n teleskoop met 'n spesiale sonfilter sodat julle nie julle oë beskadig nie. Terwyl julle na die Son kyk, sien jy skielik hoe 'n groot bal gas in 'n massiewe sonvlam afgegooi word. Jou niggie sê sy kan dit nie sien nie. Waarom is dit so?



As jy die vlam van die Aarde af sien, het dit agt minute gelede uitgeskiet. Die lig van die Son wat die vlam toon, neem 4,2 uur om Neptunus te bereik (ongeveer 4 uur 24 minute), dus sal jou niggie eers die vlam oor 4 uur 16 minute sien.

Soos jy kan sien, is die sonnestelsel baie groot. Neptunus se wentelbaan is meer as 4 liguur weg van die Son en die Kuipergordel en Oortwolk is selfs verder.

Die afstand na ons tweede naaste ster, Proxima Centauri, is 40 triljoen km. Dit stem ooreen met 4,24 ligjare. Dit beteken dat lig van die ster net meer as vier jaar neem om die Aarde te bereik. Kom ons ondersoek die afstande na enkele van ons naaste sterre.

Ons naaste sterre

In hierdie aktiwiteit sal leerders 'n idee kry van hoe 'naby' die naaste sterre aan die Son is. Die doel van die aktiwiteit is om leerders vertroud te maak met die idee dat stellêre afstande gewoonlik in ligjare gemeet word (eerder as ligminute of ligure wat op sonnestelselvoorwerpe van toepassing is).

INSTRUKSIES:

  1. Kyk na die tabel wat ons naaste sterre toon en dan na die sterrekaart.
  2. Beantwoord die vrae hieronder.

Ster

Afstand (ligjaar)

Proxima Centauri

4,24

Alpha Centauri

4,37

Barnard se ster

5,96

WISE 1049-5319

6,52

Wolf 359

7,78

Lalande 21185

8,29

Sirius

8,58

Die volgende kaart toon die Son in die middel en die ligging van ons naaste sterre. Die soliede ringe stel onderskeidelik afstande van 2, 4, 6 en 8 ligjaar vanaf die Son voor. Die gestippelde sirkel verteenwoordig die Oortwolk voor.

Die sterkaart word in twee dimensies op 'n plat vlak getoon. Onthou dat die sterre in die ruimte in drie dimensies voorkom.

Onthou om altyd die eenheid na jou antwoord te skryf.

VRAE:

Watter ster, buiten die Son, is ons naaste ster?


Proxima Centauri.

Hoe ver is Sirius?


Sirius is 8,58 ligjaar weg.

Hoe lank neem lig van Barnard se ster om ons te bereik?


Lig van Barnard se ster neem 5,96 jaar om ons te bereik.

Verduidelik in jou eie woorde wat die stelling: 'Sirius is 8,58 ligjaar van die Aarde af' beteken.



Dit beteken die ster is op die afstand wat lig in 8,58 jaar kan aflê. Dit beteken lig vanaf Sirius neem 8,58 jaar om die Aarde te bereik.

Die Melkweg is so groot dat dit lig 100 000 jaar neem om van die een kant na die ander te beweeg.

Ons naaste sterre is minder as tien ligjaar weg, hoewel die meeste sterre baie verder van ons af is. Die afstande na die sterre word gewoonlik in tiene, honderde of selfs duisende ligjare gemeet. Die afstande tussen sterrestelsels is werklik enorm, soos jy in die volgende afdeling sal sien.

Wat is anderkant die Melkweg?

In hierdie afdeling sal leerders uitvind wat anderkant ons eie sterrestelsel lê. Hulle sal leer dat daar biljoene ander sterrestelsels van alle vorms en groottes as ons sterrestelsel bestaan. Hulle sal hoor van verskillende soorte sterrestelsels, bv. elliptiese, spiraal-, spiraalbalk-, lensvormige en onreëlmatige galaksies. Leerders hoef nie die name van die verskillende vorms te ken nie (dis net vir interessantheid ingesluit), maar hulle moet weet watter vorm die Melkweg het en insien dat ander sterrestelsels ander vorms het. Hulle sal ook sien hoe sterrestelsels in die heelal gerangskik is: in galaktiese groepe en swerms. Laastens sal hulle na die heelal op megaskaal kyk en uitvind hoe materie in leegtes (vakuums) en filamente gerangskik is.

