פיזיקת חלל
כוח הכבידה אוסף אבק לכוכבים, כוכבים מזגים אלמנטים, והזזה לאדום של גלאקסיות מרחוק מעידה שהיקום כולו מתרחש מתחילתו 14 מיליארד שנים לפני כן. הנושא האחרון של OxfordAQA מסכם את הקורס עם מחזורי חיי כוכבים, מסלולים והוכחות לתפיסת המהגדלה.
OxfordAQA International GCSE Physics 9203, נושא 3.8 (גרסה 5.1). הבעות המסומנות (P) הן רק לבחינת Paper-2-.
מחזור חיי כוכב
כוכבים נוצרים כאשר כוח כבידה שואף אבק וגז (בעיקר מימן והליום) יחד — גושים קטנים יותר הופכים לפלנטות. בתקופת ה-סדרה הראשית הארוכה, מימן מזוג להליום בגרעין והכבידה מאזנת כוחות החוצה. ככל שהכוכב מאסיבי יותר, כך ליבתו חמה יותר וכן הגרעינים הכבדים ביותר שהוא יכול לבנות באמצעות מיזוג.
כאשר מימן נגמר, המסה קובעת את הסוף. כוכב כמו השמש מתנפח לענק אדום, משליך שכבותיו, והליבה החשופה מתקררת מענק לבן לענק שחור. כוכב מאסיבי מתנפח לענק על אדום, מזג אלמנטים כבדים יותר (פחמן, חנקן, חמצן), ואז מתפוצץ כסופרנובה — מפזר את האלמנטים (אלמנטים כבדים יותר מברזל נוצרים בפיצוץ עצמו) — ומשאיר אחריו כוכב ניוטרונים או חור שחור. המיזוג בכוכבים ובסופרנובות יצר כל אלמנט הטבעי הקיים: היקום המוקדם הכיל רק מימן.
מערכת השמש ותנועה מסלולית
מערכת השמש: שמונה פלנטות מקיפות את השמש, בנוסף לירחים, אסטרואידים, פלנטות ננסיים ושביטים. שביל החלב הוא אחת ממיליארדים של גלאקסיות, כל אחת עם אלפי מיליארדי כוכבים. לוויינים מלאכותיים מקיפים את כדור הארץ במסלולי גיאוסטציונריים או מסלולי קוטב נמוכים.
כוח הכבידה מספק אתכוח המרכז: הוא פועל לכיוון המרכז, משנה את כיוון התנועה (המהירות) ללא שינוי במהירות. הפרש גדול יותר פירושו כבידה חלשה יותר, ולכן מהירות מסלול נמוכה יותר: כדי להישאר ברדיוס מסוים, לוויין חייב לנוע במהירות המתאימה — שינוי במהירות משנה את רדיוס המסלול.
הזזה לאדום והיקום הנמתח (P)
מקור גל נע משנה את אורך הגל הנצפה (אפקט דופלר): מקורות הנ удаляющиеся מתיחים גלים — אורך גל ארוך יותר, תדר נמוך יותר. ככל שהגלאקסיה רחוקה יותר, כך היא נ удаля faster וכל כך ההזזה לאדום גדולה יותר — החלל עצמו נמתח, ומעיד על התחלה קטנה מאוד: המהגדלה. רקע הקרינה המיקרוגלי הקוסמי — קרינה הממלאת את היקום מהרגעים לאחר ההתחלה — הוא העמוד השני; תפיסת המהגדלה היא כרגע התפיסה היחידה שמסבירה אותה.
בדוק את עצמך
- מה שואף אבק וגז לכוכבים?
- מה קורה בליבת כוכב בסדרה ראשית?
- ספרו שלושה שלבים שעובר כוכב כמו השמש לאחר הסדרה הראשית.
- אילו כוכבים הופכים לסופרנובה?
- היכן נוצרים יסודות כבדים מברזל?
- ציין שני סוגי מסלולים ללוויין מלאכותי.
- מדוע לוויין במסלול גבוה יותר נע לאט יותר?
- (P) מה קורה לאורך הגל כאשר המקור שלו מתרחק?
- (P) ציין שני סוגי ההוכחה למפץ הגדול.
- (P) מהי הקרינה המיקרוגלית הקוסמית (CMBR)?
תשובות: 1 משיכה כבידתית; 2 גרעיני מימן פונדו למימן, משחררים אנרגיה, כאשר הכבידה מאוזנת; 3 ענק אדום, ננפה לבנה, ננפה שחורה (שלושה שלבים לאחר הסדרה הראשית); 4 כוכבים כבדים משמעותית יותר מהשמש; 5 בפיצוצי סופרנובה; 6 גיאוסטציונרי וקוטבי נמוך; 7 הכבידה חולשת עם ההתרחקות, ולכן הכוח הצנטריפטי — והמהירות הנדרשת ממנו — היא קטנה יותר; 8 (P) הוא מתאריך (הזזה אדומה), ותדירות התצפית יורדת; 9 (P) הזזה אדומה של גלקסיות העולה עם המרחק, והרקע המיקרוגלי הקוסמי; 10 (P) קרינה אלקטרומגנטית הממלאת את היקום, שנותרה מעט לאחר המפץ הגדול.