Forskellen på kometer, asteroider og meteorer og andre spørgsmål – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Astrofysik > Forskellen på kometer,...

28. september 2010

Forskellen på kometer, asteroider og meteorer og andre spørgsmål

Hej Malte Olsen
Hvad er forskellen på kometer, asteroider og meteorer?
Hvad består sorte huller af? Hvor forekommer tyngdekraften henne på objekter? Kommer den fra midten af objektet, fra overfladen eller fra hele objektet?

Det var mange spørgsmål i en mail, men jeg søger at give et svar alligevel.

Det lille billede fra forrige side viser et sort hul der trækker masse over fra nabostjernen (Centaurus A).

Med venlig hilsen

 

Man bruger betegnelsen komet om en genstand i rummet, som i den del af deres bane, hvor de er tættest på solen ofte ses med en tydelig hale.

De kendte kometer består af en kerne af en forholdsvis lille klump af "beskidt is" (typisk nogle få km på hver led og ikke nødvendigvis kugleformet); en blanding af vand-is, sten, støv, grus og en smule organisk materiale (som dog ikke er af biologisk oprindelse). Kometens koma (atmosfære) og halen dannes ved at sollyset opvarmer isen, hvorved vanddamp, vand, støv mm. frigøres, og bliver synlige når de belyses af solen. Denne fordampning gør at man ser dampen og støvpartiklerne som en gigantisk kugle hvoraf en del "blæses" i en retning væk fra solen af solvinden og trykket fra sollyset.

Kometens indefrosne gasser ioniseres af strålingen fra solen, hvorved kometen får yderligere en hale bestående af svagt lysende ioniseret gas.

Denne hale ses ofte at krumme en anelse fordi partiklernes hastigheder aftager som funktion af afstanden fra Solen (Keplers lov). Desuden frigøres indefrosne gasser som CO2, HCN og NH2 og gasserne ioniseres af strålingen fra solen, hvorved kometen får yderligere en hale bestående af svagt lysende ioniseret gas.  Denne ion-hale er i modsætning til gas og støv-halen lige, idet den følger magnetfeltlinierne fra Solens magnetfelt.

Man bruger betegnelsen en asteroide om en småplanet i bane om solen, mest hyppigt i området mellem Mars og Jupiter, men der er også en mindre gruppe, som kommer nær Jorden og en mindre klasse i kredsløb om Jupiter. Asteroider kan være meget store (mange km), og er normalt i hovedsagen metal (mest jern og nikkel) og sten, men de kan også indeholde is, metal og gasser.

Man bruger betegnelsen en meteor, om det man også kalder et stjerneskud

Det er et himmellegeme som når ind i jordens atmosfære og ofte fordamper (det lysende spor) på grund af den opvarmning, der kommer ved gnidning med atmosfæren. Kommer der dele helt ned på Jordoverfladen (eller for eksempel til Mars eller Månen) kaldes det en meteorsten eller meteorit. Disse sidste har fået stor opmærksomhed i forskningen, fordi man gennem detaljerede studier kan lære, hvordan sammensætningen var af de stoffer, der i sin tid dannede solsystemet. De findes med metal og sten-indhold samt kombinationer heraf - og i enkelte af dem finder man endda kulstof og aminosyrer. Meteorer kan have hastigheder i forhold til jorden på 150.000 km/time.

En meteor er et himmellegeme, som når det kommer ind i jordens atmosfære, ofte fordamper på grund af den opvarmning der kommer ved gnidning med atmosfæren.

Den største meteorsten som rammer jorden på en gennemsnitlig dag, er ca. 40 cm i diameter, tilsvarende om året op til 4 m. Større meteorsten kan lave ret store skader sammenlignelig med de skader, der dannes af kraftige bomber i atom- og brintbombe-størrelse. 

I princippet kunne man godt tænke sig, at vi mødte en meteor, som kunne udslette størstedelen af livet på jorden. Det mener man er sket flere gange i jordens historie, og man kender gamle meteorkratere med en diameter på op til 300 km på jorden - et eksempel er Vredefort krateret i Sydafrika, hvor meteoren er beregnet til at have haft en diameter på ca. 10 km. Det er dannet for ca. 2 milliarder år siden (Yucatan krateret som danner Karibien er ca. 200 km bredt og 65 millioner år gammelt). Der kendes også meget store kratere på månen og på de øvrige stenplaneter.

Hvor store/tunge er kometer gennemsnitligt (dem der har en mulighed for at ramme jorden)?
Det er beskrevet ovenfor, de store er ikke talt med i gennemsnittet, for det er forhåbentlig en sjælden vare.

Kommer kometer fra alle retninger af rummet?
De fleste kometer vi ser i nærheden kommer ind imod solen og delvis imod jordens hastighed. Der findes udenfor Plutos bane et bælte med sten, som kaldes Kuiperbæltet - Tilsvarende findes imellem Mars og Jupiter et bælte der kaldes asteroidebæltet. Det er områder med en masse store og små sten, isklumper, og også nogle med en overflade ligesom kulholdige meteoritter og metalmeteoritter; de bevæger sig alle i baner om solen svarende til planeterne. De forstyrres begge af planeternes vekslende tyngdekraft, af og til trækkes objekter ud af bælterne, så de får lange baner i solsystemet, og de kan altså ramme Jorden, for så vidt både ude og indefra.