  • sterrestelsel (galaksie)
  • galaktiese groep
  • galaktiese swerm
  • filament
  • leegte (vakuum)
  • heelal

Ons sterrestelsel, die Melkweg, is net een van sowat 100 tot 200 miljard galaksies wat sterrekundiges reken in die heelal is. Dit is meer as 10 keer die totale aantal mense op Aarde.

Behalwe sterre, bevat sterrestelsels ook groot hoeveelhede gas en stof en vertoon verskeie vorms en groottes. Die Melkweg is 'n spiraalgalaksie van gemiddelde grootte. Dit is 100 000 ligjaar in deursnee en bevat sowat 200 miljard sterre. Klein sterrestelsels bevat net 'n paar miljoen sterre, terwyl groter sterrestelsels etlike triljoene sterre bevat.

Die afstande tussen sterrestelsels is selfs groter as die groottes van die sterrestelsels en word in miljoene of selfs miljarde ligjaar gemeet.

Ons naaste bure in ons sterrestelsel is die Andromeda-sterrestelsel. Andromeda is 2,5 miljoen ligjaar vanaf die Melkweg. As jy na Andromeda sou wou gaan en jy kon so vinnig soos lig beweeg, sou dit jou steeds 2,5 miljoen jaar geneem het om daar te kom.

Ons naaste sterrestelsel in die ruimte, Andromeda. Lig van Adromeda neem 2,5 miljoen jaar om die Aarde te bereik, sodat die lig wat nou jou oë vanaf Andromeda bereik, uitgestraal is nog voor daar mense op Aarde was.

Die Melkweg en Andromeda beweeg na mekaar toe en dit lyk of dit op 'n botsing afstuur. Sterrekundiges reken die twee sterrestelsels sal oor omtrent 4 miljard jaar bots. Dit is dus nie nou al nodig om jou daaroor te bekommer nie!

Hierdie illustrasie toon 'n stadium in die voorspelde botsing tussen ons Melkweg en die naburige Andromeda-sterrestelsel soos dit oor die volgende etlike miljard jaar sal ontvou. Die beeld toon hoe ons dink die naghemel bo die Aarde oor 3,75 miljard jaar sal lyk.

Wat is die heelal?

Hoe groot is die heelal?

Daar is vyf hoofsoorte sterrestelsels. Jy hoef nie hulle name te ken nie. Dit word net vir interessantheid ingesluit.

  • spiraal
  • spiraalbalk
  • ellipties
  • lensvormig
  • onreëlmatig

Bykomende inligting oor sterrestelsels se onderskeie vorms:

  • Spiraalgalaksies het 'n sentrale bult en 'n plat skyf met spiraalarms.
  • Party spiraalgalaksies het arms wat nie by die middelpunt van die sterrestelsel begin nie, maar by die punt van 'n helder, reguit balk wat oor die middel van die sterrestelsel strek. Dit word spiraalbalk-galaksies genoem.

  • Elliptiese galaksies lyk glad en is soos reuse-rugbyballe gevorm sonder spiraalarms. Party kan ronder en ander baie verleng wees. Hulle bevat ou sterre en het baie min gas en stof.
  • 'n Lensvormige galaksie is iewers tussen 'n spiraalgalaksie en 'n elliptiese galaksie. Hulle is skyfvormig(soos spiraalgalaksies), maar het nie duidelike arms nie omdat hulle die meeste van hul stof en gas verloor het. As gevolg daarvan vind min stervorming plaas en hulle bestaan hoofsaaklik uit ou sterre (soos elliptiese galaksies).
  • Onreëlmatige galaksies lyk nie soos spiraal- óf elliptiese galaksies nie. Party (maar nie alle) onreëlmatige galaksies is in werklikheid twee of meer sterrestelsels wat in die proses is om te bots.

Die grootste bekende sterrestelsel in die heelal.

'n Spiraalgalaksie genaamd NGC 4414.
'n Spiraalbalk-galaksie genaamd NGC 1300.
'n Elliptiese galaksie genaamd NGC 1132.
'n Lensvormige galaksie genaamd NGC 5866.
'n Onreëlmatige galaksie genaamd NGC 1427A.

