Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen:
41 frågor / svar hittades
Jordens strålningsbalans
Fråga:
Hej,
När man räknar på jordens strålningsvikt och undantar växthuseffekten, är två vanliga antaganden som följer:
1. Jorden absorberar ca 70% av den infallande strålningen från solen.
2. Jorden strålar som en svartkropp.
I mina ögon motsäger dessa två antaganden varandra. Om jorden endast absorberar 70% av den infallande strålningen så är den ju bevisligen ingen svartkropp. Vore det då inte rimligt att räkna med att jorden till 70% strålar som en svartkropp; d.v.s. att vi modifierar Stefan-Boltzmanns lag med en faktor 0,7. Räknar man dock på detta senare sätt spelar det ingen roll hur många procent av strålningen som jorden absorberar, eftersom dessa faktorer 0,7 tar ut varandra. Följden av detta blir att beräknad temperatur blir ca 6 grader C; vilket är alldeles för varmt (utan hänsyn tagen till växthuseffekten ska ju jordens temperatur landa på ca -15 grader C). Var tänker jag fel?
/Patrik F, Södra Latins gymnasium, Stockholm 2012-04-23
Hej,
När man räknar på jordens strålningsvikt och undantar växthuseffekten, är två vanliga antaganden som följer:
1. Jorden absorberar ca 70% av den infallande strålningen från solen.
2. Jorden strålar som en svartkropp.
I mina ögon motsäger dessa två antaganden varandra. Om jorden endast absorberar 70% av den infallande strålningen så är den ju bevisligen ingen svartkropp. Vore det då inte rimligt att räkna med att jorden till 70% strålar som en svartkropp; d.v.s. att vi modifierar Stefan-Boltzmanns lag med en faktor 0,7. Räknar man dock på detta senare sätt spelar det ingen roll hur många procent av strålningen som jorden absorberar, eftersom dessa faktorer 0,7 tar ut varandra. Följden av detta blir att beräknad temperatur blir ca 6 grader C; vilket är alldeles för varmt (utan hänsyn tagen till växthuseffekten ska ju jordens temperatur landa på ca -15 grader C). Var tänker jag fel?
/Patrik F, Södra Latins gymnasium, Stockholm 2012-04-23
Svar:
Patrik! Bra fråga. Som du anar så tänker du fel.
Instrålningen från solen har sitt maximum i det synliga området (400-700 nm) eftersom solen har en temperatur på c:a 5800 K. Utstrålningen från jorden har sitt maximum i infrarött/mikrovågor eftersom temperaturen är c:a 300 K.
Maxvåglängden ges av Wiens förskjutningslag, se fråga [12397]. Låt oss beräkna våglängderna för maximum för dessa temperaturer:
Solen, T=5800 K
lmax = 2.898×10&8722;3/T = 2.898×10&8722;3/5800 = 500 nm
Jorden, T=300 K
lmax = 2.898×10&8722;3/T = 2.898×10&8722;3/300 = 9.7 mm
Emissiviteten (e i Stefan-Boltzmanns lag, fråga [12397]) är en funktion av våglängden och relaterad (lika med) absorptionsförmågan, se fråga [9333]. Eftersom jorden och solen sänder ut strålning vid vitt skilda våglängder, så finns det ingen anledning att emissiviteten (och absorptionsförmågan) skulle vara densamma.
Att jorden och solen strålar i helt olika våglängdsområden förklarar alltså varför strålningen från solen (ljus) kan ta sig igenom atmosfären medan strålningen från jorden (infrarött) stoppas av atmosfären, se figuren i fråga [12668].
I fråga [16846] beräknas jordens temperatur från strålningsbalansen. Fråga [17681] behandlar en liknande fråga om vita värmeelement. I fråga [14936] behandlas selektiva absorbanter.
/Peter E 2012-04-23
Patrik! Bra fråga. Som du anar så tänker du fel.
Instrålningen från solen har sitt maximum i det synliga området (400-700 nm) eftersom solen har en temperatur på c:a 5800 K. Utstrålningen från jorden har sitt maximum i infrarött/mikrovågor eftersom temperaturen är c:a 300 K.
Maxvåglängden ges av Wiens förskjutningslag, se fråga [12397]. Låt oss beräkna våglängderna för maximum för dessa temperaturer:
Solen, T=5800 K
lmax = 2.898×10&8722;3/T = 2.898×10&8722;3/5800 = 500 nm
Jorden, T=300 K
lmax = 2.898×10&8722;3/T = 2.898×10&8722;3/300 = 9.7 mm
Emissiviteten (e i Stefan-Boltzmanns lag, fråga [12397]) är en funktion av våglängden och relaterad (lika med) absorptionsförmågan, se fråga [9333]. Eftersom jorden och solen sänder ut strålning vid vitt skilda våglängder, så finns det ingen anledning att emissiviteten (och absorptionsförmågan) skulle vara densamma.
Att jorden och solen strålar i helt olika våglängdsområden förklarar alltså varför strålningen från solen (ljus) kan ta sig igenom atmosfären medan strålningen från jorden (infrarött) stoppas av atmosfären, se figuren i fråga [12668].
I fråga [16846] beräknas jordens temperatur från strålningsbalansen. Fråga [17681] behandlar en liknande fråga om vita värmeelement. I fråga [14936] behandlas selektiva absorbanter.
/Peter E 2012-04-23
Hur kan man bestämma universums krökning?
: Universum-Solen-Planeterna - big bang, kosmisk bakgrundsstrålning, kosmologi, potential/potentiell energi, universums expansion [18978]
Fråga:
Läsandes "A universe from nothing" av Lawrence M Krauss är det en sak jag inte begriper. Det kan ha att göra med bristfälliga engelska- eller fysikkunskaper, men jag skulle väldigt gärna vilja förstå detta då jag finner det spännande.
I bokens tredje kapitel redogör han för hur man i slutet av 1990-talet med hjälp av en (eller flera?) ballong över antarktis gjorde mätningar av bakgrundsstrålningen i ett projekt som gick under benämningen BOOMERANG. Enligt författaren kan man ur denna data, samt faktumet att universum var 300000 år gammalt då strålningen sändes ut och inget då kunde ha förflyttat sig längre än just 300000 ljusår dra slutsats huruvida universums form är öppet, slutet eller plant, via någon slags vinklar. Resultatet blev tydligen det sistnämnda. Tyvärr förstår jag inte och skulle vilja ha det beskrivet på svenska.
/Niklas A, Ystad 2013-03-04
Läsandes "A universe from nothing" av Lawrence M Krauss är det en sak jag inte begriper. Det kan ha att göra med bristfälliga engelska- eller fysikkunskaper, men jag skulle väldigt gärna vilja förstå detta då jag finner det spännande.
