Mindennapok tudománya

Átírás

1 A borítón látható képek: Abráziós kapuk az Atlanti-partvidéken (Algarve, Portugália); Csillagászati óra, Orloj részlete (Prága, Csehország); Matterhorn (Pennini-Alpok Svájc és Olaszország határán); Nagy-Korallzátony (Ausztrália) Mindennapok tudománya

2 előszó Szerző: Sáriné Dr. Gál ErZSéBEt LeKTOrOK: Bába Károly középiskolai tanár Sándor József középiskolai tanár Dr. Sümeghy Zoltán egyetemi adjunktus Az OH által kirendelt szakértők: Király Ildikó Dr. Klicasz Szpirosz Dr. Szenyéri Zoltán Felelős szerkesztők: Műszaki szerkesztők: Korrektor: Képek: Ábrák: Illusztrációk: Térképek: Borítóterv és layout: Első kiadás Bába Károly Erdei András Gábor Szabóné Mihály Hajnalka Botos Tamás (Vintézis Kreatív Stúdió) Szekretár Attila Bondár Edit Nemzetközi képügynökségek Tóth Róbert Falcione Sarolta Dimap Bt. Botos Tamás (Vintézis Kreatív Stúdió) Kiadói kód: MX-725 Tankönyvi engedélyszám: TKV/4408 5/2013 ( ) Kerettanterv: 51/2012. (XII.21.) számú EMMI rendelet 3. melléklet ( ), 4. melléklet ( ), 5. melléklet ( ), 6. melléklet (6.3.6.) Tömeg: 533 g Terjedelem: 152 oldal (18,62 ív) Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítást, a mű bővített, illetve rövidített változata kiadásának jogát is. A kiadó írásbeli engedélye nélkül sem a teljes mű, sem annak része semmilyen formában nem sokszorosítható. MIérT TAnuLd? MIérT SzereSd Meg? M iről tanultatok a korábbi földrajzórákon? Megismerkedtetek a távoli kontinensek és Európa természeti adottságaival, jellegzetes országaival, lakóinak életmódjával, gazdasági életével. Részletesen foglalkoztatok a Kárpátmedence és benne hazánk földrajzával. Láttátok azt is, hogy az ember a természeti adottságok hasznosítása során jelentősen átalakította, és ma is alakítja környezetét, gyakran veszélyeztetve a természet törékeny egyensúlyát. Ez a tankönyv a távolról közelre alapelvet követve a kozmikus környezetünktől jut el egészen lakókörnyezetünkig. A könyv fejezetei olyan ismeretanyagot közvetítenek, amellyel el tudtok igazodni a Földön zajló természeti és részben a társadalmi folyamatokban is, térben és időben egyaránt. Amikor a jelenségeket, folyamatokat összefüggéseikben vizsgáljuk, nemcsak a földrajz, hanem más tantárgyak keretében megszerzett ismereteitekre is építünk. Kiemelten foglalkozunk a környezeti kérdésekkel, és tőletek is környezettudatos magatartást várunk. Szeretnénk, ha a tankönyv tovább növelné érdeklődéseteket a földrajz iránt. Rendkívül sokszínűek és a szöveggel szoros kapcsolatban állnak a kötet magyarázó rajzai, térképvázlatai, ábrái és fotói éppen azért, hogy elősegítsük a szöveg megértését, tanulhatóságát és a bemutatott jelenségek felismerését a valóságban. Felhívjuk figyelmeteket a tananyagon túlmutató érdekességekre, a projektfeladatokra, az egyszerű eszközökkel elvégezhető kísérletekre, a mindennapi életünket is érintő kérdésekre! A tankönyvön kívül más forrásból is bővíthetitek földrajzi ismereteiteket: olvassatok szakfolyóiratokat és szakkönyveket, lexikonokat, enciklopédiákat! Kísérjétek figyelemmel a rádió és a televízió hír- és ismeretterjesztő műsorait! Megfelelő körültekintéssel az internet is sok és hasznos ismeretet nyújt. Ehhez a tudományos igényességgel készült honlapok ajánlásával nyújtunk segítséget. Legyen mindennapi segítőtársatok az atlasz az iskolai és az otthoni felkészülésben egyaránt! Bízunk abban, hogy ha jól megértitek, akkor meg is szeretitek ezt a rendkívül sokoldalú tájékozottságot nyújtó tantárgyat! Ennek reményében ajánljuk e tankönyvet. Tanulmányaitokban sok örömet és jó eredményeket kíván a Szerző és a Kiadó ISBN Maxim Könyvkiadó, Szeged 5

