Space physics — physics only (4.8)

ดาวฤกษ์เกิด燃烧และตาย; ดาราจักรวิ่งหนีออกจากกัน; และแสงที่ส่งมาหาเราบ่งบอกข่าวสารเหล่านี้ ฐานข้อมูลนี้ครอบคลุม AQA GCSE Physics 8463, หัวข้อ 4.8 ฟิสิกส์อวกาศ

วิธีการทดสอบหัวข้อนี้ในการสอบ:

• หัวข้อทั้งหมดเป็นฟิสิกส์เท่านั้น ตั้งอยู่ในข้อสอบ 2
• ประโยคเกี่ยวกับการเคลื่อนที่วงโคจรทั้งสามข้อ เป็นเพียง HT เท่านั้น (วงโคจรวงกลม, ความเร็วเปลี่ยนแม้มีอัตราคงที่, การเปลี่ยนแปลงรัศมีของวงโคจรเสถียร)
• ข้อเท็จจริงต้องแม่นยำ: ลำดับวงจรชีวิต, เรื่องการหลอมรวมของธาตุ และ سلسلةการเลื่อนไปทางแดง

ระบบสุริยะ: ดาวหนึ่งดวง (คือดวงอาทิตย์), ดาวเคราะห์แปดดวง, ดาวแคระ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ และ ดาวเทียมธรรมชาติ (ดวงจันทร์) ที่โคจรรอบดาวเคราะห์ ระบบสุริยะของเราเป็นส่วนเล็ก ๆ ของกาแล็กซี ทางช้างเผือก

การก่อตัวของดวงอาทิตย์: เมฆฝุ่นและแก๊ส (เนบิวลา) ถูกดึงเข้าหากันโดย แรงดึงดูด เมื่อมันยุบตัวลง:

1. ศูนย์กลางที่หนาแน่นร้อนขึ้นจนเกิด ปฏิกิริยาฟิวชัน — ดาวส่องสว่างขึ้น;
2. แรงดันจากฟิวชันที่พุ่งออกด้านนอกสมดุลกับแรงโน้มถ่วงที่ดึงเข้าด้านใน — สมดุล ที่คงอยู่ตลอดช่วงชีวิตบนแถบหลักของดาว;

วงจรชีวิตถูก กำหนดโดยขนาดของดาว

ดาวขนาดดวงอาทิตย์: เนบิวลา → ดาวก่อนเกิด → แถบหลัก (ฟิวชันไฮโดรเจน; สมดุล) → ดาวยักษ์แดง (ไฮโดรเจนหมด; ฟิวชันฮีเลียมและธาตุหนักกว่านั้น; ดาวขยายตัว) → ดาวแคระขาว (ฟิวชันหยุด; แกนหดตัวและเย็นลง) → ในที่สุดจะเป็น ดาวแคระดำ

ดาวมวลมาก (หนักกว่าดวงอาทิตย์มาก): เนบิวลา → ดาวก่อนเกิด → แถบหลัก → ดาวยักษ์แดง massif → ซูเปอร์โนวา (การระเบิด) → ดาวนิวตรอน, หรือ — สำหรับดาวที่มีมวลมากที่สุด — หลุมดำ

ที่มาของธาตุต่างๆ (ลำดับที่ชอบมักถูกถาม):

• ฟิวชันในดาวสร้างธาตุได้จนถึง เหล็ก
• ธาตุที่ หนักกว่าเหล็ก เกิดขึ้นใน ซูเปอร์โนวา
• ซูเปอร์โนวา กระจาย ธาตุเหล่านี้ทั่วจักรวาล — วัสดุที่ประกอบเป็นดาวเคราะห์และมนุษย์

แรงโน้มถ่วงทำหน้าที่เป็นแรงเข้าสู่ศูนย์กลาง ทำให้ดาวเคราะห์และดาวเทียมเคลื่อนที่ในวงโคจรวงกลม

• ดาวเคราะห์: โคจรรอบดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์: ดาวเทียมธรรมชาติโคจรรอบดาวเคราะห์ ดาวเทียมประดิษฐ์: สร้างโดยมนุษย์ โคจรรอบโลก ทั้งหมดถูกยึดไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง และแยกออกจากกันเพียงโดยการโคจรรอบวัตถุใด และใครเป็นผู้สร้าง
• (HT) การโคจรแบบวงกลมมี ความเร็วที่เปลี่ยนแปลงแต่ขนาดความเร็วคงที่ — ความเร็วเป็นเวกเตอร์ และทิศทางเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง; แรงโน้มถ่วงกระทำในแนวตั้งฉากกับการเคลื่อนที่ ทำให้เปลี่ยนทิศทางแต่ไม่เปลี่ยนขนาดความเร็ว
• (HT) สำหรับ วงโคจรที่เสถียร ที่มีความเร็วต่างกัน รัศมีต้องเปลี่ยน: เคลื่อนที่เร็วขึ้นวงโคจรจะเล็กลง (หรือดวงดาวจะดึงคุณออกจากเส้นทาง); เคลื่อนที่ช้าลงวงโคจรจะต้องใหญ่ขึ้น

แสงจาก ดาราจักรที่อยู่ไกลที่สุดส่วนใหญ่ แสดงให้เห็น ความยาวคลื่นเพิ่มขึ้น — เลื่อนไปทางปลายสีแดง: การเลื่อนไปทางแดง

• ดาราจักรยิ่ง อยู่ห่าง ยิ่ง เคลื่อนที่ออกด้วยความเร็วสูงขึ้น และค่าการเลื่อนไปทางแดงยิ่ง มาก
• การเลื่อนไปทางแดงหมายความว่าเอกภพกำลัง ขยายตัว ถ้าย้อนกลับทุกอย่างเคยอยู่ใน พื้นที่เล็กมาก ร้อนจัด และหนาแน่นสูง — ซึ่งเรียกว่า บิกแบง

ลำดับเหตุผลที่ยอมรับกัน: การสังเกตการเลื่อนไปทางแดง → ดาราจักรเคลื่อนที่ออก → ยิ่งไกลยิ่งเร็ว → ตัวอวกาศเองกำลังขยายตัว → บิกแบง และประเด็นวิธีวิทยาศาสตร์: การสังเกต (การสำรวจการเลื่อนไปทางแดง และตั้งแต่การสังเกต 1998 ซุปเปอร์โนวาที่แสดงว่าดาราจักรเคลื่อนที่ออก เร็วขึ้นเรื่อยๆ) เป็นหลักฐานที่สร้างทฤษฎีนี้ขึ้น; ยังมีอีกมากมายที่ไม่ทราบ เช่น สสารมืด และ พลังงานมืด

• อธิบายองค์ประกอบของระบบสุริยะและการเกิดดวงอาทิตย์จากเมฆโมเลกุลโดยแรงโน้มถ่วง
• วาดหรือเรียงลำดับวงจรชีวิตทั้งสอง; ระบุตำแหน่งที่เกิดธาตุต่างๆ ทั้งสิ้น
• อธิบายวงโคจรด้วยแรงโน้มถ่วง; (HT) อธิบายการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่ขนาดความเร็วคงที่และการเปลี่ยนรัศมีสำหรับวงโคจรที่เสถียร
• ระบุลำดับการเลื่อนไปทางแดงและข้อสรุปเรื่องบิกแบง, การสังเกต 1998 ซุปเปอร์โนวา และสิ่งที่ไม่ทราบหนึ่งอย่าง