Kom ons doen 'n aktiwiteit om die verskillende soort sterrestelsels wat ons kan sien te ondersoek.

Galaxy Zoo - neem deel aan ware sterrekunde-navorsing deur in hierdie oop wetenskapprojek die vorms van verskillende galaksies te klassifiseer. http://www.galaxyzoo.org/

In die Besoek-raampie is daar 'n baie relevante skakel na die oop wetenskapprojek Galaxy Zoo. Dit is regtig 'n oulike manier vir jou en jou leerders om aktief betrokke te raak by ware wetenskaplike navorsing wat verband hou met wat julle in die klas doen. As jy internettoegang en 'n projektor in die klas het, wil ons voorstel dat jy hierdie webwerf oproep en saam met jou leerders deur van die galaksies gaan en hulle volgens vorm klassifiseer. Vind uit hoe om ware wetenskap in jou klaskamer te inkorporeer met die Zooniverse oop projekte by die ZooTeach-webwerf http://www.zooteach.org/.. Burger-wetenskap (citizen science) bied jou gratis, maklik toeganklike en inspirerende kanse om ware wetenskap na die klaskamer te bring.

ZooTeach is 'n webwerf waar onderwysers en opvoeders kan deel in lesplanne en hulpmiddels van hoë gehalte wat die Zooniverse oop wetenskapprojekte aanvul.

Iets prettigs - kyk na hierdie prent van 'n jagluiperd wat geskep is deur duisende beelde van sterrestelsels van Galaxy Zoo te gebruik. http://daily.zooniverse.org/2013/10/16/a-cheetah-made-from-galaxies/

Vergelyk sterrestelsels

Dit is 'n opsionele uitbreidingsaktiwiteit. In hierdie aktiwiteit gaan leerders die voorkoms van ses verskillende galaksies beskryf en vergelyk. Hulle gaan ook die galaksies in volgorde plaas ten opsigte van hul toenemende afstand vanaf die Aarde.

MATERIALE:

  • afbeeldings van galaksies om te vergelyk

INSTRUKSIES:

  1. Kyk na die afbeeldings van die ses galaksies wat in hierdie aktiwiteit gebruik is.
  2. Skryf in die tabel neer watter soort galaksie ons Melkweg is. Gebruik die inligting in hierdie hoofstuk.
  3. Skryf in die tabel hieronder neer watter soort galaksie (spiraal, spiraalbalk, ellipties of onreëlmatig) jy dink elke sterrestelsel is.

Naam van galaksie

Soort galaksie

Die Melkweg

Galaksie M 89. Hierdie sterrestelsel is 60 miljoen ligjaar van ons af.

Galaksie NGC 4622. Hierdie sterestelsel is 111 miljoen ligjaar van ons af.

Die Groot Magellaanse Wolk-galaksie. Hierdie satelliet-galaksie van ons eie Melkweg is net 163 000 ligjaar van ons af.

Die Spil-galaksie, 44 miljoen ligjaar van ons af.

Naam van galaksie

Soort galaksie en rede

Melkweg

Spiraalbalk-galaksie (omdat dit spiraalarms met 'n helder staaf in die middel het)

Sterrestelsel M 89, 60 miljoen ligjaar van ons af.

Elliptiese galaksie (omdat dit rond en glad is en geen spiraalarms het nie)

Galaksie NGC 4622, 111 miljoen ligjaar van ons af.

Spiraalgalaksie (omdat dit spiraalarms het)

Die Groot Magellaanse Wolk-galaksie. Hierdie satelliet-galaksie van ons eie Melkweg is net 163 000 ligjaar van ons af.

Onreëlmatige galaksie (dit het nie spiraalarms nie en is nie 'n gladde ovaal soos elliptiese galaksies nie. Dit lyk soos 'n onreëlmatige vorm)

Die Spil-galaksie, 44 miljoen ligjaar van ons af.

Lensvormige galaksie (omdat dit skyfvormig is, met 'n sentrale bult maar geen spiraalarms nie)

VRAAG:

Lys die sterrestelsels in die tabel hierbo in toenemende orde volgens hul afstand vanaf ons Melkweg.