I bokens tredje kapitel redogör han för hur man i slutet av 1990-talet med hjälp av en (eller flera?) ballong över antarktis gjorde mätningar av bakgrundsstrålningen i ett projekt som gick under benämningen BOOMERANG. Enligt författaren kan man ur denna data, samt faktumet att universum var 300000 år gammalt då strålningen sändes ut och inget då kunde ha förflyttat sig längre än just 300000 ljusår dra slutsats huruvida universums form är öppet, slutet eller plant, via någon slags vinklar. Resultatet blev tydligen det sistnämnda. Tyvärr förstår jag inte och skulle vilja ha det beskrivet på svenska.
/Niklas A, Ystad 2013-03-04
Svar:
Boken finns även utmärkt översatt till svenska: Ett universum ur ingenting, Fri Tanke förlag. Se Lawrence_M._Krauss
för information om författaren och A_Universe_from_Nothing:_Why_There_is_Something_Rather_than_Nothing om boken.
Nu är det kanske inte engelskan som är problemet. Det här handlar om mycket kompexa och anti-intuitiva saker. Men jag skall göra ett försök till förklaring så långt jag begripit det.
Boken behandlarkosmologi , dvs hur universum skapats och utvecklats och dess storskaliga struktur. Låt oss börja med att diskutera bokens titel. Hur kan universum uppstå från ingenting? Universum innehåller ju bevisligen energi i form av materia och strålning. Gäller inte lagen om energins bevarande?
Jodå, den gäller men energi påverkas av gravitation. Kroppar som befinner sig i ett gravitationsfält har viloenergi (E=mc2), rörelseenergi och potentiell energi. Om en kropp är bunden i gravitationsfältet (som månen av jordens) så är den potentiella energin negativ. Man kan alltså skapa materia och strålning genom att den potentiella energin blir mer negativ. Detta är inte alls konstigt, det sker när en atom sänder ut ljus (där är kraften den elektromagnetiska) och vid betasönderfall då en elektron skapas.
Den teoretiskt vackraste (och enklaste) modellen av universum är enligt Krauss ett plant (till skillnad från krökt) universum med totala energin noll. Vad menar vi med ett krökt universum? I tre dimensioner är det svårt att föreställa sig ett krökt rum, så låt oss betrakta två dimensioner, se bilden i fråga [13849]. I ett plan förblir parallella linjer parallella, i ett positivt krökt plan (klot) går linjerna ihop, och i ett negativt krökt plan (sadel) går de isär.
Hur kan man då bestämma krökningen hos vårt universum? Indirekt kan man göra det genom att bestämma universums densitet. Gravitationen kommer beroende på densiteten att bromsa upp universums expansion mer eller mindre. Om densiteten är låg har vi negativ krökning och expansionen fortsätter, om densiteten är hög har vi positiv krökning och universum kommer med tiden att kontrahera. I läget mellan dessa när expansionen går asymptotiskt mot noll har vi det föredragna plana universum.
Tyvärr hittar vi inte tillräckligt med materia för att göra universum plant, även om vi förutom stjärnor och gas tar med den mystiska mörka materien som vi vet finns men som vi inte vet vad den är.
Kan vi bestämma universums krökning på något annat sätt? Ja, det kan vi på ett mycket direkt sätt genom att observera den kosmiska bakgrundsstrålningen, se fråga [705]. Bakgrundsstrålningens temperatur varierar mycket lite men mätbart i olika riktningar, se den ovala bilden nedan som visar temperaturen i alla riktningar. Blått är kallare och gult/rött varmare. Kallt kan även tolkas som lägre densitet och varmt som högre. Genom att bestämma hur kornig strukturen är kan man bestämma krökningen.
Den översta figuren nedan visar oss och en bubbla med lite högre densitet vid tiden 300000 år efter Big Bang då universum blev genomskinligt genom att den elektromagnetiska strålningen frikopplades från materien. Vi ser alltså bakgrundsstrålningen som en "vägg" av strålning på 14.4 miljarder ljusårs avstånd. Om vi korrigerar för universums expansion - en faktor tusen - blir avståndet till bubblan 13.4109/1000 = 13.4106 ljusår. Vinkeln som bubblan upptar blir
300000/(13.4106) = 0.022 radianer = 0.022180/p = 1.3o
I den nedre figuren visas fördelningen av bubbelstorleken (skalan i grader längst upp). Vi ser att maximum av fördelningen är vid c:a 1o, och större bubblor blir snabbt färre. Kan man förstå detta? Ja, det är helt enkelt så att om en bubbla är större än 300000 ljusår (vilket motsvarar 1.3o) så "vet" den inte att den är en bubbla eftersom gravitationen förmedlas med ljushastigheten. Större bubblor har alltså vid denna tidpunkt ingen tendens att kontrahera och skapa bubblor med högre densitet.
Hittills har vi räknat med ett plant universum. Vad händer om universum är krökt? Det kan vi se i den andra figuren uppifrån. I ett slutet universum konvergerar ljusstrålarna (streckade linjer) så man skulle uppfatta bubblan som mycket större än vad den är. I ett öppet universum divergerar strålarna, så bubblan uppfattas som mindre. Observationerna visar klart att ett plant universum är mest sannolikt - precis som teoretikerna ville ha det! (Dom brukar få som dom vill :-)!)
Områden med lite högre densitet (gula/röda i bilden nedan) behövs för att man skall kunna förstå hur materialet till galaxbildning kunde dra sig samman - en helt likformig densitet hade inte givit upphov till någon kontraktion och därmed inga galaxhopar. Man tror att ojämnheterna i densitet uppkommit mycket tidigt efter Big Bang genom kvantmekaniska så kallade vakuumfluktuationer.
Se vidare Kosmisk_bakgrundsstrålning.
Nedan finns en föreläsning av Krauss. Denna föreläsning var ursprunget till boken.
Föreläsningen har försvunnit, men det finns ett par här:
https://www.goodreads.com/videos/list_author/1410.Lawrence_M_Krauss
Det faktum att materia (normal och mörk) nu förekommer i samma storleksordning som mörk energi gör att vi kan observera galaxer och den kosmiska bakgrundsstrålningen. Från detta kan vi dra slutsatser om Big Bang och om hur universum är uppbyggt. Låt oss avsluta med att citera Krauss:
"We live in a very special time: the only time when we can observationally verify that we live at a very special time!"
Länk 1 är till WMAP, den hittills bästa proben (från NASA) för den kosmiska bakgrundsstrålningen. Länk 2 är till Planck, nästa generation prob från European Space Agency (ESA). Data från Planck (mycket bättre an WMAP data) kommer att publiceras i mars 2013. /fa
Boken finns även utmärkt översatt till svenska: Ett universum ur ingenting, Fri Tanke förlag. Se Lawrence_M._Krauss
för information om författaren och A_Universe_from_Nothing:_Why_There_is_Something_Rather_than_Nothing om boken.Nu är det kanske inte engelskan som är problemet. Det här handlar om mycket kompexa och anti-intuitiva saker. Men jag skall göra ett försök till förklaring så långt jag begripit det.