3 TÁjéKOzÓdÁS A TAnKönyvBen TArTALOM HOgyAn HASznÁLd? A tankönyvben szerves egységben jelenik meg az érdeklődés felkeltése és az ismeretek közlése. A leckék minden esetben valamilyen érdekes, az adott lecke egészére ráhangoló történettel vagy probléma leírásával kezdődnek. A bevezető gondolatokat kutatásra bíztató kérdés vagy feladat zárja. A tananyag rövid összefüggő tartalmi egységekből épül fel, melyekhez a legtöbb esetben képi elem, ábra vagy fotó kapcsolódik. Az egyes gondolati egységek közben gyakran adódik megválaszolható kérdés, illetve feladat. A tananyaghoz kapcsolódó kiegészítő olvasmányokat színes, halvány háttérrel különböztetjük meg. A szövegben a félkövér betűs kiemeléseket összeolvasva megkaphatjuk az adott tananyag tartalmi összefoglalóját. A tankönyvben található szakkifejezések, a könnyebb áttekinthetőség kedvéért, a kötet végén is szerepelnek azzal az oldalszámmal együtt, amelyen az adott kifejezés a legalaposabban van kifejtve. Iránytű jelöli a térképismeretet gyakoroltató példákat. A képekhez tartozó magyarázat dőlt betűvel olvasható Valós és látszólagos mozgások Hány óra van? Mi csak az egyik oldalát látjuk II. FejezeT: TérKéPéSzeT 7. Tájékozódás a földi térben A legrészletesebb térkép méretaránya 1: Útitársunk, a térkép (Gyakorlati óra) A távérzékelés térhódítása III. FejezeT: KőzeTBurOK 11. Utazás a Föld középpontja felé Tutajok a tűzóceánon Kileng a szeizmográf A gigászi kazán Emelkedik, de hogyan? A szüntelenül változó földfelszín Csillogó sokféleség szigorú rendszerben A Föld kincsei A Föld és az élet fejlődése I. A kezdetektől A Föld élő bőre 1. A leckék végén az otthoni megoldásra javasolt feladatokat gyűjtöttük össze. 6 néhány esetben projektfeladat zárja a leckéket, melyek egyéni vagy csoportos feldolgozása gondos tanári szervezés és segítség mellett hozhat kellő eredményt A Föld és az élet fejlődése II. napjainkig egérmutató piktogrammal jelöljük a digitális kompetenciát igénylő kutatási feladatokat. Kérdőjel hívja fel a figyelmet a gondolkodtató kérdésekre. Projekt feladatok I. FejezeT: CSILLAgÁSzAT 1. A misztikus elképzelésektől a modern kozmológiáig Galaxis útikalauz Nagyobb és kisebb égitestek a Nap családjában... Iv. FejezeT: LevegőBurOK 22. Mi van a levegőben? Erőművünk, a Nap Megnyílnak az ég csatornái Honnan fúj a szél? Borús égbolt, derült égbolt A szelek szárnyán Érdemes néha egy-egy pillantást vetni az égre Ahol a szél és a csapadék az úr A veszélyeztetett védőburok... v. FejezeT: vízburok 31. A Föld hatalmas víztömege A mindig mozgó tenger Édesvíz a felszín alatt Édesvíz a felszínen A csodálatos föld alatti világ Felszínformálás a porondon Felszínformálás a színfalak mögött Felbecsülhetetlen kincsünk Az ivóvíz semmi mással nem pótolható! vi. FejezeT: FöLdrAjzI övezetesség 40. Az egyenlítőtől a sarkokig A Föld legcsapadékosabb és legszárazabb helyei Az éghajlat által meghatározva A problémák továbbgyűrűznek A forró övezet szomszédságában Ahol a tengertől való távolság a meghatározó A hideg övezet szomszédságában Műtájak és tájpusztulás Az éjféli nap és a nappali sötétség területei Ahol a magasság a meghatározó... vii. FejezeT: népesség- és TeLePüLéSFöLdrAjz 50. Napról napra egyre többen A mérhető zsúfoltság Nem vagyunk egyformák Mindenki lakik valahol Túl sok már a városlakó?... FüggeLéK Szakkifejezések listája

4 I. CsIllagászat a misztikus elképzelésektől a modern kozmológiáig 1. Nag y öncöl Sá júl. sg jún. Ki c. máj. ápr. ncö l ö G ny rká febr. má r Földtörténeti szempontból egy pillanattal ezelőtt még ősemberek üldögéltek a tűznél, és rácsodálkoztak az égbolton a fényes pontok sokaságára. Manapság a városokból már alig látni a csillagokat, akkora mértéket öltött a fényszennyezés. Legelőször a csillagászoknak tűnt fel, hogy nem tudnak észlelni, pedig éppen az égitestek megfigyelése vezetett azokhoz az ismeretekhez, amiknek a mai tudományos és technikai színvonalat köszönhetjük. Mely területek csatlakoztak hazánkban a csillagoségbolt-park programhoz?. p Tejút t. jan. Cepheus sze Cassiopeia aug. Sarkcsillag ok t. nov. de