Die GMW, die Spil-galaksie, M 89, NGC 4622.

Kyk na die volgende diagram wat die ligging van die Aarde in die heelal toon. Jy hoef nie hierdie klassifikasie te ken nie; dit word net vir interessantheid ingesluit.

  • Die meeste sterrestelsels word saam aangetref in reusagtige galaktiese buurte wat galaktiese groepe genoem word. Ons Melkweg kom voor in 'n galaktiese groep, die sogenaamde Plaaslike Groep.

  • Galaktiese swerms is selfs groter, beslaan tienmiljoene ligjare, en kan honderde of selfs duisende sterrestelsels bevat.

  • Baie galaktiese swerms kom byeen om superswerms van sterrestelsels te vorm. Ons eie plaaslike groep is deel van die Virgo-superswerm.

  • Gravitasie hou die sterrestelsels in groepe, swerms en superswerms bymekaar.

Wat is donker materie?

Die Hubble- ekstreme diepveld is die verste foto van die heelal wat al geneem is. Sterrekundiges het die Hubble-teleskoop gebruik om 'n foto van 'n klein stukkie van die lug te neem. Sowat 5500 sterrestelsels van alle vorms, groottes en kleure is in dié beeld ontdek.

Sterrestelsels in die Hubble- ekstreme diepveld. Elke kolletjie op die foto is 'n vergeleë galaksie.

Hoe weet ons hoeveel sterrestelsels daar in die heelal is?

Inhoud vir uitbreiding en uitbreidingsaktiwiteit

Galaktiese swerms is pragtige maar eienaardige goed. Dit lyk asof hulle gevul is met 'n misterieuse, onsigbare soort materie wat nog nie geïdentifiseer is nie. Vanweë die gravitasie-effek daarvan op die gas en sterrestelsels in die swerm, vermoed sterrekundiges dat hierdie vreemde materie sowat vyf keer meer massief is as al die galaksies en warm gas in 'n swerm tesame. Sterrekundiges het geen idee wat hierdie misterieuse materie is nie en noem dit donker materie omdat hulle dit nie kan sien nie. Hierdie donker materie word nie net in galaktiese swerms aangetref nie, maar is deur die ruimte versprei.

Die galaktiese swerm genaam Abell 2218. Elke ligpuntjie is 'n sterrestelsel.

As jy aandagtig na die beeld van die galaktiese swerm Abell 2218 kyk, kan jy, bykomend tot die galaksies waaruit die swerm bestaan, dun boë sien. Dit is beelde van vergeleë sterrestelsels agter die swerm wat deur die materie in die swerm verwring word. Die galaktiese swerm dien as 'n reuse-lens wat die lig afkomstig van die veraf sterrestelsels buig en verwring. Daardie verre galaksies is nie regtig so snaaks gevorm nie en is gewoonlik ellipties of spiraalvormig. Hulle lyk net so weens die lens-effek.

Materie buig lig, net soos 'n lens dit doen, maar die effek is baie swakker, anders sou 'n flitslig se ligstrale gebuig gewees het. Wanneer materie lig buig, noem sterrekundiges daardie materie 'n gravitasielens. Galaktiese swerms is uitstekende gravitasielense omdat hulle so enorm is. Die eintlike lens-effek word nie deur die galaksies of die warm gas in die swerm veroorsaak nie, maar deur die onsigbare donker materie in die swerm.

Aktiwiteit: Gravitasielens uit 'n wynglas

Let wel: Hierdie aktiwiteit kan as uitbreiding gedoen word as jy besluit om bostaande inhoud oor donker materie met leerders te behandel. Dit val egter buite die voorskrifte van die KABV en is net as 'n opsionele uitbreiding ingesluit. Hierdie aktiwiteit kan individueel gedoen word, maar as daar nie genoeg wynglase vir die hele klas is nie, kan leerders in klein groepies werk en in die groep beurte maak om die aktiwiteit te doen. Dit kan soms nogal moeilik wees om die ringe en boë duidelik te sien. Gebruik dus eerder 'n helderrooi as 'n swart pen. Dit kan dalk ook help as leerders een oog toemaak en net een oog gebruik om die ringe en boë wat gevorm word, waar te neem.