Boken behandlar
Jodå, den gäller men energi påverkas av gravitation. Kroppar som befinner sig i ett gravitationsfält har viloenergi (E=mc2), rörelseenergi och potentiell energi. Om en kropp är bunden i gravitationsfältet (som månen av jordens) så är den potentiella energin negativ. Man kan alltså skapa materia och strålning genom att den potentiella energin blir mer negativ. Detta är inte alls konstigt, det sker när en atom sänder ut ljus (där är kraften den elektromagnetiska) och vid betasönderfall då en elektron skapas.
Den teoretiskt vackraste (och enklaste) modellen av universum är enligt Krauss ett plant (till skillnad från krökt) universum med totala energin noll. Vad menar vi med ett krökt universum? I tre dimensioner är det svårt att föreställa sig ett krökt rum, så låt oss betrakta två dimensioner, se bilden i fråga [13849]. I ett plan förblir parallella linjer parallella, i ett positivt krökt plan (klot) går linjerna ihop, och i ett negativt krökt plan (sadel) går de isär.
Hur kan man då bestämma krökningen hos vårt universum? Indirekt kan man göra det genom att bestämma universums densitet. Gravitationen kommer beroende på densiteten att bromsa upp universums expansion mer eller mindre. Om densiteten är låg har vi negativ krökning och expansionen fortsätter, om densiteten är hög har vi positiv krökning och universum kommer med tiden att kontrahera. I läget mellan dessa när expansionen går asymptotiskt mot noll har vi det föredragna plana universum.
Tyvärr hittar vi inte tillräckligt med materia för att göra universum plant, även om vi förutom stjärnor och gas tar med den mystiska mörka materien som vi vet finns men som vi inte vet vad den är.
Kan vi bestämma universums krökning på något annat sätt? Ja, det kan vi på ett mycket direkt sätt genom att observera den kosmiska bakgrundsstrålningen, se fråga [705]. Bakgrundsstrålningens temperatur varierar mycket lite men mätbart i olika riktningar, se den ovala bilden nedan som visar temperaturen i alla riktningar. Blått är kallare och gult/rött varmare. Kallt kan även tolkas som lägre densitet och varmt som högre. Genom att bestämma hur kornig strukturen är kan man bestämma krökningen.
Den översta figuren nedan visar oss och en bubbla med lite högre densitet vid tiden 300000 år efter Big Bang då universum blev genomskinligt genom att den elektromagnetiska strålningen frikopplades från materien. Vi ser alltså bakgrundsstrålningen som en "vägg" av strålning på 14.4 miljarder ljusårs avstånd. Om vi korrigerar för universums expansion - en faktor tusen - blir avståndet till bubblan 13.4109/1000 = 13.4106 ljusår. Vinkeln som bubblan upptar blir
300000/(13.4106) = 0.022 radianer = 0.022180/p = 1.3o
I den nedre figuren visas fördelningen av bubbelstorleken (skalan i grader längst upp). Vi ser att maximum av fördelningen är vid c:a 1o, och större bubblor blir snabbt färre. Kan man förstå detta? Ja, det är helt enkelt så att om en bubbla är större än 300000 ljusår (vilket motsvarar 1.3o) så "vet" den inte att den är en bubbla eftersom gravitationen förmedlas med ljushastigheten. Större bubblor har alltså vid denna tidpunkt ingen tendens att kontrahera och skapa bubblor med högre densitet.
Hittills har vi räknat med ett plant universum. Vad händer om universum är krökt? Det kan vi se i den andra figuren uppifrån. I ett slutet universum konvergerar ljusstrålarna (streckade linjer) så man skulle uppfatta bubblan som mycket större än vad den är. I ett öppet universum divergerar strålarna, så bubblan uppfattas som mindre. Observationerna visar klart att ett plant universum är mest sannolikt - precis som teoretikerna ville ha det! (Dom brukar få som dom vill :-)!)
Områden med lite högre densitet (gula/röda i bilden nedan) behövs för att man skall kunna förstå hur materialet till galaxbildning kunde dra sig samman - en helt likformig densitet hade inte givit upphov till någon kontraktion och därmed inga galaxhopar. Man tror att ojämnheterna i densitet uppkommit mycket tidigt efter Big Bang genom kvantmekaniska så kallade vakuumfluktuationer.
Se vidare Kosmisk_bakgrundsstrålning
.Nedan finns en föreläsning av Krauss. Denna föreläsning var ursprunget till boken.
Föreläsningen har försvunnit, men det finns ett par här:
https://www.goodreads.com/videos/list_author/1410.Lawrence_M_Krauss
Det faktum att materia (normal och mörk) nu förekommer i samma storleksordning som mörk energi gör att vi kan observera galaxer och den kosmiska bakgrundsstrålningen. Från detta kan vi dra slutsatser om Big Bang och om hur universum är uppbyggt. Låt oss avsluta med att citera Krauss:
"We live in a very special time: the only time when we can observationally verify that we live at a very special time!"
Länk 1 är till WMAP, den hittills bästa proben (från NASA) för den kosmiska bakgrundsstrålningen. Länk 2 är till Planck, nästa generation prob från European Space Agency (ESA). Data från Planck (mycket bättre an WMAP data) kommer att publiceras i mars 2013. /fa
Kvantvärlden är ju slumpmässig. Gäller detta även den "klassiska" världen?
Fråga:
Inom den verkligt lilla världen vars lagar studeras inom kvantmekaniken råder ju en grundläggande slumpmässighet, definierad genom Heisenbergs osäkerhetsprincip.
Att vi inte kan förutsäga utgången av t.ex. ett tärningskast, eller vädret under en längre tid framåt ("fjärilseffekten", kaos) brukar också diskuteras i termer av slumpmässighet, men dock på ett högre och inte lika grundläggande nivå.
Det skulle kanske vara möjligt att konstruera en maskin som utförde det perfekta tärninskastet, men även detta skulle väl då egentligen vara omöjligt, beroende på den grundläggande inneboende slumpmässigheten i världen, definierad inom kvantmekaniken?
Hur hänger detta ihop?
Världen är i grunden icke deterministisk. Följer av detta att ALLT skulle kunna inträffa? Detta är fallet inom termodynamiken. Att vi aldrig upplever det, beror då på att det är så oerhört osannolikt.
Det är teoretiskt sett möjligt att gå igenom en vägg (tunnling), men sannolikheten för att makroskopiska föremål ska göra det är så oerhört liten, så att vi inte behöver ta det i beaktande. Dock, strikt matematiskt, finns det en möjlighet. Givet oändlig tid och oändliga försök.....?
Innebär detta då inte att egentligen "ingenting är helt säkert"?