c A csillagképeket valójában egymástól eltérő távolságban lévő csillagok alkotják keresd meg az ábrán feltüntetett csillagképeket az éjszakai égbolton! Ptolemaiosz geocentrikus világképének későbbi ábrázolása 8 AZ ÉGBOLT érdekes és változatos jelenségei már az ősember figyelmét is felkelthették, babonás félelemmel és csodálattal tekinthetett rájuk. Később az emberek már rendszeres megfigyeléseket is végeztek az égbolton, bizonyos csillagok felkeléséhez vagy eltűnéséhez kötve a fontos mezőgazdasági munkák kezdetét. A csillagismeret bővülése során az egymás közelében látható fényesebb csillagokból alakították ki a csillagképeket, elhatárolásukra jelképes alakokat képzelve az égre. A csillagképek közül különösen azok voltak szembeötlőek, amelyek mindig a látóhatár fölött tartózkodnak. Ilyenek az északi égbolton a mi földrajzi szélességünkön például a Nagy Medve és Kis Medve, melyek felismerése megkönnyíti az északi pólus kijelölését is. Hét-hét legfényesebb csillaguk alkotja a négy kerékből és a rúdból álló Nagy Göncölt, illetve a Kis Göncölt. A Sarkcsillag a Kis Göncöl legfényesebb csillaga. Az ősmagyarok mondavilágában Göncöl egy híres csodatevő táltos, félisten volt, aki az emberek közt járva mindenkit meggyógyított, titkos és rejtett dolgokat ismert, beszélni tudott a fákkal és a madarakkal. Egyszer, amikor eltört a szekere rúdja, kérlelte az embereket, hogy segítsenek, de senki nem segített neki. Ezért Göncöl haragosan a lovak közé csapott, és a szekéren fölrepült az égbe. Azóta jár körbe a Sarkcsillag körül Göncöl görbe rúdú szekerén. Az ókori csillagászat fejlődése Görögországban érte el a tetőpontját. A görög gondolkodók nem elégedtek meg az égi jelenségek puszta rögzítésével, hanem keresték az okokat, összefüggéseket, és következetesen alkalmazták az alapvető geometriai törvényeket is. Arisztarkhosz (Kr. e ) görög tudós mérései és számításai segítségével arra a következtetésre jutott, hogy a Föld- nek kell a Földnél lényegesen nagyobb Nap körül keringenie. Ismerte Arisztarkhosz napközéppontú világképét Ptolemaiosz is (Kr. u ), aki mégis a geocentrikus (földközéppontú) világképet fogadta el és fejlesztette tovább. Eszerint a világegyetem központjában a mozdulatlan Föld helyezkedik el, amely körül a Nap, a Hold és a többi bolygó kör alakú pályán mozog. Európában a késő középkorig a csillagászat jóformán semmit sem fejlődött, az egyház csak a geocentrikus világképet fogadta el. A 15. század elejétől meginduló nagy földrajzi felfedezések során a hajósok azt tapasztalták, hogy észleléseik és a földközéppontú világkép alapján készített bolygótáblázatok adatai nem esnek egybe. Feltehetően a jobb bolygótáblázatok készítésének igénye miatt kezdett el foglalkozni Kopernikusz ( ) lengyel csillagász a bolygómozgások Kopernikusz heliocentrikus világképének tanulmányozásával. Arisztarkhosz későbbi ábrázolása felfogásához visszatérve a heliocentrikus (napközéppontú) világképet fejlesztette tovább. Tanai kimondták, hogy a bolygók (köztük a Föld is) kör alakú pályán keringenek a Nap körül. Elméletét részletes számításokkal próbálta alátámasztani, mégsem tudott a bolygók helyzetére a régieknél jobb előrejelzéseket adni, mert ragaszkodott a körpályákhoz. Hasonlítsd össze a geocentrikus és a heliocentrikus világképet! Kepler első törvénye szerint a bolygók ellipszis alakú pályán keringenek, amelynek egyik gyújtópontjában a Nap áll. Ezért a bolygóknak a Naptól való távolsága állandóan változik a napközel és a naptávol szélsőértékei között. Kepler első törvénye A második törvény azt mondja ki, hogy a Napot és a bolygót összekötő vezérsugár egyenlő idők alatt egyenlő területet súrol; azaz a bolygók keringési sebessége napközelben nagyobb, mint naptávolban. vezérsugár t1 A1 A2 t2 A1 = A2 t1 = t2 Galileo Galilei Johannes Kepler A CSILLAGÁSZAT FEJLŐDÉSÉBEN hatalmas lépést tett