Fagstoff

Avstander

Publisert: 04.05.2010, Oppdatert: 03.03.2017
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut
Stephans quintet

Avstandene i verdensrommet er nærmest ufattelig store. Avstanden til vår nærmeste nabo, månen, er 384 390 km. Dersom du skulle kjøre denne avstanden med bil, ville du bruke mange måneder, selv om du kjørte 24 timer i døgnet! Lyset bruker derimot bare ca. 1,3 sekunder på denne avstanden! Tilsvarende er avstanden fra jorda til sola ca. 149 600 000 km. Denne avstanden bruker lyset ca. 8 minutter og 20 sekunder på å tilbakelegge, mens en bil ville bruke langt over 100 år.

Image showing the thumbnail for content named \"Lysstyrkemetoden\"eForelesning om avstandsmåling med lysstyrkemetoden. 

 

 

Image showing the thumbnail for content named \"Parallaksemetoden\"eForelesning om avstandsmåling med parallaksemetoden.  

 

 

Lysår:

Avstanden lyset beveger seg på et år. Lyset har en hastighet på ca 3,0x105 km/s. I et år er det ca 3,16x107 sekunder. Et lysår er dermed ca 9,5x1012 km.

 

 

 

Forklaring av parallaksemetoden. Illustrasjon. Avstandsmåling med parallaksemetoden.  

 

 

Kefeide-variable stjerner
Kefeider er stjerner som har begynt å pulsere ettersom de er blitt ustabile. Stjernens radius, temperatur og lysstyrke varierer under disse pulsasjonene. Alle variasjonene skjer under faste repeterende perioder på mellom 3 og 50 dager. En typisk periode er 4–5 dager.

Måling av avstand

Avstanden mellom jorda og sola er en av grunnenhetene i astronomien. Denne avstanden, som altså har en middelverdi på 149 600 000 km, kaller vi en astronomisk enhet. På engelsk heter det astronomic unit, som er utgangspunktet for måleenheten AU. Avstanden mellom jorda og sola er altså 1 AU, mens avstanden fra sola til Neptun (den ytterste planeten i solsystemet) til sammenlikning kan være inntil ca. 40 AU.

Når vi skal måle avstander til stjernene, er det lyset vi tar utgangspunkt i. Nærmeste stjerne er ca. 4,2 lysår borte. Det vil si at lyset bruker over 4 år dit, med en hastighet på ca. 300 000 km/sekund. En bil ville bruke over 40 millioner år.

Lyset går nesten akkurat 300 000 km hvert sekund i et tomt rom (vakuum). Lyset bruker ca. 1,3 sekunder på avstanden fra jorda til månen, og 8 minutter og 20 sekunder fra sola til jorda. Vi kan derfor si at sola befinner seg i en avstand av 8 lysminutter og 20 lyssekunder fra oss. I løpet av et år tilbakelegger lyset omtrent 9 460 000 000 000 km i vakuum. Denne avstanden, som er helt utenfor vår fatteevne, kaller vi et lysår (l.å.). På engelsk brukes l.y. (light year). Et lysår tilsvarer 63 240 AU.

Korte avstander - innenfor solsystemet

Hvordan kan vi måle så store avstander fra jorda? Korte avstander, i astronomisk sammenheng, kan vi lett måle med laser eller radar. Hvis vi vil måle avstanden til månen, kan vi for eksempel sende ut et radarsignal. Dette signalet vil bli reflektert fra månen, og vi vil måle at det har brukt ca. 2,56 sekunder for å bevege seg tur-retur. Med utgangspunkt i dette tallet kan vi lett regne ut avstanden.

Utregning:

Hvis lyset bruker ca. 2,56 sekunder tur-retur månen, bruker det ca 1,28 sekunder hver vei.

Lyset har en hastighet på ca 300 000 km/s

Avstanden er altså ca 300 000 km · 1,28 sek = 384 000 km

En slik metode vil kunne brukes innenfor solsystemet, men å måle avstanden til stjerner som er mange lysår borte, er urealistisk. Det vil da ta 10 år å måle avstanden til en stjerne som er 5 lysår borte. Så lenge ønsker ingen å vente! I tillegg vil signalet bli så svekket på så lang tid at det ikke er sikkert at det er mulig å måle det når det kommer tilbake. Derfor må vi ha en annen metode.

Middels avstander – inntil ca 1000 lysår

Det har vært vanlig å bruke vinkelmåling for å beregne avstander til stjerner. Dersom vi kan måle posisjonen til en stjerne med seks måneders mellomrom, vil jorda ha forflyttet seg halvveis rundt sola. Vi måler altså fra to posisjoner med nesten 300 millioner km avstand imellom. Da er det mulig å få et vinkelmål som vi så kan regne om til en avstand ved hjelp av trigonometri.

Dette kalles å beregne avstander med parallaksemetoden. Dersom vinkelen vi måler, er på et buesekund (1/3600 grad), sier vi at avstanden er et parallaksesekund (parsec). Det tilsvarer 3,2616 lysår. Fra jorda kan vi måle nøyaktig ned til ca. 1/100 buesekund, og vi kan dermed måle avstander på inntil 100 parsec (326 lysår) på denne måten. Det er ikke mer enn noen hundre stjerner innenfor en slik avstand fra oss.

Fra satellitter som ikke må se gjennom atmosfæren, kan vi måle mer nøyaktig, og da kan metoden kanskje brukes for avstander inntil 1000 parsec.

Lange avstander

Forklaring av astronomisk enhet. Illustrasjon. Astronomisk enhet og parsec 

Astronomene vet ganske nøyaktig hvor sterkt de enkelte typene av stjerner (kefeider) lyser. Jo lenger unna oss stjernen er, desto mindre av dette lyset kommer fram til oss. Jo svakere lys vi kan måle, desto lengre er altså avstanden. Ved dobbelt så stor avstand vil lysstyrken reduseres til en firedel. Ved tre ganger så stor avstand vil lysstyrken reduseres til en nidel, osv. Ut fra dette kan avstanden til stjerner og galakser langt unna anslås, basert på kefeider som er i nærheten. Denne metoden er ikke så nøyaktig som metodene med radar eller vinkelmål.

Måling med Hubbles lov les mer

Ved lange avstander kan også Hubbles lov brukes. Denne loven forteller om sammenhengen mellom stjernenes fart og avstand. Tidligere i kapittelet så vi at stjerner som beveget seg fra oss, fikk en rødforskyvning i fargen. Edwin Hubble (1889–1953) formulerte en lov som beskrev sammenhengen mellom rødforskyvningen og avstanden fra jorda.

v = H • r

I denne loven er v stjernens fart (målt i km/s), H er en konstant (som er målt til 22 ± 2 km/s per million lysår), og r er avstanden fra jorda (målt i millioner lysår).

Det denne loven viser, er at jo større rødforskyvningen er, desto lenger borte er stjernen. Grunnen er rett og slett at stjerner med stor rødforskyvning beveger seg fort bort fra oss, og det har de gjort i milliarder av år. De som har beveget seg fort vekk fra oss i lang tid, er åpenbart lenger borte enn de som har beveget seg langsomt vekk fra oss i samme tidsrom. skjul

Relatert innhold