In hierdie aktiwiteit gaan jy ondersoek hoe 'n wynglas soos 'n lens optree en lig buig. Donker materie in die heelal tree ook soos 'n lens op en buig die lig van vergeleë sterrestelsels sodat hul afbeeldings soos ringe of boë lyk. Terwyl die wynglas die lig weens refraksie buig, buig donker materie die lig omdat dit massa het en word dus 'n gravitasielens genoem.

MATERIALE:

  • wynglas
  • papier (grafiekpapier indien moontlik)
  • rooi pen/merker
  • water

INSTRUKSIES:

  1. Maak 'n groot kol op die grafiekpapier met die rooi merkpen.
  2. Plaas die wynglas op die grafiekpapier en kyk direk deur die wynglas af na die papier. Let op hoe dit die rooster van die grafiekpapier verwring.
  3. Plaas die wynglas presies op die kol en kyk direk deur die wynglas af na die papier. Teken jou waarnemings hieronder aan.
  4. Beweeg die wynglas effe heen en weer en op en af op die papier en teken aan wat jy waarneem.
  5. Herhaal stap 3 en 4, maar hou dié keer die glas sowat 3 cm bo die papier. Teken aan wat jy waarneem.
  6. Gooi 'n bietjie water in die wynglas en herhaal stap 5. Teken aan wat jy waarneem.

Let wel: As die kol direk onder die wynglas is, behoort leerders 'n ring te sien. As dit nie direk onder die wynglas is nie, sal hulle boë sien.

Vra leerders die volgende vrae:

  1. Wat het jy waargeneem toe die wynglas direk bokant die kol was?

    Rooi ring.

  2. Wat het jy waargeneem toe die wynglas nie direk bokant die kol was nie?

    Rooi boë.

  3. Wat gebeur wanneer jy die wynglas na links en regs beweeg?

    Die boë beweeg. As jy die glas links beweeg, verskyn die boog aan die regterkant, en as jy die glas regs beweeg, verskyn die boog aan die linkerkant.

  4. Gegrond op jou waarnemings hier, wat kan jy sê oor die oriëntasie van die galaktiese swerm Abell 2218, getoon in die laaste afbeelding? Is dit in lyn met die vergeleë sterrestelsels of wyk dit effe af?(Wenk: het jy boë of 'n ring gesien?)

    In die prent hierbo kan jy dowwe boë in die afbeelding sien. Dit beteken dat die gravitasielens en die galaksies in die agtergrond nie perfek in een lyn kan lê nie, anders sou jy 'n ring gesien het.

Die waarneembare heelal

Hoe groot is die heelal?

Leerders hoef nie die struktuur van die heelal in terme van filamente en leegtes te ken nie. Dit word as uitbreiding ingesluit. Leerders moet egter weet wat met die waarneembare heelal bedoel word.

Daar is 'n fout in die KABV-dokument waar daar verkeerdelik genoem word dat die grootte van die waarneembare heelal 28 miljard ligjaar is. In der waarheid is die grootte van die waarneembare heelal sowat 93 miljard ligjaar, wat met 28 miljard parsek ooreenstem. 'n Parsek is eenheid van afstand wat in sterrekunde gebruik word en is gelyk aan sowat 3,1x1013 km, of sowat 3,3 ligjaar.

Let daarop dat die waarneembare heelal dié deel is wat sigbaar is vanaf die Aarde; dit is nie die hele heelal nie. Die heelal se grootte is onbekend en dit kan oneindig groot wees. 'Oneindig groot' is 'n moeilike begrip vir die meeste leerders en dit is doelbewus uit hierdie teks gelaat. Oordeel self of dit gepas sal wees om met jou klas op die grootte van die nie-waarneembare heelal uit te brei.

Op megaskaal lyk die heelal soos 'n reuse-badspons. Die galaktiese swerms word in dun mure gerangskik wat filamente genoem word. Tussen die filamente is reuse-holtes wat baie min sterrestelsels bevat en dus leegtes genoem word.

Hierdie rekenaargegenereerde grafika beeld 'n skyf van die sponsagtige struktuur van die heelal uit. Al die sterrestelsels lê langs die dun mure, die sogenaamde filamente. Die donker gebiede toon die leegtes waar daar geen sterrestelsels is nie.