Galilei ( ) olasz csillagász, természettudós és matematikus. Az égbolt tanulmányozására távcsövet használt, és az eredményeiről írásos műveiben is beszámolt. Maga készítette lencsés távcsövével felfedezte a Jupiter négy holdját, a Vénusz fényváltozásait, a napfoltokat és a Nap forgását, megfigyelte a Hold felszínét. Továbbfejlesztette a heliocentrikus világképet: a Jupiter holdjainak keringéséből azt a következtetést vonta le, hogy a Napon kívül más keringési központ is lehetséges. Kepler ( ) kiváló német matematikus egyértelműen a heliocentrikus világképet fogadta el, és eljutott ahhoz a rendkívüli horderejű felfedezéshez, hogy a bolygók keringési pályájának alakja nem kör, hanem ellipszis. Később Newton bizonyította be, hogy a bolygók Nap körüli keringését gravitációs kölcsönhatásuk okozza. Fogalmazd meg kepler törvényeit és következményeit a bolygómozgásra! Kepler második törvénye A harmadik törvénye a bolygók keringési ideje és a Naptól való távolságuk közötti összefüggést határozza meg: minél távolabb van egy bolygó a Naptól, annál hosszabb a keringési ideje. T3 a3 T2 a2 a1 T1 T2 = állandó a3 Kepler harmadik törvénye 9

5 I. CsIllagászat A távcső felfedezésével összemérhető lökést adott a csillagászat fejlődésének a színképelemzés a 19. század végén. A módszer azon alapul, hogy az egyes anyagok más-más színű fényt sugároznak és nyelnek el. A színképből következtetni lehet a csillag anyagi összetételére, felületi hőmérsékletére és ezzel összefüggő abszolút fényességére, a bolygók légkörének összetételére, hőmérsékletére. Kiderült az is, hogy a világegyetem tágul (a galaxisok egymástól való távolodása miatt a galaxisok színképvonalai vöröseltolódást mutatnak), és az egész világegyetem ugyanazokból az anyagokból épül fel, mint Földünk. Színképelemzéssel állapították meg, hogy a Naphoz legközelebbi csillag, a Proxima Centauri a csillagfejlődés vörös törpe állapotában van A 20. század új fejezetet nyitott a világegyetem megismerésében. Kifejlesztették a csillagászati fotográfiát, megszületett a rádiócsillagászat (az univerzumban keletkezett rádióhullámok vétele) és speciális ága, a radarcsillagászat: a vizsgált csillagászati értelemben közeli égi objektum felé rádióhullámokat irányítanak, és a visszaérkező hullámokat elemzik. A földi és az űrbe telepített rádióteleszkópok együttes mérései sok eredménnyel gazdagították ismereteinket. keresd meg a google Föld segítségével az obszervatóriumot puerto ricóban, ez segít elképzelni óriási méretét! A világ legnagyobb (305 m átmérőjű) egytányéros rádió- és radarteleszkópja Areciboban (Puerto Rico) üzemel A műhold a Föld (vagy más bolygó, hold) körüli pályán keringő mesterséges égitest. A műholdak megfigyeléseket végeznek a meteorológiai előrejelzésekhez, helymeghatározási adataik segítik a közlekedést, lehetővé teszik járművek, szállítmányok nyomon követését, felmérik a környezetszennyezést, megbecsülik a termésmennyiséget, segítenek az ásványkincsek felkutatásában, biztosítják a telekommunikációt, és a térképezésnek is nélkülözhetetlen eszközei ben indult útjára az első magyar fejlesztésű műhold, a Masat 1. A bűvös kockánál alig nagyobb szerkezet a nagy méretű műholdak összes alapfunkcióját képes ellátni. A vezérlési, szabályozási és adatgyűjtési feladatot mikroszámítógépek végzik. A mesterséges bolygók elhagyják a Föld gravitációs terét, és a Nap körüli pályán keringenek. Ilyen űreszköz a Kepler-űrtávcső, melynek feladata a Naprendszeren kívüli exobolygók kutatása, az általa felfedezettek között több földszerű bolygó is lehet. A Kepler-űrtávcső nem tesz mást, mint újra és újra megméri nagyon pontosan a csillagok fényességét. Azt a parányi fényességcsökkenést regisztrálja, amelyet egy bolygó okoz a csillag fényében, amikor elhalad előtte. A több száz felfedezett bolygó többsége igen közel kering szülőcsillagához, így