Lever sorte huller for altid?
Det formodes at store sorte huller er stabile, mens mikrohuller forsvinder omgående af sig selv.

Hvad består sorte huller af?
Sorte huller en masse, som er så stor, at stoffet falder sammen under indvirkning af stoffets egen tyngdekraft. Der vil være et stort tyngdefelt udenom, og hullet vil søge at trække alt stof i nærheden ind, og dermed blive tungere (større). Tyngden er så stor at selv lys trækkes ind i hullet. Man kender en del sorte huller i rummet, og man mener, at der sidder et enormt sort hul i mælkevejens centrum, og holder sammen på mælkevejen, så det kredser vi altså alle om. Se også:

Hvor forekommer tyngdekraften henne på objekter? - kommer den fra midten af objektet, fra overfladen eller fra hele objektet?
Tyngdekraften skyldes massen af hele objektet. Den virker som om den kommer fra objektets tyngdepunkt. For kugleformige genstande som jorden er tyngdepunktet og centrum sammenfaldende.
 
Er Superstrengteorien en vedholdende teori?
Superstrengteorien er en teori, som indtil videre ikke kan sammenlignes med eksperimenter/observationer, så det er alt alt for tidligt at sige om den er vedholdende.

- Er der andre teorier, der kombinerer kvantemekanik med relativitetsteori?
Ja, teorien/modellen for de kendte partikler - den såkaldte standardmodel -  kombinerer kvantemekanik og relativitetsteori. Hvis man med 'relativitetsteori' også mener 'almen relativitetsteori', der inkluderer tyngdekraften, så er det mere småt med egentlige sammenhængende teorier. Blot har man modeller og ideer, som næppe fortjener ordet 'teori'. Der findes også en saakaldt 'supergravitationsteori', som er en almindelig relativistisk kvantefeltteori som er en staerk kandidat.

Ville lysets hastighed formindskes i et vaccum?
Nej, lyshastigheden er størst i vakuum og altid lavere i stoffer. Det er derfor man kan lave linser. I stoffer kan lyshastigheden godt være f.eks. det halve eller endnu mindre end lyshastigheden i vakuum.

Se også: http://www.nbi.ku.dk/spoerg_om_fysik/fysik/lyshastigheden/

Ifølge Newton er alt i konstant bevægelse eller konstant stilleståenhed medmindre det påvirkes af en kraft. Men når man så ser på hvordan organismer tilsyneladende bevæger sig frit på jorden, så må de vel også blive påvirket af en kraft. fx. når et menneske svinger en hockeystav mod en puk, så skal der altså en kraft til at få armen til at bevæge sig og videre ned til stokken. Hvor stammer den kraft der gør at vi tilsyneladende kan bevæge os frit omkring fra? Det er vel ikke hjernen der udsender den kraft?

Newton siger, at et legeme der ikke påvirkes af kræfter enten ligger stille, eller bevæger sig i en ret linje med konstant hastighed. Når man slår med en stav, giver vore muskler den nødvendige kraft til at få staven i sving. Næsten alle kroppens muskler deltager. Hvis man svinger på glat is uden skøjter i almindelige sko, er der alle chancer for, at man falder fordi kraften til slaget (aktion) skal have en tilsvarende reaktion, og den skal leveres fra fødderne på isen, og det kan de ikke hvis gnidningen er for lille.  Musklerne får deres energi fra den mad vi spiser (forbrændingen). Hjernens deltagelse består i at planlægge og koordinere bevægelsen. Når vi går, er det helt det samme, musklerne leverer arbejdet, og de nødvendige kræfter, maden giver energien. Hvis man løber op på en lang stejl bakke, er det jo fødder og ben man bliver træt i ikke hovedet.
 
Er det udelukkende afgørende af tyngdekraften hvordan universets "død" vil se ud? - I så fald er der ikke mulighed for at andre ting kunne spille en rolle?

Der er principielt flere muligheder. Hvis universets samlede stofmængde vejer tilstrækkeligt meget vil tyngdekraften efterhånden stoppe den ekspansion, som sker nu, hvor galakserne flyver væk fra hinanden. Derefter vil tiltrækningen give galakserne fart på indad indtil alt stof bliver trykket sammen, det kan så måske give et nyt Big Bang. Hvis der ikke er tilstrækkelig masse i universet fortsætter galakserne udad. Der bliver længere og længere imellem dem. Så kender vi ikke udfaldet. For tiden er teorien ud fra vort delvise kendskab til universets masse, at ekspansionen ikke vil stoppe, fordi der ikke er tilstrækkeligt stof (masse) i universet og fordi der tilsyneladende optræder en frastødende kraft på meget store afstande. Der er altså andre faktorer i spillet end tyngdekraften, men den er givetvis en vigtig spiller.

Se også:

Håber næstsidste spørgsmål er forståeligt.
 
Med Venlig Hilsen,
S B

Spørgsmålene er besvaret af Per Hedegård, Morten Bo Madsen og Malte Olsen