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 pÃ¥ 6 väteatomer/m³ om universum var plant (kritisk densitet). Eftersom endast 4.6% av den totala energin (massan) är baryoner (se frÃ¥ga [18686]), sÃ¥ sjunker baryondensiteten till c:a 1/4 väteatom/m³. FrÃ¥n förekomsten av lätta nuklider efter Big Bang kan man dra slutsatsen att en försumbar del av den mörka materien är baryoner. Denna mÃ¥ste alltsÃ¥ bestÃ¥ av nÃ¥got okänt, t.ex. WIMPs ("tunga neutriner").

Nära tiden för Big Bang dominerade strÃ¥lning över materia (till höger i nedanstÃ¥ende figur där 1/R [skalfaktorn R] är stort). Allteftersom universum expanderar (R blir större) avtar materietätheten som 1/R³. StrÃ¥lningstätheten avtar emellertid som 1/R⁴ eftersom man även mÃ¥ste ta hänsyn till att strÃ¥lningens energi avtar pÃ¥ grund av att vÃ¥glängden ökar som R. Vid en punkt är alltsÃ¥ densiteten av strÃ¥lningsenergi och materia lika. Nu (13.75 miljarder Ã¥r efter Big Bang) är strÃ¥lningsenergin 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 sÃ¥ har man ännu inte detekterat dessa, men teoretiska beräkningar uppskattar att det finns 3.310⁸/m³ . Detta är som synes nästan exakt samma som ovanstÃ¥ende fotondensitet.

Se även länk 2 och Cosmic_neutrino_background.
____________________________________________________________

http://www.maths.qmul.ac.uk/~jel/ASTM108lecture8.pdf.

http://lappweb.in2p3.fr/neutrinos/anunivers.html

/Peter E 2013-11-22

Svar:
Hej Maria, jag skall försöka att inte krångla till det!

Först några förutsättningar:

När månskäran är tunn så är månen nära solen på himlen.

Effekten är endast intressant när månen är nära horisonten (månen högt kan inte relateras till något).

Vi kan anta att månens bana ligger i jordbanans plan (ekliptikan) - avvikelsen är bara 5^o.

I nedanstående bild är solen precis under horisonten.

I bilden visas hur månens nedgång ser ut för c:a 35 grader nordlig bredd, dvs norra Afrika. På vintern lutar skäran mycket. I Sverige lutar den ännu mer.

I Mauretanien, som ligger längre söderut kan månen gå ner vinkelrätt mot horisonten, dvs månskäran ser ut som en båt (som på flaggan). Mellan vändkretsarna kan ju solen vara i zenit (rakt upp). Det är vid dessa tillfällen som solen (och månen) går upp och ner vinkelrätt mot horisonten.

En märklighet med flaggan är att stjärnan ligger på månen. Om det varit en riktig stjärna skulle den skymmas av månen.

/Peter E 2014-01-17

Svar:
Mary! Se fråga [17056] och [17484] varför jordens inre är varmt och flytande. Temeraturen är 1000-7000 K beroende på djup, se nedanstående figur från Geothermal_gradient.

Det omedelbara som skulle ske om jordens inre stelnade är att vi inte skulle få några jordbävningar eller vulkanutbrott. Det är kanske bra, men värre är att jordens magnetfält (fråga [18768]) skulle försvinna.

Förutom att kompasser skulle bli förvirrade så skulle avsaknad av magnetfält göra att vi inte har något skydd för partikelstrålning från solen, se Solvind. Detta osakar en ökad nivå av joniserande strålning och en gradvis uttunning av atmosfären.

Om jorden inre stelnar kommer även kontinentaldriften att upphöra. Denna har en stabiliserande verkan på klimatet genom att hålla koldioxidhalten i atmosfären på en låg nivå, se fråga [17321]. Utan kontinentaldrift skulle jorden kunna råka ut för en extrem växthuseffekt som planeten Venus med medeltemperatur på uppemot 500^oC.

Nu är dessa effekter ingenting att oroa sig för eftersom jordens inre kommer att fortsätta att vara flytande under hundratals miljoner år framåt.

/Peter E 2014-01-27

Svar:
Hej Mary! Det är inget fel på dina frågor, det var bara lite mycket domedag på en gång! :-)

Alla grundämnen tyngre än helium har bildats i stjärnor och kastats ut i de gas/stoft moln som bildade jorden, se fråga [13117].

Eftersom solen redan var ganska varm när jorden bildades för 4.6 miljarder år sedan så kondenserade mest tunga ämnen i det inre solsystemet. Vattnet, som det fanns mycket av, blåstes antagligen till en del längre ut i solsystemet. Eftersom jorden bombarderades av stoft och små planeter (bilden nedan) blev jorden så varm att den smälte, se Hadean. Stora delar av metallerna sjönk ner och bildade en järn/nickel kärna.

De första bergarterna bildades för 3.8-4 miljarder år sedan. Atmosfären var säkert från början mycket tät av huvudsakligen koldioxid. Platt-tektoniten (kontinentaldriften) kan ha börjat så tidigt som för 4 miljarder år sedan. Då minskade mängden koldioxid i atmosfären genom att den fälldes ut som karbonat på havsbotten, och transporterades till jordens inre, se fråga [17321].

Antagligen har en del av oceanernas vatten kommit till av infallande kometer och småplaneter från de yttre kallare delarna av solsystemet.

Syret i atmosfären har bildats av fotosyntetiserande bakterier som fanns redan för 3.5 miljarder år sedan, se fråga [1550].

Se vidare fråga [17441], länk 1 och History_of_the_Earth.

/Peter E 2014-01-30

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, se Faster-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:

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?

/Peter E 2014-03-18

Svar:
Eftersom jorden roterar kring sin axel är den inte helt klotformig utan en ellipsoid med utbuktningen vid ekvatorn. Månen befinner sig nära ekliptikans plan (jordens banplan i sin rörelse kring solen). Månen kommer alltså att motsätta sig en ökning i jordaxelns lutning. Man har gjort realistiska simuleringar med och utan månen med olika resultat vad gäller jordaxelns stabilitet, se Axial_tiltLong_term.

Vad gäller andra planeter i solsystemet finns lite information i stycket Axial_tiltOther_objects_of_the_Solar_System. Nedanstående figur visar att rotationsaxelns lutning mot banplanet varierar mycket.

Se även fråga [14911].

/Peter E 2014-06-26

Svar:
Thomas! Jag kan inte hitta något om detta på SRs sajt, men en googling gav länk 1, som säkert handlar om samma nyhet: "Study Finds Solar System's Water Is Older Than the Sun". Urspungsartikeln i Science finns under länk 2. Den är inte helt lätt att förstå, men lite kan man säga.

Det man använder för "åldersbestämning" (såvitt jag begriper gäller det endast relativ ålder, inte absolut) är halten av deuterium i vattnet. Om man har ett isblock i vakuum kommer vatten att sublimera. Vattenmolekyler som innehåller deuterium är mindre rörliga, så med tiden kommer isblocket att innehålla mer deuterium än vad det gjorde från början. Det gäller för övrigt alla kemiska omvandlingar att lätta molekyler är mer rörliga och favoriseras.

Det finns relativt mycket vatten i världsrymden eftersom vatten är mycket stabilt. Väte är det mest förekommande grundämnet och syre är det tredje mest förekommande. Vattnet har säkert inte bildats på planeterna (jorden skulle t.ex. knappast ha kunnat dra till sig tillräckligt med väte). Vattnet har antagligen bildats i interstellära gas/stoftmoln tillsammans med andra molekyler. Det är alltså helt rimligt att anta att vattnet bildades innan gas/stoftmolnet komprimerades och bildade solsystemet.
/Peter E 2014-09-27

Svar:
Vi har diskuterat vatten i solsystemet i fråga [19477]: "Om man har ett isblock i vakuum kommer vatten att sublimera. Vattenmolekyler som innehåller deuterium är mindre rörliga, så med tiden kommer isblocket att innehålla mer deuterium än vad det gjorde från början. Det gäller för övrigt alla kemiska omvandlingar att lätta molekyler är mer rörliga och favoriseras."

Deuteriumhalten är ganska lÃ¥g (i världshaven är D/H = 1.510^-4), sÃ¥ D₂O är mycket sällsynt. Det man mäter är HDO (masstal 19).

Mätningarna av deuteriumhalten som gjorts av Rosetta-proben (inte den försvunna landaren Philae) på vatten som avdunstar från kometen 67P/Churyumov–Gerasimenko. Man har fått fram att halten deuterium är tre gånger halten i haven på jorden. Detta tyder på att kometer inte är den huvudsakliga källan för vattnet på jorden.

Eller gör det? Det var för 3.8 miljarder år sedan som jorden bombarderades med kometer/asteroider. Det har tidigare gjorts mätningar av deuteriumhalten i kometer med ganska varierande resultat. Man har bara mätt deuteriumhalten hos vatten som avdunstat från kometen, alltså vatten från ett tunt ytskikt. Kometer utsätts även för varierade temperaturer.

En komet som är parkerad långt ute i Oort-molnet (se fråga [19599] och Oorts_kometmoln) skulle knappast förlora något vatten och därmed bevara sitt D/H förhållande.

En kortperiodisk komet däremot utsätts för solstrålning och förlorar vatten, varför D/H förhållandet ökar.

Förklaringen till diskrepansen skulle kanske kunna vara att kometerna när de bildades hade samma deuteriumhalt som haven på jorden, men att halten hos nuvarande kometer varierar eftersom de utsatts för varierande påverkan från solen.

Det vore intressant att få mätningar på is som finns en bit ner i en komet. Denna is skulle kunna tänkas vara opåverkad av avdunstningen, och därmed skulle D/H förhållandet bevaras.

Länk 1 och 2 innehåller mer information om Rosetta-mätningen.
/Peter E 2014-12-11

Svar:
Nej, det finns ingen revolutionerande ny teknik vad gäller bemannade rymdfärder. För obemannade rymdfärder utvecklas emellertid små, avancerade och relativt billiga prober som kan sändas till olika objekt i solsystemet.

NASA har varit marginellt involverat i kall fusion (kall fusion). Trots att detta område är ganska kontroversiellt spekulerade man mycket om att använda kall fusion som framdrivning. Tyvärr stannar det ganska säkert vid spekulationer - kall fusion finns inte!

Sedan finns det projekt att sända några människor på en enkel resa till Mars. Förvånansvärt nog finns det många anmälda, vi får se hur många som återstår om det någonsin kommer till kritan. Jag tror att det bara är ett projekt att lura pengar av godtrogna.

Det finns två problem som gör marsfärder svåra och därmed dyra. Det tar lång tid att färdas till Mars (se fråga [17360]) och passagerarna kan komma att utsättas för höga stråldoser, speciellt från solaktiviteten.

Tekniskt skulle vi kunna skicka en bemannad farkost till Mars tur och retur i dag, men till enorma kostnader. Vinsten jämfört med utforskning av Mars med obemannade prober är marginell. Möjligen kan bemannade färder bli aktuella på 2030-talet.

Vad gäller färder längre bort i solsystemet planeras endast obemannade prober. Mest spännande är New Horizons (se New_Horizons) till dvärgplaneten Pluto och JUICE (se Jupiter_Icy_Moon_Explorer) till Jupiters ismånar.

Se vidare om olika aspekter av marsfärder i några befintliga svar: Mars. Se även en artikel om marsfärder i pappersversionen av Populär astronomi, länk 1.

/Peter E 2014-12-15

Svar:
Solsystemet består av solen, 8 planeter, satelliter och ett stort antal asteroider. Utanför Neptunus bana finns även Kuiper-bältet och Oorts kometmoln. Vi skall här endast behandla de två senare, vilka ofta blandas ihop. (Se Solsystemet och bilden nedan.)

Asteroidbältet, numera även kallat huvudasteroidbältet eller huvudbältet, för att skilja det från Kuiperbältet vars existens upptäcktes 1992, är det asteroidbälte som ligger i en ring runt solen och som befinner sig mellan planeterna Mars och Jupiter. (Asteroidbältet)

Kuiperbältet är ett bälte av en stor mängd små himlakroppar i banor runt solen, som är beläget bortom Neptunus bana och 20 astronomiska enheter utåt. Det har uppskattats att det finns åtminstone 70 000 så kallade transneptuner (TNO) med en diameter större än 100 kilometer i detta bälte, men mestadels består det av mindre asteroider.

Dvärgplaneten Pluto ingår i Kuiperbältet. Insikten att Pluto inte är det största objektet i bältet var ett viktigt skäl till att denna himlakropp omklassificerades från planet till dvärgplanet. (Kuiperbältet)

Oorts kometmoln eller Öpik-Oorts kometmoln är ett vidsträckt moln som omger solsystemet. Det består av rester från solsystemets bildande. Oorts kometmoln antas finnas ungefär mellan några tusen och minst 50 000 astronomiska enheter (AE) från solen (minst 0,8 ljusår). Många observerade kometer tros vara delar av Oorts kometmoln som störts i sin bana och fallit in mot det inre av solsystemet, vilket förklarar hur det fortfarande kan finnas kometer trots att de förångas snabbt när de börjat gå i en snävare bana kring solen. (Oorts_kometmoln)

Observera att Kuiperbältet ligger nära solsystemets huvudplan medan Oorts kometmoln befinner sig mycket längre från solen och antagligen har sfärisk symmetri. Oorts kometmoln har inte observerats direkt utan är en förklaring till en långvarig ström av långperiodiska kometer i solsystemets inre delar. Objekten i molnet är alltså kometkärnor huvudsakligen bestående av fruset vatten, se komet fråga [15333].

Se nedanstående länkar för mer om Kuiperbältet och Oorts kometmoln.

/Peter E 2015-01-19