Sterrekundiges skat dat die heelal sowat 13,7 miljard jaar oud is. Dit laat jou dalk vermoed dat jy voorwerpe so ver weg as 13,7 miljard ligjaar in alle rigting kan sien. As jy 'n sfeer met 'n radius van 13,7 miljard ligjaar rondom die Aarde sou kon trek, met die Aarde in die middel, sou die oppervlak van die sfeer die grens voorstel van hoe ver lig na die Aarde toe kan beweeg in 13,7 miljard jaar. Die oppervlak sou die rand van die waarneembare heelal soos gesien vanaf die Aarde voorstel. Jy sou dus aanneem dat die deursnee van die waarneembare heelal 27,4 miljard ligjaar (2 keer 13,7) is.

Die grootte van die heelal.

Maar jy sal in werklikheid verkeerd wees. Sterrekundiges skat die grootte van die waarneembare heelal op sowat 93 miljard ligjaar in deursnee, wat baie, baie groter is. Die rede waarom dit soveel groter is as wat verwag word, is omdat die heelal uitdy en sterrestelsels al verder van die Aarde wegbeweeg soos die afstand tussen hulle groter word. Dus kan ons sterrestelsels sien wat nou baie ver weg is omdat, toe hulle hul lig uitgestraal het, hulle nader aan die Aarde was. Die grootte van die heelal, wat gebiede insluit wat te ver van die Aarde is vir ons om nou te sien, is onbekend.

Dy ons saam met die heelal uit?

Hier volg 'n demonstrasie wat jy kan doen om leerders te wys wat met die uitdyende heelal bedoel word.

Aktiwiteit: Die uitdyende heelal

Let wel: Dit is 'n demonstrasie wat leerders help om te visualiseer hoe die ruimte tussen die sterrestelsels uitdy. Dit is 'n eenvoudige 2D analogie van die werklike 3D situasie. In hierdie demonstrasie is die oppervlak van die ballon 'n tweedimensionele voorstelling van die ruimte en die sirkels op die oppervlak van die ballon stel galaksies in die ruimte voor. Soos die ballon opgeblaas word - wat die uitdyende heelal voorstel - neem die afstand tussen aangrensende sirkels toe, wat presies is wat met sterrestelsels in die uitdyende heelal gebeur.

MATERIALE:

  • een ballon
  • klein papiersirkels
  • gom

INSTRUKSIES:

  1. Knip klein papiersirkels uit en plak dit op die ballon. Elke sirkel stel 'n sterrestelsel in die heelal voor.
  2. Blaas die ballon halfpad op. Let op wat met die afstande tussen die papiersirkels gebeur.
  3. Blaas die ballon heeltemal op. Let op wat met die afstande tussen die papiersirkels gebeur.

Vra leerders die volgende vrae:

  1. Wat het met die afstande tussen die papiersirkels gebeur terwyl jy die ballon opgeblaas het?

    Soos die ballon stywer opgeblaas is, het die afstande tussen die sirkels toegeneem.

  2. Wat, dink jy, sal gebeur as jy die ballon nog groter kon opblaas? Die afstande tussen die sirkels sal nog verder toeneem.

  3. Wat stel die papiersirkels voor en wat stel die ballon wat opgeblaas word voor?

Die sirkels stel sterrestelsels voor en die ballon wat opgeblaas word die uitdying van die ruimte tussen hulle. Die ballon stel dus die uitdying van die heelal voor.

Lees interessante artikels oor die jongste ontwikkelinge in sterrekunde-navorsing op Space Scoop, 'n sterrekunde-webwerf. http://www.unawe.org/kids/

  • 'n Sterrestelsel, of galaksie, is 'n versameling van miljoene of miljarde sterre wat saam met gas en stof deur gravitasie byeengehou word.
  • Sterrestelsels het allerhande vorms en groottes.
  • Ons tuiste, die Melkweg, is 'n spiraalgalaksie wat sowat 200 miljard sterre bevat. Ons Son is net één van daardie sterre.
  • Naas die Son is Alpha Centauri, die helderste van die twee Wysersterre in die Suiderkruis-konstellasie, ons naaste ster.
  • Ligminute, ligure en ligjare word gebruik om afstande in die ruimte te meet omdat die afstande so enorm is.