De fluktuationer och den osäkerhet som finns på kvantnivå brukar förklaras som att de "tunnas ut" alltefter som vi förflyttar oss upp till den nivå i rummet som vi är vana vid. Kvantmekanikens effekter gäller endast mycket korta avstånd. (Tanken på universums skapelse ur ingenting är sprunget ur detta.) Men borde inte dessa effekter om än MYCKET osannolikt kunna påverka även vårt storskaliga universum idag?
Alltså - mycket teoretiskt - är det verkligen t.ex. helt säkert att solen går upp imorgon eller kan osäkerheten inom den lilla världen ge effekter?
/Fredrik O, Kungsholmen, Stockholm 2013-04-07
Inom den verkligt lilla världen vars lagar studeras inom kvantmekaniken råder ju en grundläggande slumpmässighet, definierad genom Heisenbergs osäkerhetsprincip.
Att vi inte kan förutsäga utgången av t.ex. ett tärningskast, eller vädret under en längre tid framåt ("fjärilseffekten", kaos) brukar också diskuteras i termer av slumpmässighet, men dock på ett högre och inte lika grundläggande nivå.
Det skulle kanske vara möjligt att konstruera en maskin som utförde det perfekta tärninskastet, men även detta skulle väl då egentligen vara omöjligt, beroende på den grundläggande inneboende slumpmässigheten i världen, definierad inom kvantmekaniken?
Hur hänger detta ihop?
Världen är i grunden icke deterministisk. Följer av detta att ALLT skulle kunna inträffa? Detta är fallet inom termodynamiken. Att vi aldrig upplever det, beror då på att det är så oerhört osannolikt.
Det är teoretiskt sett möjligt att gå igenom en vägg (tunnling), men sannolikheten för att makroskopiska föremål ska göra det är så oerhört liten, så att vi inte behöver ta det i beaktande. Dock, strikt matematiskt, finns det en möjlighet. Givet oändlig tid och oändliga försök.....?
Innebär detta då inte att egentligen "ingenting är helt säkert"?
De fluktuationer och den osäkerhet som finns på kvantnivå brukar förklaras som att de "tunnas ut" alltefter som vi förflyttar oss upp till den nivå i rummet som vi är vana vid. Kvantmekanikens effekter gäller endast mycket korta avstånd. (Tanken på universums skapelse ur ingenting är sprunget ur detta.) Men borde inte dessa effekter om än MYCKET osannolikt kunna påverka även vårt storskaliga universum idag?
Alltså - mycket teoretiskt - är det verkligen t.ex. helt säkert att solen går upp imorgon eller kan osäkerheten inom den lilla världen ge effekter?
/Fredrik O, Kungsholmen, Stockholm 2013-04-07
Svar:
Fredrik! Blev lite filosofiskt det där :-). Se fråga [951] för en diskussion om determinism.
Ja, man kan antagligen se en yttring av av slumpmässighet som överlevt från Big Bang. Temperaturvariationerna i den kosmiska bakgrundsstrålningen (se fråga [705]) kan vara slumpmässiga s.k. vakuumfluktuationer (se fråga [11001]) från före den supersnabba expansionen (inflationen) 10-38 sekunder (se fråga [17472]) efter Big Bang.
Nedanstående bild från rymdsonden Planck (länk 1) visar de senaste resultaten på "grynigheten" hos universum när det var 380000 år gammalt.
Den största enhet jag vet man visat att den uppför sig kvantmekaniskt slumpmässigt är fullerener genom en dubbelspalt, se fråga [1807].
Slumpmässighet och obestämbarhet förekommer inte bara i kvantmekaniska system. Det finns även många klassiska system som är kaotiska, se t.ex. fråga [17160] om planeternas rörelse i solsystemet.
Kvantmekanikens räknelagar fungerar oberoende av massa och energi. Det är bara att kvantmekaniska effekter blir mycket små med makroskopiska värden på massan.
Korrespondesprincipen innebär att kvantmekaniska effekter övergår i klassiska värden för höga kvanttal, se Correspondence_principle :
Fredrik! Blev lite filosofiskt det där :-). Se fråga [951] för en diskussion om determinism.
Ja, man kan antagligen se en yttring av av slumpmässighet som överlevt från Big Bang. Temperaturvariationerna i den kosmiska bakgrundsstrålningen (se fråga [705]) kan vara slumpmässiga s.k. vakuumfluktuationer (se fråga [11001]) från före den supersnabba expansionen (inflationen) 10-38 sekunder (se fråga [17472]) efter Big Bang.
Nedanstående bild från rymdsonden Planck (länk 1) visar de senaste resultaten på "grynigheten" hos universum när det var 380000 år gammalt.
Den största enhet jag vet man visat att den uppför sig kvantmekaniskt slumpmässigt är fullerener genom en dubbelspalt, se fråga [1807].
Slumpmässighet och obestämbarhet förekommer inte bara i kvantmekaniska system. Det finns även många klassiska system som är kaotiska, se t.ex. fråga [17160] om planeternas rörelse i solsystemet.
Kvantmekanikens räknelagar fungerar oberoende av massa och energi. Det är bara att kvantmekaniska effekter blir mycket små med makroskopiska värden på massan.
The rules of quantum mechanics are highly successful in describing microscopic objects, atoms and elementary particles. But macroscopic systems, like springs and capacitors, are accurately described by classical theories like classical mechanics and classical electrodynamics. If quantum mechanics were to be applicable to macroscopic objects, there must be some limit in which quantum mechanics reduces to classical mechanics. Bohr's correspondence principle demands that classical physics and quantum physics give the same answer when the systems become large.
Absorption av joniserande strålning
Gymnasium: Materiens innersta-Atomer-Kärnor - joniserande strålning [19166]
Fråga:
Hej!
Min fråga är hur man kan undersöka/exprimentera hur preparat som &945;-preparat, &946;-preparat och &947;-preparat avtar då man placerar ett material mellan källan och mätaren. Och med mätningar ta fram en matematisk modell som beskriver hur strålningen avtar beroende på tjockleken på materialet.
Kan ni ge några exempel på vilket preparat som är bäst att exprimentera med och vilket material som är mest lämpligt att placera mellan källan och mätaren.
Med vänliga hälsningar, Anna
/Anna J, Katredalsskolan, Skara 2013-10-08
Hej!
Min fråga är hur man kan undersöka/exprimentera hur preparat som &945;-preparat, &946;-preparat och &947;-preparat avtar då man placerar ett material mellan källan och mätaren. Och med mätningar ta fram en matematisk modell som beskriver hur strålningen avtar beroende på tjockleken på materialet.
Kan ni ge några exempel på vilket preparat som är bäst att exprimentera med och vilket material som är mest lämpligt att placera mellan källan och mätaren.
Med vänliga hälsningar, Anna
/Anna J, Katredalsskolan, Skara 2013-10-08
Svar:
Hej Anna!