folyékony víz valószínűleg nincs rajtuk. De akadnak olyanok is, amelyek mérete és éghajlata a Földéhez hasonló lehet. A legújabb kutatások már az élet lehetőségeit is vizsgálják. A NASA marsi robotja, a Curiosity 2012-től kutatja a bolygón a víz és az élet nyomait (grafika) Az űrszondák is elhagyják a Föld gravitációs mezejét. Vannak közöttük olyanok, amelyek műholdakként keringenek vagy le is szállnak a bolygó vagy hold felszínére, mások csak elrepülnek mellettük. A Pioneer 10 és a Pioneer 11 űrszondák fedélzetén grafikus üzeneteket tartalmazó táblákat helyeztek el, hogy ha földön kívüli értelmes lények találnának rájuk, információt kaphassanak Földünkről és az emberiségről. mi a különbség a műhold és a mesterséges bolygó pályájában? mondj példákat a műholdak gyakorlati jelentőségére! Ismertesd az űrhajó, űrállomás és űrrepülőgép szerepét az űrkutatásban! Nemzetközi Űrállomás (ISS), a 21. század eddigi legnagyobb űrhajózási vállalkozása Az űreszközök fejlődésében igazi szenzáció volt, amikor először indult űrhajó emberrel együtt az űrbe. Jurij Gagarin orosz pilóta 1961-ben a Vosztok fedélzetén egyszer kerülte meg a Földet. Fontos esemény volt az űrkutatás történetében a holdra szállás 1969-ben: az égitesten az első lépést Neil Armstrong amerikai űrhajós tette meg. Az olyan műholdat, amelyen létfenntartó rendszer is működik, űrállomásnak nevezzük. A tartós súlytalanság állapotában nagyon sok fontos fizikai, biológiai és anyagtudományi kísérletet végeznek el rajtuk. Ismerd meg az Iss építésének szakaszait, részeinek feladatait az alábbi link segítségével! a grafikán azt is megnézheted, hogy az egyes részek melyik nemzethez tartoznak! Az űrkutatásban az Amerikai Egyesült Államok, Oroszország (Szovjetunió), Japán és az Európai Unió legfejlettebb országai járnak az élen. Az űrprogramba hazánk is be tudott kapcsolódni ban a Szojuz 36 űrhajó fedélzetén Farkas Bertalan magyar űrhajós indult a világűrbe, és végezte el kutatási feladatait a Szaljut 6 űrállomáson. Napjainkban elsősorban high-tech repülőgép-fedélzeti és űrtechnológiai berendezések kutatásával, fejlesztésével kapcsolódunk be az űrprogramba. A műszerek közül talán a legismertebb a Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetén a Pille elnevezésű sugárdózismérő magyar műszer, amelyet Charles Simonyi űrturista már kétszer tesztelt ben indult útnak az első űrrepülőgép, amely indításkor és a világűrben űrhajóként, leszálláskor a sűrű légkörben repülőgépként közlekedik. 1. miért az egyenlítő közeli Francia guyanában (kourou) működtetik a franciák az űrközpontjukat? 2. mi az űrszemét és miért veszélyes? 3. melyek a legújabb mars-kutató eszközök és eredményeik? gyűjtőmunkádat használd fel a nagybolygókkal foglalkozó tananyagnál! Az EUMETSAT meteorológiai műhold (grafika) ben indult útjára a Kepler-űrtávcső (grafika). A főtükör 1,4 méter átmérőjű segítségképpen néhány honlap: (Űrvilág) (magyar Csillagászati egyesület) tudasbazis.csillagaszat.hu (Csillagászati tudásbázis) A Discovery űrrepülő 1984 és 2011 között 39 alkalommal járt az űrben 11

6 I. CsIllagászat fö l d p 2. galaxis útikalauz A Hubble, a NASA űrteleszkópja 2012 őszén felfedezte a legtávolabbi címre pályázó galaxist, amelyik csupán 420 millió évvel az ősrobbanás után alakult ki. A felvétel tehát a csillagrendszer 13,28 milliárd évvel ezelőtti állapotát örökítette meg. Minden bizonnyal közelebb viszi a tudósokat a nagy végső rejtély, vagyis a világegyetem létrejöttének megfejtéséhez. Mi Edwin Hubble ( ) amerikai csillagász jelentősége a világegyetem megismerésében? A NAPrENDSZEr A TEJúTrENDSZErNEK az a tartománya, amelyen belül a Nap gravitációs hatása érvényesül. E gömb alakú tér sugara kb. 2 fényév. A Naprendszerbe a következő égitesteket sorolják: a Nap, a bolygók és holdjaik, az üstökösök, meteorok és a bolygóközi anyag. A bolygók, az üstökösök és a meteorok mind a Nap körül, a holdak a bolygók körül is keringenek. A Naprendszer vizsgálatakor használatos távolságegység a csillagászati egység. A csillagászati egység értéke 150 millió km, amely a közepes Nap Földtávolsággal egyenlő. korona kromoszféra sugárzási öv mag A VILÁGEGyETEM KELETKEZÉSÉrŐL biztosat nem tudunk, de a legelfogadottabb az úgynevezett ősrobbanás-elmélet ( Big Bang ). Az elmélet szerint 13,7 milliárd évvel ezelőtt felrobbant a világegyetem anyagát magába foglaló kozmikus tömeg, anyagot és energiát lövellve a tér minden irányába. Az ősi univerzum egy táguló gázfelhő volt, mely főleg hidrogénből és héliumból állt. A tágulás ellenére több gázfelhő együtt maradt, és egyesek a saját gravitációs erejük hatására összezsugorodtak. A gáz olyan sűrűvé és forróvá vált bennük, hogy az atommagfúzió révén megindult az energiatermelés. Így keletkeztek és születnek ma is a csillagok. Az ősrobbanást követően kialakult idős csillagok közül napjainkban valószínűleg már csak kevés létezik. A csillagok élete nagyban függ a tömegüktől. A nagyobb tömegű csillagok esetében kezdetben a hidrogénatommagok héliumatommagokká történő fúziója biztosítja az energiát. Ezek persze nagyobb teljesítménnyel sugároznak, így hamarabb elfogy a magjukban lévő hidrogén. Magjukban ezek után megindul a nehezebb elemek fúziója is, vörös szuperóriássá válnak, majd szupernóva-robbanás után neutroncsillagként vagy fekete lyukként végzik. A kisebb tömegűek (mint a mi Napunk is) a vörös óriás állapoton keresztül fehér törpecsillaggá esnek össze. A Tejútrendszer (Galaxis, Galaktika). A központi sűrűsödésből spirális alakban csillagokból álló karok ágaznak ki, melyeket a rövid életű, nagy tömegű, erősen sugárzó kék csillagok tesznek feltűnővé. A Napunk átlagosan 220 km sebességgel keringve, s 240 millió év alatt futja be teljes pályáját 12 A világegyetemben különböző alakú és méretű galaxisok milliárdjait láthatjuk. A csillagok száma minden galaxisban több százmilliárd, körülöttük legtöbbször bolygók keringenek. Földünk a Tejútrendszernek nevezett spirálgalaxis egyik külső spirálkarjában kering a Nap körül. A csillagászok a távolság meghatározására a fényévet használják. A fényév az a távolság, melyet a légüres térben km sebességgel haladó fény egy év alatt s megtesz. A Tejútrendszer átmérője 100 ezer fényév, a Napunk a középponttól 30 ezer fényév távolságra helyezkedik el. Hol van a Föld helye a világegyetemben? fotoszféra áramlási öv Föld á ly a Nap csillagászati egység A csillagászati egység értelmezése (1 CsE = a földpálya nagytengelyének fele) A NAP ANyAGA gáz halmazállapotú, főképp hidrogénből és héliumból áll, 2%-ban tartalmaz nehezebb elemeket. A gázok a magas nyomás és hőmérséklet hatására ionizált állapotba kerülnek. Mag: itt történik a Nap energiatermelése. Hatalmas nyomás és hőmérséklet mellett a hidrogénatommagok héliumatommagokká egyesülnek. Az energia kifelé sugárzás útján (sugárzási öv), illetve anyagáramlással (áramlási öv) terjed. Fotoszféra: ezt a mindössze 400 km vastag övet tekintjük a Nap felszínének, innen származik a Nap fényének közel 90%-a. Legfeltűnőbb jelenségei a napfoltok. Kromoszféra: 10 ezer km vastag, a fotoszféránál lényegesen kisebb sűrűségű tartomány. Hőmérséklete kifelé 1 millió C-ig nő. Látványos jelenségei a napkitörések. A napfoltok hőmérséklete mintegy 1000 C-kal alacsonyabb a fotoszféra 6000 C-os hőmérsékleténél. Átlagos átmérőjük 10 ezer km Korona: a légkör legnagyobb hőmérsékletű (1-2 millió C) és legritkább tartománya. Ritka anyaga napszélként áramlik ki a bolygóközi térbe. A töltött részecskék egy része a Föld mágneses pólusai környékén légkörünkbe jut, és km-es magasságban a légköri gázokat ütközésekkel sugárzásra gerjeszti. Ezt a jelenséget nevezzük sarki fénynek. Szinte minden földi folyamat a Nap hatására jött létre és