Space physics — physics only (4.8)

כוכבים נולדים, נשרפים ומתים; גלקסיות נמלטות זו מזו; והאור שהן שולחות אלינו נושא את החדשות. עמוד זה מכסה AQA GCSE Physics 8463, נושא 4.8 פיזיקת החלל.

כיצב המבחן מטפל בנושא זה:

• כל הנושא הוא פיזיקה בלבד, מופיע במספר 2.
• שלושת ההצהרות על תנועה מסלולית הן רק HT (מסלולים מעגליים, שינוי מהירות במהירות קבועה, שינוי רדיוס מסלול יציב).
• העובדות חייבות להיות מדויקות: סדרת מחזור החיים, סיפור ההיתוך של האלמנטים, ושרשרת ההזזה האדומה.

מערכת השמש: כוכב אחד (השמש), שמונה כוכבי לכת, כוכבי לכת ננסיים המקיפים את השמש, ולווינים טבעיים (ירח) המקיפים כוכבי לכת. מערכת השמש שלנו היא חלק קטן מהגלקסיה שביל החלב.

יצירת השמש: ענן של אבק וגז (ערבה) נמשך יחד על ידי משיכה כבידתית. כאשר התכווץ:

1. המרכז הצפוף התחמם עד שהתחילה היתוך — כוכב נדלק;
2. הלחץ החוצי של ההיתוך מאזן את משיכת הכבידה הפנימה — איזון שנמשך לאורך חיי הסדרה הראשית של הכוכב.

מחזור החיים נקבע על ידי גודל הכוכב.

כוכב בגודל השמש: ערפילית → כוכב קדמון → סדרה ראשית (היתוך מימן; איזון) → ענק אדום (מימן נגמר; היתוך של הליום ומרכיבים כבדים יותר; הכוכב מתנפח) → ערפילית לבנה (היתוך נפסק; ליבתו מתכווצת וקרירה) → בסופו של דבר ערפילית שחורה.

כוכב ענק (כבד הרבה מהשמש): ערפילית → כוכב קדמון → סדרה ראשית → ענק-על אדום → סופרנובה (פיצוץ) → כוכב נטרונים, או — עבור הכוכבים הכבדים ביותר — חור שחור.

ממין מגיעים המרכיבים (רצף אהוב):

• היתוך בכוכבים יוצר מרכיבים עד לברזל.
• מרכיבים כבדים יותר מברזל נוצרים בסופרנובה.
• הסופרנובה מפזרת את המרכיבים בכל היקום — החומר שממנו בנויים כוכבי לכת ואנשים.

כבידה מספקת את הכוח המרכזי המחזיק כוכבי לכת ולווינים במסלולים מעגליים.

• כוכבי לכת: מקיפים את השמש. ירח: לווינים טבעיים המקיפים כוכבי לכת. לווינים מלאכותיים: נוצרו בידי האדם, מקיפים את כדור הארץ. כולם מוחזקים על ידי כבידה, ומובדלים רק לפי מה הם מקיפים ומי יצר אותם.
• (HT) למסלול מעגלי יש מהירות משתנה אך קבועה — מהירות היא וקטור, והכיוון משתנה באופן רציף; כוח הכבידה פועל בניצב לתנועה, משנה כיוון אך לא מהירות.
• (HT) כדי מסלול יציב במהירות שונה, רדיוסו חייב להשתנות: אם זזה מהר יותר, המסלול חייב להיות קטן (או הכוכב ישאב אותך מכיוונך); אם זזה איטי יותר, הוא חייב להיות גדול יותר.

אור מגלקסיות הרחוקות ביותר מראה הגדלה באורך הגל — הזזה לכיוון הקצה האדום: הזזה לאדום.

• ככל שהגלקסיה רחוקה יותר, כך היא מתרחקת מהר יותר וההזזה לאדום גדולה יותר.
• הזזה לאדום מעידה על כך שהיקום מתרחב. אם נחזיר את זה אחורה, כל הדברים היו פעם באזור קטן מאוד, חם וצפוף מאוד — המפץ הגדול.

שרשרת הברורים: הסטיה אדומה נצפתה → גלקסיות מתרחקות → רחוק יותר = מהירות גבוהה יותר → היקום עצמו מתפשט → המפץ הגדול. ונקודת שיטת המחקר: תצפיות (סקרי סטייה אדומה, ומאז 1998 סופרנובות המראות על התרחקות גלקסיות במהירות הולכת וגוברת) הן העדויות עליהם בנויה התאוריה; הרבה עדיין לא ידוע, למשל חומר חשוך ואנרגיה חשוכה.

• ציין את תכולת מערכת השמש והתעלמות השמש ממערות בעזרת כבידה.
• שרטט או סדר את מחזורי החיים; ציין היכן נוצר כל אלמנט.
• הסבר מסלולים בכבידה; (HT) הסבר שינוי במהירות בזמן קבוע ושינוי בקרני מסלול למסלולים יציבים.
• ציין את שרשרת ההסטיות האדומות ומסקנת המפץ הגדול, תצפית ה1998 הסופרנובה, ואחת מהבלתי ידועות הפתוחות.