För att få bra resultat behöver du naturligtvis även bra detektorer. Men låt oss se vilka preparat du bör välja.
b-sönderfall
Elektronerna kommer ut med varierande energi och de sprids genom slumpmässiga kollisioner i alla riktningar. Det är därför inte särskilt meningsfullt att göra absorptionmätningar med elektroner.
a-sönderfall
He-kärnor är mycket tyngre än elektroner och går i stort sett rakt fram. De har även en relativt konstant räckvidd. Eftersom a-partiklar har mycket kort räckvidd i fasta material så mäter man räckvidden i luft. Man har kommit fram till att räckvidden i cm ges av
D = 0.318 E3/2
där E är a-partikelns energi i MeV. 241Am är ett bra preparat som sänder ut a-partiklar med energin 5.638 MeV. Dessa har en räckvidd i luft av 4.3 cm.
Man kan sätta in en bit papper mellan detektorn och preparatet för att visa att alla a-partiklar absorberas.
g-sönderfall
Fotoner absorberas av fasta material enligt
I = I0 e-mx
där m är absorptionskoefficienten som varierar med absorptionsmaterialet och x är tjockleken hos absorbatorn.
Lämpliga absorbatormaterial är Al, Cu och Pb. Som preparat är 137Cs lämpligt eftersom det ger en g-energi på 0.662 MeV.
Se även laborationshandledning under länk 1. Kärndata finns under länk 2.
/Peter E 2013-10-09
Hej Anna!
För att få bra resultat behöver du naturligtvis även bra detektorer. Men låt oss se vilka preparat du bör välja.
b-sönderfall
Elektronerna kommer ut med varierande energi och de sprids genom slumpmässiga kollisioner i alla riktningar. Det är därför inte särskilt meningsfullt att göra absorptionmätningar med elektroner.
a-sönderfall
He-kärnor är mycket tyngre än elektroner och går i stort sett rakt fram. De har även en relativt konstant räckvidd. Eftersom a-partiklar har mycket kort räckvidd i fasta material så mäter man räckvidden i luft. Man har kommit fram till att räckvidden i cm ges av
D = 0.318 E3/2
där E är a-partikelns energi i MeV. 241Am är ett bra preparat som sänder ut a-partiklar med energin 5.638 MeV. Dessa har en räckvidd i luft av 4.3 cm.
Man kan sätta in en bit papper mellan detektorn och preparatet för att visa att alla a-partiklar absorberas.
g-sönderfall
Fotoner absorberas av fasta material enligt
I = I0 e-mx
där m är absorptionskoefficienten som varierar med absorptionsmaterialet och x är tjockleken hos absorbatorn.
Lämpliga absorbatormaterial är Al, Cu och Pb. Som preparat är 137Cs lämpligt eftersom det ger en g-energi på 0.662 MeV.
Se även laborationshandledning under länk 1. Kärndata finns under länk 2.
/Peter E 2013-10-09
Vad består universum av?
Gymnasium: Universum-Solen-Planeterna - kosmisk bakgrundsstrålning, kosmologi, materia, mörk energi, mörk materia, WIMPs [19225]
Fråga:
Hej!
Ibland ses i medier uppgifter om antal partiklar per m^3 eller antal partiklar per cm^3 i rymden, dvs långt utanför jordatmosfären. Antalet varierar rätt mycket och jag undrar om det finns något tillförlitligt värde och vilket detta är. Finns även något beräknat/uppmätt värde på antal neutriner per m^3? Även fotoner borde kunna räknas på analogt sätt. Finns mätvärde?
/Thomas Ã, Knivsta 2013-11-22
Hej!
Ibland ses i medier uppgifter om antal partiklar per m^3 eller antal partiklar per cm^3 i rymden, dvs långt utanför jordatmosfären. Antalet varierar rätt mycket och jag undrar om det finns något tillförlitligt värde och vilket detta är. Finns även något beräknat/uppmätt värde på antal neutriner per m^3? Även fotoner borde kunna räknas på analogt sätt. Finns mätvärde?
/Thomas Ã, Knivsta 2013-11-22
Svar:
Densiteten av materia i universum varierar mycket från superhöga densiteter i svarta hål och neutronstjärnor till mycket låga värden utanför galaxhopar. Jag antar emellertid att du frågar om medeldensiteten.
Den klassiska kosmologin med bara normal (baryonisk) materia gav en densitet på 6 väteatomer/m3 om universum var plant (kritisk densitet). Eftersom endast 4.6% av den totala energin (massan) är baryoner (se fråga [18686]), så sjunker baryondensiteten till c:a 1/4 väteatom/m3. Från förekomsten av lätta nuklider efter Big Bang kan man dra slutsatsen att en försumbar del av den mörka materien är baryoner. Denna måste alltså bestå av något okänt, t.ex. WIMPs ("tunga neutriner").
Nära tiden för Big Bang dominerade strålning över materia (till höger i nedanstående figur där 1/R [skalfaktorn R] är stort). Allteftersom universum expanderar (R blir större) avtar materietätheten som 1/R3. Strålningstätheten avtar emellertid som 1/R4 eftersom man även måste ta hänsyn till att strålningens energi avtar på grund av att våglängden ökar som R. Vid en punkt är alltså densiteten av strålningsenergi och materia lika. Nu (13.75 miljarder år efter Big Bang) är strålningsenergin nästan försumbar.
Antalet fotoner är 3.7108/m3 .
Detta låter som mycket, men man skall komma ihåg att energin för temperaturstrålning vid 2.7 K är mycket liten (3kT=1.110-22 J).
I länk 1 diskuteras den kosmiska densitetsparametern W och hur denna är summan av materian (baryonisk och mörk), relativistiska partiklar (neutriner och fotoner) samt mörk energi.
Vad gäller densiteten av kosmiska neutriner så har man ännu inte detekterat dessa, men teoretiska beräkningar uppskattar att det finns 3.3108/m3 . Detta är som synes nästan exakt samma som ovanstående fotondensitet.
Se även länk 2 ochCosmic_neutrino_background .
____________________________________________________________
http://www.maths.qmul.ac.uk/~jel/ASTM108lecture8.pdf.
http://lappweb.in2p3.fr/neutrinos/anunivers.html
Densiteten av materia i universum varierar mycket från superhöga densiteter i svarta hål och neutronstjärnor till mycket låga värden utanför galaxhopar. Jag antar emellertid att du frågar om medeldensiteten.
Den klassiska kosmologin med bara normal (baryonisk) materia gav en densitet på 6 väteatomer/m3 om universum var plant (kritisk densitet). Eftersom endast 4.6% av den totala energin (massan) är baryoner (se fråga [18686]), så sjunker baryondensiteten till c:a 1/4 väteatom/m3. Från förekomsten av lätta nuklider efter Big Bang kan man dra slutsatsen att en försumbar del av den mörka materien är baryoner. Denna måste alltså bestå av något okänt, t.ex. WIMPs ("tunga neutriner").