működik. A napsugarak adják az energiát, mely biztosítja a víz körforgását, megszabja a légkör hőháztartását, mozgásban tartja a levegőt, és közvetve szerepet játszik a földfelszín formálásában is. Az élővilág léte is a napsugárzástól függ. A növények a fotoszintézis során a Nap energiáját felhasználva szervetlenből szerves vegyületeket állítanak elő, melyek az állatok és az ember számára is nélkülözhetetlenek. Az oxigén szintén a fotoszintézis révén került a légkörbe. A szénben, kőolajban elraktározott energia szintén napenergia volt hajdanán. A naptevékenység változásai hatást gyakorolnak az időjárásra is. Kimutatható a napfoltminimumok 11 évenkénti ismétlődése és az időjárás közötti összefüggés. Erős naptevékenység hatására erőteljesebb a sarki fény és a Földön mágneses viharok figyelhetőek meg. Napkitörésekkor a részecskesugárzás fokozódása hibákat okozhat a távközlésben, a villamos hálózatokban, sőt hatással lehet az élővilágra is. A Nap energiáját közvetlenül is lehet hasznosítani. A napkollektorok fűtésre, vízmelegítésre használható hőenergiát állítanak elő, a napelemek pedig közvetlenül villamos energiává alakítják át a napenergiát. 1. számold ki, hány kilométerre jut el a fény 1 év alatt? 2. mutasd be a nap szerkezeti felépítését! 3. mi a kapcsolat a napszél és a sarki fény között? 4. Ismertesd a nap földi életre gyakorolt hatásait! keress példákat a lakóhelyeden és környékén a napenergia felhasználására! milyen más megújuló energiaforrásokat ismersz? 13

7 I. CsIllagászat 3. nagyobb és kisebb égitestek a nap Családjában augusztus 24-én Prágában véget ért a Plútó több mint hetvenéves bolygó státusza. Hiába kapta a mentőövet még 2005-ben is, amikor a Charon után újabb holdakat fedeztek fel körülötte, a Nemzetközi Csillagászati Unió konferenciáján részt vevő küldöttek kirúgták a Plútót a nagybolygók közül. Ezzel a döntéssel Naprendszerünk nagybolygóinak száma nyolcra csökkent. Melyik bolygót nevezik Esthajnalcsillagnak, kék bolygónak, vörös bolygónak? A BOLyGÓKAT (NAGyBOLyGÓKAT) a két legtávolabbi kivételével szabad szemmel is láthatjuk. Saját fényük nincs, a Nap fényét verik vissza. A Nap körül keringenek, és közben forognak saját tengelyük körül (Merkúr, Vénusz, Föld, Mars, Jupiter, Szaturnusz, Uránusz, Neptunusz). A törpebolygók és a kisbolygók is a Nap körül keringenek, de kisebb a méretük, szabad szemmel gyakorlatilag nem láthatóak. A törpebolygó méretében átmenetet képez a nagybolygó és a kisbolygó között. Tömege elegendően nagy a közel gömb alak kialakulásához (pl. a kisbolygóövben keringő Ceres és a Neptunusz pályáján túl keringő Plútó). A kisbolygó (aszteroida) a törpebolygónál kisebb, szabálytalanabb alakú, főleg kőzetekből felépülő égitest. A Mars és a Jupiter közötti fő kisbolygóövben vagy a Jupiterrel azonos pályán keringve, illetve a Neptunuszon túli külső kisbolygóövben találhatóak. NAPrENDSZErÜNK NAGyBOLyGÓIT a Naphoz viszonyított helyzetük és anyagi összetételük alapján két jellegzetes csoportra oszthatjuk. A Föld típusú vagy kőzetbolygókhoz a Merkúr, a Vénusz, a Föld és a Mars tartozik. Viszonylag kicsi a tömegük, nagy a sűrűségük. Valamennyinek van szilárd kérge és ritkább vagy sűrűbb légköre. A Naphoz viszonyított helyzetük alapján a belső Naprendszer bolygóinak is nevezik őket. Keringési idejük rövid, átlagos keringési sebességük viszonylag nagy. Holdakban szegények vagy nincs is holdjuk. A bolygók másik nagy csoportját a Jupiter típusú vagy gázbolygók alkotják: a Jupiter, a Szaturnusz, az Uránusz és a Neptunusz. Tömegük és térfogatuk jóval nagyobb, sűrűségük jóval kisebb a Föld típusú bolygókénál. Gáz légkörük nagy nyomása miatt a gázok folyékony halmazállapotban is megjelennek a mélyben, és szilárd maggal is rendelkeznek. Hosszú keringési idő és kisebb átlagos keringési sebesség jelemző rájuk. A Naphoz viszonyított helyzetük alapján a külső Naprendszerhez tartoznak. Hasonlítsd össze a Föld típusú és a jupiter típusú bolygókat a táblázat adatai segítségével! miért szerepelhet egyes bolygók holdjainak számánál két érték? 14 Átlagos Egyen- Közepes Ismert SűrűKeringési Tömeg Térfogat keringési lítői napholdak ség idő sebesség átmérő távolság száma Merkúr Vénusz Föld Mars Jupiter Szaturnusz Uránusz Neptunusz Föld = 1 Föld = 1 0,05 0,81 1,00 0,10 317,81 95,11 14,51 17,21 0,05 0,83 1,00 0, ,0 770,5 50,6 42,8 g cm3 5,62 5,09 5,51 3,97 1,30 0,68 1,58 2,22 km s 47,8 35,0 29,8 24,1 13,0 9,6 6,8 5,4 Föld = 1 év km 0, , , , , , , , CsE 0,39 0 0,72 0 1,00 1 1,52 2 5,19 50 (66) 9,54 53 (62) 19, ,06 13 A Föld típusú bolygók közül a Földön kívül a Vénusz és a Mars rendelkezik légkörrel. A Vénusz légköre a legsűrűbb km magasságban vastag, főleg kénsavcseppekből álló felhőréteg húzódik. Ez a réteg nagy fényvisszaverő képességű, így a Vénusz a hajnali és alkonyati égbolton a Hold után a legfényesebb égitest. Alsó légkörének fő összetevője a szén-dioxid. Az üvegházhatás a Vénusz légkörében olyan erős, hogy a felszíni hőmérséklet mindenütt, éjjel és nappal csaknem ugyanakkora, majdnem 500 C. Légkörének tulajdonságai miatt felszíne csak radarral vizsgálható. Felszínén sok a vulkanikus képződmény, vulkánkitörés napjainkban is történhet. A Mars felszínén több űrszonda (pl. Opportunity, Spirit, Curiosity) is leszállt, így rohamos ütemben nő a rendelkezésre álló adatok mennyisége a bolygóról. A Mars légköre is főleg szén-dioxidból áll, de rendkívül ritka. A gyenge üvegházhatás miatt nagyok a hőmérséklet-különbségei a nappali és az éjszakai félgömb, illetve a pólusok és az egyenlítő között. A nagy hőmérsékletkülönbség akár 300 km sebességű szeleket is gerjeszthet. A hetekig h tartó porviharok végén az esőmentes légkör lassan tisztul meg a magasba került porszemcséktől. A legkisebb méretű részecskék azonban még akkor is a légkörben lebegve maradnak, vörösre festve annak színét. A Mars felszínén jelenleg nem található cseppfolyós víz, de számos bizonyíték arra utal, hogy régen, még az aktív vulkánok idejében voltak hirtelen és rövid ideig tartó áradások. ioncsóva porcsóva fej (mag + kóma) A Hale Bopp-üstökös 1997-ben Az üstökösök kisebb tömegű égitestek, amelyek többsége hoszszan elnyúlt ellipszispályán kering a Nap körül. Az üstökösmag (1 100 km átmérőjű) porból és jégből álló piszkos hógolyó. A Naphoz közeledve fagyott gázai szublimálnak (a szilárd anyagok közvetlenül légneművé válnak), és kiterjedt, ritka légkört alkotnak körülötte: ez a kóma. A Napot még jobban megközelítve a napszél részecskéi magukkal ragadják a kóma anyagát, és a Nappal ellentétes irányban létrehozzák a gázokból és porrészecskékből álló csóvát. 1. Hogyan keletkezett és miért maradt meg tartósan a merkúr kráterekkel borított felszíne? 2. melyek a jupiter felhőtakarójának jellegzetességei? 3. melyik űrszonda vizsgálja a szaturnuszt és holdjait már 2004-től várhatóan 2017-ig? 4. melyek az uránusz forgásának különlegességei? 5. mi adja a neptunusz kék színét? 6. miért hívják az üstökösmagot piszkos hógolyónak, a csóvát látható semminek? 7. mi az 1857-ben megtalált kabai meteorit tudománytörténeti jelentősége? A meteorokat hoszszabb expozíciós idővel lehet fényképezni miért gyakori augusztusban és novemberben a hullócsillag jelenség? A Hoba-meteorit. A Föld eddig ismert legnagyobb meteoritját a Hoba-farmon találták meg Észak-Namíbiában. Tömege közel 60 tonna A METEOrOK a világűrből a Föld légkörébe nagy sebességgel belépő, kőből, vasból álló, általában kis méretű égitestek. A légköri gázokkal ütközve felizzanak, a kisebbek elégnek. Útjuk mentén felhevítik, ionizálják a levegőt is, amely sugározni kezd. Az így keletkező, gyorsan haladó fénycsík a hullócsillag jelenség. Ha a meteor túléli a repülést és eléri a földfelszínt, meteoritnak nevezzük. 15