    • 'n Ligminuut is die afstand wat lig in een minuut kan aflê.
    • 'n Liguur is die afstand wat lig in een uur kan aflê.
    • 'n Ligjaar is die afstand wat lig in een jaar kan aflê.
  • Daar is nog baie galaksies buite die Melkweg.
  • Sterrekundiges skat dat die grootte van die waarneembare heelal 93 miljard ligjaar in deursnee is.

Konsepkaart

Onthou dat jy ook jou eie aantekeninge by die konsepkaarte kan voeg om hulle uit te brei en te verpersoonlik.

Onderwyser se weergawe

Hersieningsvrae

Wat is die naam van ons tweede naaste ster? Hoe ver weg is dit? [2 punte]


Proxima Centauri. 4,24 ligjaar weg.

Wat is die naam van ons tweede naaste maklik sigbare ster? Is dit regtig net een ster? [2 punte]



Alpha Centauri. Alpha Centauri is in werklikheid 'n meervoudige sterstelsel wat die sterre Alpha Centauri A en B bevat wat naby mekaar wentel. Met die blote oog lyk dit of die twee sterre een is. Daar word vermoed dat Proxima Centauri ook 'n lid van hierdie sterstelsel is, maar dit is verder weg van die ander twee sterre.

Wat is die definisie van 'n ligjaar? [2 punte]


'n Ligjaar is die afstand wat lig in een jaar aflê.

Wat is 'n galaksie of sterrestelsel? [3 punte]



'n Galaksie is 'n enorme versameling sterre, stof en gas wat deur gravitasie bymekaargehou word. 'n Tipiese galaksie bevat honderdbiljoene sterre.

Waar is die Son in die Melkweg geleë? [2 punte]


Dit lê in die Orion-spiraalarm, halfpad weg van die middelpuntvan die galaksie.

Hoeveel sterre is daar in ons Melkweg? [1 punt]


200 miljard.

Noem die vier hooftipes galaksies. [4 punte]



Elliptiese galaksies, spiraalgalaksies, spiraalbalk-galaksies en onreëlmatige galaksies.

Watter soort galaksie is die Melkweg? [2 punte]


Die Melkweg is 'n spiraalbalk-galaksie.

Teken die Melkweg soos van bo en van die kant af gesien. Merk die posisie van die Son op albei afbeeldings. Sluit die volgende byskrifte in: spiraalarm, bult, skyf. [8 punte]











Leerders moet die spiraalvorm van die galaksie van bo af teken. Die presiese posisie van die arms is nie belangrik nie, maar leerders moet die posisie van die Son aan die rand van een van die arms, Orion, toon. Van die kant moet leerders 'n plat skyf teken met 'n bult in die middel en hulle moet die posisie van die Son aan die een kant van die skyf toon.

Hoekom lyk dit asof die Melkweg 'n spatsel melk of 'n sterpad deur die lug is? [2 punte]




Die Melkweg is 'n plat skyf en wanneer jy saans na die band van die Melkweg oor die hemelruim kyk, kyk jy in werklikheid met die vlak van die skyf van die galaksie langs na die middelpunt waar die sterre baie dig is.

Wat is 'n galaktiese groep? [2 punte]


'n Versameling galaksies wat deur gravitasie bymekaargehou word.

Wat is die naam van die galaktiese groep waarvan die Melkweg 'n lid is? [1 punt]


Plaaslike Groep

Wat is 'n galaktiese swerm en 'n superswerm? [2 punte]




'n Galaktiese swerm is 'n versameling van 50 of meer galaksies wat deur gravitasie bymekaargehou word. Galaktiese swerms kom dikwels saam en vorm groter strukture wat superswerms genoem word.

Hoe groot is die waarneembare heelal? [1 punt]


Die grootte van die waarneembare heelal is 93 miljard ligjaar in deursnee.

Bonusvraag: Hoe lyk die heelal op megaskaal? Noem die twee soorte strukture waaruit die heelal op megaskaal bestaan. [2 punte]




Die heelal bestaan uit dun filamentmure wat die galaksies, gas en stof bevat. Tussen die filamente is leë holtes wat leegtes genoem word.

Totaal [34 punte]

Totaal met uitbreiding [36 punte]