Nära tiden för Big Bang dominerade strålning över materia (till höger i nedanstående figur där 1/R [skalfaktorn R] är stort). Allteftersom universum expanderar (R blir större) avtar materietätheten som 1/R3. Strålningstätheten avtar emellertid som 1/R4 eftersom man även måste ta hänsyn till att strålningens energi avtar på grund av att våglängden ökar som R. Vid en punkt är alltså densiteten av strålningsenergi och materia lika. Nu (13.75 miljarder år efter Big Bang) är strålningsenergin nästan försumbar.
Antalet fotoner är 3.7108/m3 .
Detta låter som mycket, men man skall komma ihåg att energin för temperaturstrålning vid 2.7 K är mycket liten (3kT=1.110-22 J).
I länk 1 diskuteras den kosmiska densitetsparametern W och hur denna är summan av materian (baryonisk och mörk), relativistiska partiklar (neutriner och fotoner) samt mörk energi.
Vad gäller densiteten av kosmiska neutriner så har man ännu inte detekterat dessa, men teoretiska beräkningar uppskattar att det finns 3.3108/m3 . Detta är som synes nästan exakt samma som ovanstående fotondensitet.
Se även länk 2 och
____________________________________________________________
http://www.maths.qmul.ac.uk/~jel/ASTM108lecture8.pdf.
http://lappweb.in2p3.fr/neutrinos/anunivers.html
Med vilken hastighet expanderar de "yttersta" delarna av universum?
Gymnasium: Universum-Solen-Planeterna - big bang, gravitationsvågor, inflation, kosmisk bakgrundsstrålning, kosmologi, nyheter [19356]
Fråga:
Hej!
Universum utvidgas enligt gällande modell.
Med vilken hastighet sker det i de "yttersta" delarna?
Pågår inflation därborta fortfarande eller var det något som bara ägde rum strax efter Stora Smällen?
/Thomas Ã, Knivsta 2014-03-18
Hej!
Universum utvidgas enligt gällande modell.
Med vilken hastighet sker det i de "yttersta" delarna?
Pågår inflation därborta fortfarande eller var det något som bara ägde rum strax efter Stora Smällen?
/Thomas Ã, Knivsta 2014-03-18
Svar:
Standardsvaret om delar av universum expanderar med en hastighet överstigande ljushastigheten är ja, men man skall ha klart för sig att man kan definiera hastigheter och avstånd på flera sätt, seFaster-than-lightUniversal_expansion .
Låt oss passa på tillfället att ta upp annonseringen i går (17/3/2014) att man fått direkta stöd för inflationsteorin och att man har fått fram indikationer på gravitationsstrålning, se pressmeddelandet under länk 1.
Ett par citat ur pressmeddelandet:
Båda dessa upptäcker (inflation och gravitationsvågor) är, om de bekräftas, av nobelprisklass. Vad man gjort är att man har mätt cirkulärpolarisationen av den kosmiska bakgrundsstrålningen (se nedanstående bild) med ett teleskop (BICEP2) på sydpolen. Placeringen på sydpolen är för att undvika att mikrovågsstrålningen absorberas av vattenånga. Sydpolen är den bästa platsen för detta eftersom den befinner sig på 3000 m:s höjd i jordens torraste öken.
Här är inslag från Sveriges Radio/SVT:
http://sverigesradio.se/sida/default.aspx?programid=406
http://sverigesradio.se/sida/avsnitt/333765?programid=412
http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/eko-fran-big-bang-upptackt
Fler länkar:
http://www.popast.nu/2014/03/spar-av-gravitationsvagor-bekraftar-universums-ofattbara-inflation.html
http://www.huffingtonpost.com/max-tegmark/good-morning-inflation-he_b_4976707.html
http://www.dn.se/nyheter/vetenskap/vagor-visar-universums-forsta-sekund/
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/history-of-the-universe/inflation/
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/history-of-the-universe/hot-big-bang/
http://profmattstrassler.com/2014/03/17/bicep2-new-evidence-of-cosmic-inflation/
Se dock nedanstående där man tyvärr tvingas erkänna fel i tolkningen av data:
http://sverigesradio.se/sida/artikel.aspx?programid=415&artikel=5976181
http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/beviset-for-universums-fodelse-minst-halften-var-damm
... och guldet blev till damm?
Standardsvaret om delar av universum expanderar med en hastighet överstigande ljushastigheten är ja, men man skall ha klart för sig att man kan definiera hastigheter och avstånd på flera sätt, se
Låt oss passa på tillfället att ta upp annonseringen i går (17/3/2014) att man fått direkta stöd för inflationsteorin och att man har fått fram indikationer på gravitationsstrålning, se pressmeddelandet under länk 1.
Ett par citat ur pressmeddelandet:
Researchers from the BICEP2 collaboration today announced the first direct evidence for this cosmic inflation. Their data also represent the first images of gravitational waves, or ripples in space-time. These waves have been described as the "first tremors of the Big Bang." Finally, the data confirm a deep connection between quantum mechanics and general relativity.
"This has been like looking for a needle in a haystack, but instead we found a crowbar," said co-leader Clem Pryke (University of Minnesota).
When asked to comment on the implications of this discovery, Harvard theorist Avi Loeb said, "This work offers new insights into some of our most basic questions: Why do we exist? How did the universe begin? These results are not only a smoking gun for inflation, they also tell us when inflation took place and how powerful the process was."
Båda dessa upptäcker (inflation och gravitationsvågor) är, om de bekräftas, av nobelprisklass. Vad man gjort är att man har mätt cirkulärpolarisationen av den kosmiska bakgrundsstrålningen (se nedanstående bild) med ett teleskop (BICEP2) på sydpolen. Placeringen på sydpolen är för att undvika att mikrovågsstrålningen absorberas av vattenånga. Sydpolen är den bästa platsen för detta eftersom den befinner sig på 3000 m:s höjd i jordens torraste öken.
Här är inslag från Sveriges Radio/SVT:
http://sverigesradio.se/sida/default.aspx?programid=406
http://sverigesradio.se/sida/avsnitt/333765?programid=412
http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/eko-fran-big-bang-upptackt
Fler länkar:
http://www.popast.nu/2014/03/spar-av-gravitationsvagor-bekraftar-universums-ofattbara-inflation.html
http://www.huffingtonpost.com/max-tegmark/good-morning-inflation-he_b_4976707.html
http://www.dn.se/nyheter/vetenskap/vagor-visar-universums-forsta-sekund/
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/history-of-the-universe/inflation/
http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/relativity-space-astronomy-and-cosmology/history-of-the-universe/hot-big-bang/
http://profmattstrassler.com/2014/03/17/bicep2-new-evidence-of-cosmic-inflation/
Se dock nedanstående där man tyvärr tvingas erkänna fel i tolkningen av data:
http://sverigesradio.se/sida/artikel.aspx?programid=415&artikel=5976181
http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/beviset-for-universums-fodelse-minst-halften-var-damm
... och guldet blev till damm?
Kan vatten frysa vid lufttemperaturer över noll grader.
Fråga:
En fråga jag fått från elev under praktik:
Ett tunt lager vatten ligger på ett fat som är isolerat mot underlaget. På natten sjunker lufttemperaturen till 1 grader och det är molnfritt. Kan vattnet på fatet frysa? Motivera ditt svar!
Hur ska jag svara på bästa sätt?
/Jack E, Lunds Universitet, Lund 2014-08-10
En fråga jag fått från elev under praktik:
Ett tunt lager vatten ligger på ett fat som är isolerat mot underlaget. På natten sjunker lufttemperaturen till 1 grader och det är molnfritt. Kan vattnet på fatet frysa? Motivera ditt svar!
Hur ska jag svara på bästa sätt?
/Jack E, Lunds Universitet, Lund 2014-08-10
Svar:
Ja, vattnet kan frysa. Det finns två effekter som kan kyla vattnet så det fryser: utstrålning och förångning.
Om det är molnfritt är det nästan ingen instrålning av värmestrålning (infrarött/mikrovågor) från himlen. Utstrålningen är emellertid vad som motsvarar 1oC. Det betyder att vi har mer utstrålning än instrålning: temperaturen hos vattnet sjunker. Se vidare fråga [7130].
Om omgivande luftfuktigheten inte är för hög kommer en del av vattnet att förångas. Detta kräver en energi på 2260 kJ/kg ([14203]). Energi tas alltså från vattnet för att sänka temperaturen (2.1 kJ/kg.K) och bilda is (333 kJ/kg). Denna effekt används i snökanoner, se fråga [15592].
/Peter E 2014-08-11
Ja, vattnet kan frysa. Det finns två effekter som kan kyla vattnet så det fryser: utstrålning och förångning.
Om det är molnfritt är det nästan ingen instrålning av värmestrålning (infrarött/mikrovågor) från himlen. Utstrålningen är emellertid vad som motsvarar 1oC. Det betyder att vi har mer utstrålning än instrålning: temperaturen hos vattnet sjunker. Se vidare fråga [7130].
Om omgivande luftfuktigheten inte är för hög kommer en del av vattnet att förångas. Detta kräver en energi på 2260 kJ/kg ([14203]). Energi tas alltså från vattnet för att sänka temperaturen (2.1 kJ/kg.K) och bilda is (333 kJ/kg). Denna effekt används i snökanoner, se fråga [15592].
/Peter E 2014-08-11
Svänger E och B fälten i takt i elektromagnetisk strålning?
Gymnasium: Ljud-Ljus-Vågor - elektromagnetisk strålning, Maxwells ekvationer, relativitetsteorin, speciella [19723]
Fråga:
Hej!
Jag läser just nu om elektromagnetiska svängningskretsar och hur radiovågor alstras, men det finns något jag inte riktigt förstår. Om man utgår från förklaringen med svängningskretsen där energi växlar mellan att vara elektrisk mellan kondensationsplattorna och magnetisk i spolen, kommer man fram till att det magnetiska fältet är minimalt när det elektriska fältet är maximalt och vice versa. Men när vi talar om elektromagnetiska vågor är inte fälten förskjutna relativt varandra med pi/2 rad, de är ju i fas!Jag har försökt googla runt och stötte på begreppen induktionsfält och strålningsfält, men ingen riktig ingående förklaring på vad dessa är och hur de gör att fälten hamnar i fas, så jag hade varit tacksam om jag hade fått en här!
Mvh, Rose
/Rose G, Katedralskolan, Växjö 2015-03-14
Hej!
Jag läser just nu om elektromagnetiska svängningskretsar och hur radiovågor alstras, men det finns något jag inte riktigt förstår. Om man utgår från förklaringen med svängningskretsen där energi växlar mellan att vara elektrisk mellan kondensationsplattorna och magnetisk i spolen, kommer man fram till att det magnetiska fältet är minimalt när det elektriska fältet är maximalt och vice versa. Men när vi talar om elektromagnetiska vågor är inte fälten förskjutna relativt varandra med pi/2 rad, de är ju i fas!Jag har försökt googla runt och stötte på begreppen induktionsfält och strålningsfält, men ingen riktig ingående förklaring på vad dessa är och hur de gör att fälten hamnar i fas, så jag hade varit tacksam om jag hade fått en här!
Mvh, Rose
/Rose G, Katedralskolan, Växjö 2015-03-14
Svar:
Engelska Wikipedia säger följande omelektromagnetisk strålning :
Maxwells ekvationer ger en vågekvation där amplituden på stort avstånd från källan (se nedanstående figur) avtar som 1/r. Detta är ditt strålningsfält. Fälten ser ut som i figuren i fråga [15035]. Man ser att E och B svänger i takt.
Nära källan är fälten mycket mer komplicerade eftersom vi har både laddningar och magnetism. Dessa (induktionsfältet) avtar emellertid hastigare än 1/r och försvinner på stort avstånd. Det är alltså bara strålningsfältet, som avtar som 1/r, som överlever på stort avstånd.
Det är alltså amplituden på fälten som avtar som 1/r. Energitransporten ges emellertid av Poyntings vektor (Poynting_vectorPlane_waves ):
P = konstExB = konstE2/c,
och avtar, som sig bör, som 1/r2.
Se ävenElectromagnetic_radiationNear_and_far_fields , Electromagnetic_radiationDerivation_from_electromagnetic_theory och fråga [2867].
Hoppas det blev lite klarare, Rose, men detta är inte helt lätt. Bra föreläsningar om Maxwells ekvationer och elektromagnetisk strålning av professor Shankar (Yale) finns under länk 1 och 2. Mot slutet av föreläsning 2 visar föreläsaren hur den magnetiska kraften uppkommer som en relativistisk effekt på laddningar som rör sig. Det var detta som fick Einstein att utveckla sin speciella relativitetsteori.
Engelska Wikipedia säger följande om
Electromagnetic radiation (EMR) is a form of radiant energy released by certain electromagnetic processes. Visible light is one type of electromagnetic radiation, other familiar forms are invisible electromagnetic radiations such as X-rays and radio waves.
Classically, EMR consists of electromagnetic waves, which are synchronized oscillations of electric and magnetic fields that propagate at the speed of light. The oscillations of the two fields are perpendicular to each other and perpendicular to the direction of energy and wave propagation, forming a transverse wave. Electromagnetic waves can be characterized by either the frequency or wavelength of their oscillations to form the electromagnetic spectrum. (Electromagnetic_radiation )
Maxwells ekvationer ger en vågekvation där amplituden på stort avstånd från källan (se nedanstående figur) avtar som 1/r. Detta är ditt strålningsfält. Fälten ser ut som i figuren i fråga [15035]. Man ser att E och B svänger i takt.
Nära källan är fälten mycket mer komplicerade eftersom vi har både laddningar och magnetism. Dessa (induktionsfältet) avtar emellertid hastigare än 1/r och försvinner på stort avstånd. Det är alltså bara strålningsfältet, som avtar som 1/r, som överlever på stort avstånd.
Det är alltså amplituden på fälten som avtar som 1/r. Energitransporten ges emellertid av Poyntings vektor (
P = konstExB = konstE2/c,
och avtar, som sig bör, som 1/r2.
Se även
Hoppas det blev lite klarare, Rose, men detta är inte helt lätt. Bra föreläsningar om Maxwells ekvationer och elektromagnetisk strålning av professor Shankar (Yale) finns under länk 1 och 2. Mot slutet av föreläsning 2 visar föreläsaren hur den magnetiska kraften uppkommer som en relativistisk effekt på laddningar som rör sig. Det var detta som fick Einstein att utveckla sin speciella relativitetsteori.
Magnetfält i rymden
Fråga:
Hej!
Häromdagen såg jag i en artikel något om magnetfält ute i rymden, inuti och mellan galaxer. Hur starka är dessa fält? Och vari har de sin grund?
/Thomas Ã, Knivsta 2017-11-29
Hej!
Häromdagen såg jag i en artikel något om magnetfält ute i rymden, inuti och mellan galaxer. Hur starka är dessa fält? Och vari har de sin grund?
/Thomas Ã, Knivsta 2017-11-29
Svar:
Många astronomiska objekt genererar magnetfält. Planeter genom strömmar i en ledande roterande kärna. Solen och andra stjärnor har magnetfält som sträcker sig långt ut i rymden. Neutronstjärnor och svarta hål har magnetfält orsakade av utkastade laddade partiklar. Man har även upptäckt magnetfält mellan galaxer, se länk 1.
Magnetfält skapas alltså av laddade partiklar som rör sig. Den kosmiska strålningen består till stor del av lätta atomkärnor (protoner, heliumkärnor, mm) som färdas med mycket hög hastighet (energi upp mot 1020 eV). Det är inte helt etablerat var den kosmiska strålningen kommer ifrån, men supernovor och svarta hål är kandidater.
Man vet sedan länge genom studier av synkrotronstrålning att galaxer har magnetfält på 5-25 mikrogauss, men man vet inte hur de produceras. Det har redan på 50-talet föreslagits att universum skapades med ett svagt magnetfält som förstärkts när galaxer bildats.
Se ävenCosmic_ray och GalaxyMagnetic_fields
/Peter E 2017-11-30
Många astronomiska objekt genererar magnetfält. Planeter genom strömmar i en ledande roterande kärna. Solen och andra stjärnor har magnetfält som sträcker sig långt ut i rymden. Neutronstjärnor och svarta hål har magnetfält orsakade av utkastade laddade partiklar. Man har även upptäckt magnetfält mellan galaxer, se länk 1.
Magnetfält skapas alltså av laddade partiklar som rör sig. Den kosmiska strålningen består till stor del av lätta atomkärnor (protoner, heliumkärnor, mm) som färdas med mycket hög hastighet (energi upp mot 1020 eV). Det är inte helt etablerat var den kosmiska strålningen kommer ifrån, men supernovor och svarta hål är kandidater.
Man vet sedan länge genom studier av synkrotronstrålning att galaxer har magnetfält på 5-25 mikrogauss, men man vet inte hur de produceras. Det har redan på 50-talet föreslagits att universum skapades med ett svagt magnetfält som förstärkts när galaxer bildats.
Se även
/Peter E 2017-11-30
Uppvärmning i mikrovågsugn
Grundskola_7-9: Elektricitet-Magnetism, Ljud-Ljus-Vågor - elektromagnetisk strålning, mikrovågsugn, vatten/is [20746]
Fråga:
Om man vill värma kall mjölk i micron samtidigt som en skorpa för att spara tid varför blir mjölken varm medans skorpan inte blir det
/Hanna K, FLkenberg, Falkenberg 2017-12-13
Om man vill värma kall mjölk i micron samtidigt som en skorpa för att spara tid varför blir mjölken varm medans skorpan inte blir det
/Hanna K, FLkenberg, Falkenberg 2017-12-13
Svar:
Därför att mikrovågorna i huvudsak lämnar sin energi (absorberas) av vattenmolekyler, och skorpan innehåller mycket lite vatten medan mjölken innehåller mycket vatten. Se fråga [15744].
Anledningen till att mikrovågor absorberas av vattenmolekyler är att dena molekyl är en elektrisk dipol, dvs positiv och negativ laddning är förskjutna i förhållande till varandra.
Enelektrisk dipol är inom fysiken två elektriska laddningar med samma magnitud men olika tecken placerade med ett litet inbördes avstånd.
Figuren nedan från Elektrisk_dipol illustrerar laddningsfördelningen hos vattenmolekylen. Mikrovågorna utgörs av oscillerande elektriska och magnetiska fält. Den elektriska komponenten påverkar molekylerna och sätter dem i svängning. Den ökade rörelseenergin övergår genom kollisioner till värme.
Anledningen till att is värms mycket mindre effektivt än flytande vatten är att molekylerna i vatten är fritt rörliga medan molekylerna i is är bundna till varandra och därmed mindre benägna att "svänga med".
Se även MikrovågsugnTeknisk_bakgrund och Microwave_ovenPrinciples .
Därför att mikrovågorna i huvudsak lämnar sin energi (absorberas) av vattenmolekyler, och skorpan innehåller mycket lite vatten medan mjölken innehåller mycket vatten. Se fråga [15744].
Anledningen till att mikrovågor absorberas av vattenmolekyler är att dena molekyl är en elektrisk dipol, dvs positiv och negativ laddning är förskjutna i förhållande till varandra.
En
Figuren nedan från Elektrisk_dipol
illustrerar laddningsfördelningen hos vattenmolekylen. Mikrovågorna utgörs av oscillerande elektriska och magnetiska fält. Den elektriska komponenten påverkar molekylerna och sätter dem i svängning. Den ökade rörelseenergin övergår genom kollisioner till värme.Anledningen till att is värms mycket mindre effektivt än flytande vatten är att molekylerna i vatten är fritt rörliga medan molekylerna i is är bundna till varandra och därmed mindre benägna att "svänga med".
Se även MikrovågsugnTeknisk_bakgrund
och 
** Frågelådan är stängd för nya frågor tills vidare **
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Länkar till externa sidor kan inte garanteras bibehålla informationen som fanns vid tillfället när frågan besvarades.
Denna sida frÃ¥n NRCF är licensierad under Creative Commons: Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar