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Ausgehend von dieser Frage Gibt es gesammelte Daten über die Drehrichtung von Schwarzen Löchern und die Richtung des Magnetfelds? Ich möchte wissen: Wie hängen das Magnetfeld und die Rotation der Planeten und der Sonne in unserem Planetensystem zusammen? Jede tabellarische Übersicht ist willkommen.
Das Magnetfeld der Sonne wird durch den magnetohydrodynamischen Dynamo erzeugt, der durch die Rotation des leitfähigen Plasmas, das die Sonne bildet, angetrieben wird. Die Details sind nicht gut verstanden. Ebenso wird das Magnetfeld der Erde durch die Bewegung des äußeren Kerns erzeugt. Wir haben jetzt ziemlich gute Modelle des Erdfeldes (einschließlich dessen, wie es sich umdrehen kann), aber es ist noch nicht vollständig verstanden.
Ein sich nicht drehender Planet kann kein wesentliches Magnetfeld aufrechterhalten.
Saturns Magnetosphäre
Das Voyager-Programm, zwei 1977 gestartete Raumschiffe und Nachfolger der Missionen Pioneer 10 und 11, absolvierten Vorbeiflüge an den riesigen äußeren Planeten. Sie wurden zur Umsetzung der "Grand Tour" der äußeren Planeten, die ursprünglich in den späten 1960er Jahren vorgeschlagen wurde. Die Voyagers lieferten einige der ersten detaillierten Messungen der Stärke, Ausdehnung und Vielfalt der Magnetosphären der äußeren Planeten.
In diesen Visualisierungen präsentieren wir vereinfachte Modelle dieser planetarischen Magnetosphären, die ihren Maßstab und die grundlegenden Merkmale ihrer Struktur und Auswirkungen der magnetischen Achsen, die von den planetarischen Rotationsachsen versetzt sind, veranschaulichen sollen.
- Der gelbe Pfeil zeigt in Richtung Sonne. Der Magnetschweif zeigt in die entgegengesetzte Richtung.
- Der Cyan-Pfeil stellt die magnetische Achse dar, die normalerweise relativ zur Rotationsachse geneigt ist. Der Pfeil zeigt den NORTH-Magnetpol an (die Konvention hat Feldlinien, die sich von Norden nach Süden bewegen, da der Nordpol des Stabmagneten (und des Kompasszeigers) auf den südlichen Magnetpol zeigt).
- Der blaue Pfeil repräsentiert die Norddrehachse. Es ist Teil der 3D-Achsen-Glyphe (rote, grüne und blaue Pfeile), die enthalten ist, um die Planetenrotation deutlicher zu machen.
- Das halbtransparente graue Netz in der Ferne stellt die Grenze der Magnetosphäre dar.
Die Modelle bestehen aus der Kombination der Felder eines einfachen magnetischen Dipols, eines Stromblatts (dessen Intensität auf die Skala des Magnetschweifs abgestimmt ist) und gelegentlich eines Ringstroms. Dies ist eine Variation des einfachen Luhmann-Friesen-Magnetosphärenmodells. Sie sollen repräsentativ für die grundlegenden Eigenschaften der planetarischen Magnetfelder sein. Einige Funktionen, die NICHT enthalten sind, sind Längengrade von Magnetpolen zu einem standardmäßigen Planetenkoordinatensystem und Versätze des Dipolzentrums vom Planetenzentrum.
Während die Venus kein Magnetfeld hat, wahrscheinlich wegen ihrer extrem langsamen Rotationsrate von etwa 243 Erdtagen, ist sie immer noch mit einer anderen Art von Magnetismus vor Sonnenwinden geschützt. Seine obere Atmosphäre, die Ionosphäre, interagiert mit Sonnenpartikeln und wirkt wie eine magnetische Version eines Kometenschweifs oder eines Magnetoschweifs. Der Magnetoschwanz der Venus hat die Form des Tentakelendes einer Qualle und ist der Sonne abgewandt.
Der Mars hat kein konventionelles Magnetfeld – eines, das durch Bewegung in seinem Kern erzeugt wird. Stattdessen hat der Mars starke magnetische Krustenfelder, die Magnetfelder erzeugen, wenn sie richtig auf der Oberfläche liegen. Um die Schutzblase zu erzeugen, müssen sich die Magnetlinien an zwei Punkten verbinden. Einige dieser magnetischen Kuppeln sind stark genug, um die Reste der empfindlichen Atmosphäre auf dem Mars zu erhalten.
September 2004
Es ist toll, dass unsere Erde ein Magnetfeld besitzt, denn es schützt uns vor schädlichen Partikeln im Sonnenwind. Das Magnetfeld der Erde krümmt sich in der Nähe des Südpols nach außen, dreht sich nach oben und tritt in der Nähe des Nordpols wieder in die Erde ein. Das Magnetfeld stimmt nicht genau mit den geographischen Polen überein. Die Differenz dieser beiden Positionen wird als magnetische Deklination bezeichnet.
Da sich bewegende elektrische Ladungen Magnetfelder erzeugen, denken Wissenschaftler, dass die Bewegung von geschmolzenem Material im äußeren Kern unserer Erde für das Magnetfeld verantwortlich ist. Das geschmolzene Material besitzt elektrische Ladungen und es wird angenommen, dass ihre Bewegung unser Magnetfeld erzeugt.
Hochenergetische kosmische Strahlung (hauptsächlich Protonen) strömt ständig von der Sonne auf unsere Erde zu. Dieser "Sonnenwind" strömt von der Sonne mit Geschwindigkeiten nahe 400 km/s (895.000 mph). Das Magnetfeld der Erde bewirkt, dass diese geladenen Teilchen von der Erde weg abgelenkt werden, aber einige sammeln sich an unseren Polen, wo sie auf die obere Atmosphäre treffen, ihre Energie zerstreuen und wunderschöne Polarlichter erzeugen - die "Nordlichter" (oder Aurora Borealis) und "Südlichter" ( Südlicht.)
Raumsonden wie die Voyager-Sonden haben die Magnetfelder der Planeten gemessen und sogar Polarlichter auf anderen Planeten fotografiert. Die Raumsonde Mariner 10 flog 1974 am Merkur vorbei und überraschte die Wissenschaftsgemeinde. Es wurde angenommen, dass Merkur im Inneren kalt und tot ist und daher kein Magnetfeld besitzt. Mariner hat jedoch ein schwaches Magnetfeld gemessen, was bedeutet, dass Merkur eine gewisse innere Aktivität aufweisen muss. Sonden fanden heraus, dass Mars und Venus kein signifikantes Magnetfeld haben.
Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun haben alle Magnetfelder, die viel stärker sind als die der Erde. Jupiter ist der Champion mit dem größten Magnetfeld. Der Mechanismus, der ihre Magnetfelder verursacht, ist nicht vollständig verstanden. Es wird angenommen, dass im Fall von Saturn und Jupiter ihre Magnetfelder durch Wasserstoff verursacht werden, der Elektrizität tief im Inneren des Planeten leitet. Wasserstoff in der Nähe des Planetenkerns kann von allen darüber liegenden Planetenschichten so stark komprimiert werden, dass er zu einem elektrischen Leiter wird.
Der Planet Uranus hat ein interessantes Magnetfeld. Die Pole des Uranus liegen fast in der Ebene seiner Bahn um die Sonne. Die magnetischen Pole sind volle 60 Grad von den geografischen Polen entfernt, was zu einer wilden Drehung des Uranus-Magnetfelds führt, wenn sich der Planet dreht. Auf der anderen Seite scheinen die Magnetfeld- und Rotationsachsen von Saturn ziemlich gleich zu sein, was Saturn magnetisch einzigartig macht.
Unserem Mond fehlt ein Magnetfeld, was bedeutet, dass sein Inneres kalt und inaktiv ist. Gesteine vom Mond zeigen jedoch Permanentmagnetismus, was darauf hindeutet, dass der Mond einst ein Magnetfeld hatte. Die Physik planetarischer Magnetfelder birgt für Wissenschaftler noch viele Geheimnisse.
Schnelle Fakten
Namensvetter: König der alten römischen Götter
Entdeckt: Den Alten bekannt
Planetentyp: Gasriese
Anzahl der Monde: 53 bestätigt | 26 vorläufig (79 insgesamt)
Durchmesser: 88.846 Meilen (142.984 Kilometer)
Länge des Tages: 9,93 Stunden
Länge des Jahres: 11,86 Erdenjahre
Entfernung von der Sonne: 5.1 Astronomische Einheiten (Erde=1)
Oberflächentemperatur*: -160 Grad Fahrenheit (-110 Grad Celsius)
NASA untersucht unsichtbare magnetische Blasen im äußeren Sonnensystem
Aber nicht alle Magnetosphären sind gleich: Venus und Mars haben überhaupt keine Magnetosphären, während die anderen Planeten — und ein Mond — überraschend unterschiedliche haben.
Die NASA hat eine Flotte von Missionen gestartet, um die Planeten in unserem Sonnensystem zu untersuchen, von denen viele wichtige Informationen über Magnetosphären zurückgeschickt haben. Die Zwillings-Voyager maßen Magnetfelder, als sie in die Weiten des Sonnensystems reisten, und entdeckten die Magnetosphären von Uranus und Neptun.
Andere planetarische Missionen, darunter Galileo, Cassini und Juno, und eine Reihe von Raumfahrzeugen, die die Erde umkreisen, liefern Beobachtungen, um ein umfassendes Verständnis davon zu gewinnen, wie Planeten Magnetosphären bilden und wie sie weiterhin mit der dynamischen Weltraumumgebung um sie herum interagieren.
Die Magnetosphäre der Erde wird durch das sich ständig bewegende geschmolzene Metall im Inneren der Erde erzeugt. Dieses unsichtbare “Kraftfeld” um unseren Planeten hat eine allgemeine Form, die einer Eistüte ähnelt, mit einer abgerundeten Vorderseite und einem langen, nachlaufenden Schwanz, der von der Sonne abgewandt ist. Die Magnetosphäre ist aufgrund des nahezu konstanten Flusses von Sonnenwind und Magnetfeld von der der Sonne zugewandten Seite so geformt.
Die Erde und andere Magnetosphären lenken geladene Teilchen vom Planeten ab, fangen aber auch energiereiche Teilchen in Strahlungsgürteln ein. Polarlichter werden durch Partikel verursacht, die in die Atmosphäre herabregnen, normalerweise nicht weit von den Magnetpolen.
Es ist möglich, dass die Magnetosphäre der Erde für die Entwicklung lebensfreundlicher Bedingungen unerlässlich war. Daher ist das Erlernen der Magnetosphären um andere Planeten und Monde ein großer Schritt, um festzustellen, ob sich dort Leben entwickelt haben könnte.
Merkur, mit einem beträchtlichen eisenreichen Kern, hat ein Magnetfeld, das nur etwa 1 Prozent so stark ist wie das der Erde. Es wird angenommen, dass die Magnetosphäre des Planeten durch den intensiven Sonnenwind komprimiert wird, was ihre Ausdehnung begrenzt. Der Satellit MESSENGER umkreiste Merkur von 2011 bis 2015 und half uns, unseren winzigen terrestrischen Nachbarn zu verstehen.
Nach der Sonne hat Jupiter das bei weitem stärkste und größte Magnetfeld in unserem Sonnensystem – es erstreckt sich etwa 20 Millionen Kilometer von Ost nach West, fast 15-mal so breit wie die Sonne. (Die Erde hingegen könnte leicht in die Sonne passen – abgesehen von ihrem ausgestreckten Schweif.) Jupiter hat keinen geschmolzenen Metallkern, sondern sein Magnetfeld wird von einem Kern aus komprimiertem flüssigem metallischem Wasserstoff erzeugt.
Einer der Jupitermonde, Io, hat eine starke vulkanische Aktivität, die Partikel in die Magnetosphäre des Jupiter speit. Diese Partikel erzeugen intensive Strahlungsgürtel und Polarlichter um Jupiter.
Ganymed, Jupiters größter Mond, hat auch ein eigenes Magnetfeld und eine Magnetosphäre – was ihn zum einzigen Mond mit einem macht. Sein schwaches Feld, eingebettet in die riesige Schale des Jupiter, stört das Magnetfeld des Planeten kaum.
Das riesige Ringsystem des Saturn verändert die Form seiner Magnetosphäre. Das liegt daran, dass Sauerstoff- und Wassermoleküle, die aus den Ringen verdampfen, Partikel in den Weltraum um den Planeten schleusen. Einige Monde des Saturn helfen dabei, diese Partikel einzufangen, indem sie sie aus der Magnetosphäre des Saturn herausziehen, obwohl solche mit aktiven vulkanischen Geysiren — wie Enceladus — mehr Material ausspucken, als sie aufnehmen. Die Cassini-Mission der NASA folgte die Voyagers aufwachen und zwischen 2004 und 2017 das Magnetfeld des Saturn aus der Umlaufbahn um den Ringplaneten untersuchten.
Die Uranus-Magnetosphäre wurde erst 1986 entdeckt, als Daten aus dem Vorbeiflug von Voyager 2 schwache, variable Funkemissionen zeigten und bestätigt wurden, als Voyager 2 das Magnetfeld direkt maß. Das Magnetfeld und die Rotationsachse des Uranus sind um 59 Grad verschoben, im Gegensatz zur Erde, deren Magnetfeld und Rotationsachse nahezu ausgerichtet sind. Darüber hinaus geht das Magnetfeld nicht direkt durch das Zentrum des Planeten, sodass die Stärke des Magnetfelds über die Oberfläche hinweg dramatisch variiert. Diese Fehlausrichtung bedeutet auch, dass der Uranus-Magnetoschwanz — der Teil der Magnetosphäre, der hinter dem Planeten, weg von der Sonne, nachläuft, zu einem langen Korkenzieher verdreht ist.
Neptun wurde 1989 auch von Voyager 2 besucht. Seine Magnetosphäre ist von seiner Rotationsachse versetzt, jedoch nur um 47 Grad. Ähnlich wie bei Uranus variiert die magnetische Feldstärke von Neptun auf dem ganzen Planeten. Dies bedeutet, dass Polarlichter auf dem ganzen Planeten erscheinen können – nicht nur in der Nähe der Pole, wie auf der Erde, Jupiter und Saturn.
Außerhalb unseres Sonnensystems wurden Polarlichter, die das Vorhandensein einer Magnetosphäre anzeigen, auf Braunen Zwergen entdeckt – Objekten, die größer als Planeten, aber kleiner als Sterne sind. Es gibt auch Beweise dafür, dass einige riesige Exoplaneten Magnetosphären haben, aber wir müssen noch schlüssige Beweise sehen. Wenn Wissenschaftler mehr über die Magnetosphären von Planeten in unserem Sonnensystem erfahren, können wir eines Tages auch Magnetosphären um weiter entfernte Planeten identifizieren.
Wie das Magnetfeld und die Rotation der Planeten und der Sonne in unserem Planetensystem zusammenhängen - Astronomie
Die Rotationsperiode des Planeten um den gleich 9,93 Stunden Boden
Periode der Rotation des Planeten um die Sonne 11,85 Erdenjahre
Oberfläche und innere Struktur des Planeten Es gibt keine Oberfläche der Riesenplaneten, nur eine allmähliche Veränderung der Atmosphäre. Die Oberfläche des Planeten ist die Schichtdicke 150 km das ist etwa Wolken kühl bestehend aus Ammoniak und Wasserstoff kaltes Wasser dann kommt eine Schicht Alheidrojn Flüssigkeit ist tief 10.000 Kilometer danach kommt eine Schichtdicke von 10.000 km Wasserstoff metallische Flüssigkeit unter Druck stehen sehr hohe Temperaturen zerschmettern dann Wasserstoffatome und freie Elektronen, und es folgt eine Schicht aus Ammoniak, Methan, Wasser Almottagld unter enormem Druck ist die doppelte Druckklasse früher, und schließlich gesteinseisig ein Brei und geschätzt die zehnfache Masse der Erde. invasive Riesenplaneten besitzen nicht die gleiche Zusammensetzung Schichten terrestrische Planeten, wurde ihre Entwicklung vollständig für terrestrische Planeten und festes Material Tugod niedrigeren Raten. Installation Käufer Verfahren besteht hauptsächlich aus einfachen Molekülen wie Wasserstoff, Helium und Almujdh sind unter Hochdruckbedingungen flüssig. Die vom Käufer produzierten Gase ändern sich oft durch die Veränderung der Flüssigkeit innerhalb des Käufers, sondern ändern sich sehr allmählich, so dass die Gasriesenplaneten keine festen Schichten wie die terrestrischen Planeten haben. Foren Käufer flüssige Form zu einem großen Teil den größten Teil des Planeten, und dringt tief in den Planeten, die erste flüssige Schicht im Inneren des Käufers, nach der Atmosphäre ist eine Schicht aus flüssigem Wasserstoff, Metall unter einer Schicht aus Wasserstoff flüssigen Zustand. Schichtflüssigkeit zuerst innerhalb des Käufers, nachdem die Atmosphärenschicht Wasserstoff ist, flüssiger atmosphärischer Bestandteil von Wasserstoff wird dichter Voktv wie dichter Nebel, dann werden immer mehr Tautropfen sogar umgewandelt Wasserstoff vollständig gasförmig in den flüssigen Zustand, dieser Wechsel erfolgt während der 1000 Iklmttertgariba unter der Wolkenschicht zuerst. Wenn Wasserstoff zu einer Flüssigkeit wird, verhält es sich so, als würde man an der Bildung von Meeresströmungen arbeiten, um Wärme vom Inneren des Planeten nach außen zu transportieren. Unter der Wasserstoffschicht befindet sich eine Schicht aus flüssigem metallischem Wasserstoff, diese Ströme und Bewegungen der Klasse komplex, und die Tatsache, dass diese Metallschicht in der Lage sein soll, Elektrizität zu erzeugen.
Bewegt sich innerhalb des Käufers Bewegungen in den inneren Schichten des Planeten tragen dazu bei, Wärme von innen nach außen zu transportieren, und tragen auf ganz besondere Weise zur Entwicklung der starken Magnetosphäre zum Käufer bei, und die im Inneren des Käufers erzeugte Wärme trägt bei Agheiraadah zur Atmosphäre bei . Grafik zeigt die Art der Bewegung in der Luft wie im Inneren des Planeten, steigender Artikel des Ortes wärmer in den Bewegungen des aktiven Kreises wie kochendes Wasser, geschichtete Flüssigkeit, die warm genug ist, um sich auf diese Weise zu bewegen, glauben einige Wissenschaftler, dass die Temperatur im Inneren der Käufer verursachen dem Käufer verschiedene Arten der Magnetosphäre, die aus Bewegungen in der flüssigen metallischen Wasserstoffschicht im Inneren von Jupiter resultieren. Ein weiterer Grund, warum Wissenschaftler die Existenz von Leben auf dem Mars vorhersagten, war das jahreszeitliche Farbphänomen auf der Oberfläche des Planeten. Dieses Phänomen hat zu Spekulationen geführt, dass diese Bedingungen die Veränderung der Marspflanzen in den wärmeren Monaten unterstützen und in den kältesten Perioden inaktiv werden könnten .
Magnetosphäre des Käufers Es ist ungewöhnlich, von welchem Feld Käufermagnet die Form der verschiedenen Teile des Gehäuses magnetisch beeinflusst, das Magnetfeld des Käufers ist einzigartig ist das größte Magnetfeld im Sonnensystem und erstreckt sich über mehrere Millionen Kilometer, genug, um die Monde von 63-Dollar-Satelliten zu halten und wenn wir bei Vollmond das Magnetfeld des Käufers in der Größe des Mondes sehen.
Die Bewegung der Teilchen in der Magnetosphäre ist ähnlich und unterscheidet sich von diesen Molekülen im magnetischen Erdmagnetfeld, weil der Schichtplasmariese Jupiter, und das Eingreifen von Molekülen, das Plasma aus der Luft sowie das Schweifmagnetfeld erregt, wodurch Teilchen beim Herabfallen Plasma erzeugen field die Feldlinien magnetischer Nordpol und Südpol und kollidieren dann mit der Atmosphäre und werden Twilight.
LPI | Bildung
Angepasst von Magnetischer Globus, NASA Education and Public Outreach an der Sonoma State University und "Mapping Magnetic Field Lines" und "Exploring Magnetic Fields in Your Environment" Aktivitäten in Erforschung des Magnetismus, Das Center for Science Education am Space Sciences Laboratory der University of California in Berkeley.
Überblick
Neato-Magneto-Planeten ist eine 45-minütige Aktivität, bei der Kinderteams im Alter von 11 bis 13 Jahren die Möglichkeit haben, ihre eigenen Planetenforschungen durchzuführen. Die Teams untersuchen Magnetfelder an vier verschiedenen Stationen: sie untersuchen Magnetfelder, die von Alltagsgegenständen erzeugt werden, kartieren ein Magnetfeld mit einem Kompass, erstellen Modelle der Magnetfelder von Erde und Jupiter und beobachten Polarlichter, die von Magnetfeldern auf beiden Planeten erzeugt werden.
Diese Konzepte beinhalten fortschrittlichere Wissenschaft als frühere Aktivitäten in Jupiters Familiengeheimnisse, und sie erforschen die Wissenschaft der Juno-Mission und die reichhaltigen Informationen, die sie uns zurückgeben wird. Moderatoren, die sich für diese Aktivität entscheiden, sollten die wissenschaftlichen Grundlagen gut verstehen, damit den Kindern keine falschen Vorstellungen vermittelt werden.
Was ist der Sinn?
- Viele Alltagsgegenstände können Magnetfelder erzeugen.
- Magnetfelder um Planeten sind messbar.
- Die Erde und die Riesenplaneten haben alle starke Magnetfelder.
- Das Magnetfeld des Jupiter ist das stärkste aller Planeten in unserem Sonnensystem.
- Planetarische Magnetfelder werden in ihrem Inneren erzeugt, so dass sie Hinweise auf die inneren Schichten und Zusammensetzungen eines Planeten geben.
Materialien
Für jede Gruppe von 10 bis 15 Kindern:
- 1 Satz Schilder auf Karton gedruckt und mit folgenden Hinweisen:
- "Magnetische Felder ringsum" (für Station 1)
- "Mapping Magnetic Fields" (für Station 2)
- "Modellierung von Neato-Magneto-Planeten" (für Station 3)
- "Polar Halos" (für Station 4)
- Band
Für jedes Kind:
Für den Moderator:
Vorbereitung
- Lesen Sie die Hintergrundinformationen und die Leitfaden für Moderatoren zum Magnetismus.
- Die vorgestellte Aktivität umfasst insgesamt vier Stationen und kann bequem mit vier Gruppen von zwei bis vier Kindern genutzt werden. Jede Station enthält eine Art von Magnetismusuntersuchung. Ändern Sie die Anzahl der Stationen je nach Anzahl der teilnehmenden Kinder nach Bedarf und stellen Sie ggf. doppelte Stationen bereit, damit genügend Materialien vorhanden sind.
- Bereiten Sie einen Bereich vor, der groß genug für vier Stationen ist, damit sich Gruppen von Kindern um jede Station versammeln können.
- Stellen Sie die Materialien für jede Station auf:
- Station 1: Legen Sie verschiedene Materialien zum Testen bereit: magnetische und nichtmagnetische Haushaltsmaterialien, wie ein Plastikspielzeug zum Aufziehen, ein Stein, eine Aluminiumfolie, ein Kühlschrankmagnet, ein Metalllöffel usw. und eine starke (Kuh) Magnet. Stellen Sie einen Kompass oder eine Magnetsonde bereit.
- Station 2: Legen Sie zwei flache Alnico-Stabmagnete und zwei Kompasse oder Magnasonden aus.
- Station 3: Stellen Sie an jedem Tisch einen Becher mit Klammern und einen Pappteller bereit. Erstellen Sie einen "Neato-Magneto-Planeten": Entkernen Sie die Styroporkugel und legen Sie einen starken (Kuh-)Magneten hinein.
- Station 4: Bieten Sie, wenn möglich, Zugriff auf das Video von Jupiters Aurora und Klängen von Jupiters Magnetosphäre. Legen Sie Bilder von Jupiters Aurora aus, vorzugsweise in Farbe gedruckt. Vielleicht möchten Sie auch Klänge der Polarlichter der Erde liefern.
Aktivität
1. Sagen Sie den Kindern, dass sie Magnetfelder untersuchen werden. Laden Sie sie ein, ihr Wissen über dieses Thema zu teilen.
- Was ist ein Magnet und wie verhalten sie sich? Magnete sind Gegenstände, oft aus Metall, die ein Magnetfeld erzeugen. Magnete ziehen andere magnetische Materialien an oder stoßen sie ab.
- Was ist ein Magnetfeld? Ein Magnetfeld ist das unsichtbare Feld, das magnetische Materialien umgibt.
Fügen Sie hinzu, dass Magnetfelder zwar unsichtbar sind, aber durch die Kraft gemessen werden können, die das Feld auf andere magnetische Materialien ausübt.
- Warum diskutieren wir über Magnete, wenn unser Thema Planeten ist? Viele der Planeten — einschließlich der Erde! — haben Magnetfelder, die wir untersuchen können.
- Kann sich jemand ein Werkzeug vorstellen, das auf das Erdmagnetfeld reagiert? Ein Kompass. Hat jemand einen Kompass benutzt? Weiß jemand wie es funktioniert?
Anmerkung des Moderators: Die Kinder haben möglicherweise falsche Vorstellungen von Magnetismus. Sie denken vielleicht, dass Magnetismus durch ein Medium übertragen werden muss. Magnetismus kann sich jedoch durch ein Vakuum bewegen, und tatsächlich erstreckt sich das starke Magnetfeld des Jupiter weit in die Leere des Weltraums. Diese Aktivität baut auf grundlegenden Konzepten des Magnetismus auf, die die Kinder vielleicht bereits kennengelernt haben, aber bewerten Sie ihr Verständnis, wenn Sie die Aktivität einführen und Ihre Erkundungen entsprechend anpassen.
2. Erklären Sie, dass ein Magnet ein Magnetfeld erzeugt, das ein Kompass erkennen kann. Zeigen Sie, dass ein Kompass in horizontaler Position (flach) mit den Markierungen nach oben gehalten werden muss. Um den Kompass mit dem Erdmagnetfeld auszurichten, müssen sie den Kompass so drehen, dass die mit "N" (für Norden) markierte Linie auf dem Kompassrand mit dem Pfeil im Kompass übereinstimmt. Zeigen Sie mit einem Magneten und einem Kompass, dass sich die Kompassnadel bewegt, wenn sie in der Nähe des Magneten platziert wird. Erklären Sie, dass eine Kompassnadel ein winziger Magnet ist und der Nord- oder Südpol der Nadel vom entgegengesetzten Pol eines Magnetfelds angezogen wird. Lassen Sie die Kinder wissen, dass sie die Möglichkeit haben, selbst damit zu experimentieren.3. Teilen Sie den Kindern mit, dass sie Magnetfelder untersuchen werden! Teilen Sie die Kinder in Zweier- bis Viererteams auf. Jedes Team besucht vier Stationen. Planen Sie für jede Station etwa 10 Minuten ein und teilen Sie den Teams mit, wann es Zeit ist, zu rotieren (vielleicht durch Klingeln). Bitten Sie sie, die Anweisungen für jede Station in ihrem Tagebuch zu befolgen. Außerdem benötigen sie ihre Bleistifte, um ihre Beobachtungen und Hypothesen aufzuzeichnen. Während die Kinder arbeiten, sollte der Moderator die verschiedenen Stationen besuchen, um zu sehen, ob die Kinder Schwierigkeiten haben. Wenn Hilfskräfte zur Verfügung stehen, sollten diese an ihren Tischen bleiben, um den Kindern zu helfen.
Anmerkung des Moderators: Lassen Sie die Kinder beim Experimentieren mit Magneten vorsichtig sein! Sie sollten nicht in die Nähe von Computern, Computermonitoren, Tonbändern oder anderen magnetischen Geräten gebracht werden.
- An Station 1 testen die Kinder verschiedene Haushaltsgegenstände, um zu sehen, ob sie Magnetfelder an den Bewegungen ihrer Kompassnadeln erkennen. Das werden sie findenMagnetfelder werden durch magnetische Materialien (wie Magnete und bestimmte Arten von Metallen) erzeugt. Kompassnadeln bewegen sich, wenn sie in die Nähe dieser Magnetfelder gebracht werden.
- An Station 2 kartieren die Kinder das Magnetfeld eines Magneten. Sie legen den Magneten in ihr Tagebuch und wählen eine zufällige Stelle auf der Seite aus, um einen Kompass zu platzieren. Sie notieren die Richtung nach Norden, wählen eine andere Stelle und wiederholen den Vorgang. Nach dem Verbinden der Linien sehen sie eine zweidimensionale Zeichnung der magnetischen Feldlinien um den Magneten.
An Station 2 kartieren die Kinder mit einem Kompass die magnetischen Feldlinien eines Alnico-Stabmagneten. Bildnachweis: NASA.
- An Station 3 entdecken die Kinder die dreidimensionalen Magnetfeldlinien rund um Modellplaneten. Sie streuen eingespannte Klammern über Kugeln, in die Magnete eingelassen sind. Die Heftklammern werden von den Magneten angezogen und richten sich entlang ihrer Magnetfeldlinien aus, um ihre dreidimensionalen Strukturen zu verfolgen.
An Station 3 zeichnen die Kinder mit eingespannten Klammern die dreidimensionalen Magnetfeldlinien um Modellplaneten nach, die von Magneten, die in die Styroporkugeln eingebettet sind, magnetisch angezogen werden.
Kredit: Lunar and Planetary Institute.- An Station 4 sehen sich die Kinder Videos an, hören Audiointerpretationen und/oder betrachten Bilder der Magnetfelder von Jupiter und Erde. Die Kinder werden feststellen, dass planetare Magnetfelder nicht nur mit Kompassen, sondern auch durch die von ihnen erzeugten Radioemissionen und Polarlichter erkannt werden können.
4. Nachdem die Kinder alle Stationen beendet haben, laden Sie sie ein, ihre Ergebnisse zu teilen. Besprechen Sie jede Station separat:- Welche Objekte erzeugten bei "Magnetic Fields All Around" ein Magnetfeld? Wie konnten die Kinder das erkennen? Magnetfelder werden durch magnetische Materialien (wie Magnete und bestimmte Metalle) erzeugt. Kompassnadeln bewegen sich, wenn sie in die Nähe dieser Magnetfelder gebracht werden.
- Haben die Kinder Hypothesen, warum manche Objekte ein Magnetfeld erzeugen könnten und andere nicht?
Anmerkung des Moderators: Magnetfelder sind Eigenschaften von Magneten, aber sie werden auch durch Strom erzeugt, der sich durch einen elektrischen Stromkreis bewegt oder im flüssigen metallischen Inneren bestimmter Planeten fließt.
- Welche Form hatte das Magnetfeld, das sie bei "Mapping Magnetic Fields" zeichneten? Vom Nordpol des Magneten zu seinem Südpol könnten mehrere Linien gezogen werden.
- Wie war die Feldform für "Mapping Magnetic Fields" im Vergleich zur Feldform für "Modeling Neato-Magneto Planets?" Die Magnetfelder hatten die gleiche Form, außer dass sie flach (zweidimensional) in "Mapping Magnetic Fields" und eine Form (dreidimensional) in "Modeling Neato-Magneto Planets" waren
- Glauben Sie, dass Raumschiffe die gleichen Untersuchungen durchführen können, die wir gerade durchgeführt haben? Ja!
Erklären Sie, dass Juno die Magnetfelder von Jupiter kartiert. Wissenschaftler können auch Phänomene beobachten, die mit dem Magnetfeld des Jupiter zusammenhängen: Bilder und Radioemissionen von Jupiters Nord- und Südlicht oder Aurora.
Fazit
Teilen Magnetfelder von Erde und Jupiter mit den Kindern und laden sie ein, ihre eigenen Untersuchungen mit den Fotos zu vergleichen.
- Sind ihre Modelle und Zeichnungen eines Magnetfelds ähnlich wie die Felder der Planeten? Ja, die Zeichnungen der "Mapping Magnetic Fields" und die Felder des Planeten haben mehrere Linien, die sich von den magnetischen Nordpolen zu ihren Südpolen wölben.
- Das Magnetfeld welches Planeten ist stärker? Warum? Jupiters ist ein stärkeres Magnetfeld, weil Jupiter größer ist.
Fügen Sie hinzu, dass das Magnetfeld des Jupiter auch stärker ist, weil sich der Planet so schnell dreht (sein Tag dauert 10 Stunden, verglichen mit dem 24-Stunden-Tag der Erde). Erklären Sie, dass die Juno-Mission zum Jupiter ein hochentwickeltes Instrument (ein sogenanntes Magnetometer) verwendet, um das Magnetfeld des Jupiter zu kartieren. Diese Informationen werden den Wissenschaftlern helfen, Details über die flüssige metallische Wasserstoffschicht abzuleiten, die ihr Magnetfeld erzeugt. Juno wird auch Fotos von Jupiters Aurora machen.
Bauen Sie wenn möglich auf das Wissen der Kinder auf, indem Sie ihnen eine Zukunft bieten Jupiters Familiengeheimnisse Aktivität. Laden Sie die Kinder ein, für die nächste Aktivität zurückzukehren und entdecken Sie, wie die Instrumente von Juno Hinweise auf die Entstehung unseres Sonnensystems in Von Ihrem Geburtstag bis zum Jupiter.
Anmerkung des Moderators: Das Magnetfeld der Erde schützt uns vor gefährlichen Partikeln der Sonne, die als Sonnenwind bezeichnet werden. Ohne ein Magnetfeld würden diese Partikel unsere Atmosphäre zerstören und gefährliche Strahlung der Sonne würde die Erdoberfläche erreichen.
Da Magnetfelder Strahlung entlang der Magnetfeldlinien kanalisieren und manchmal konzentrieren, stellen sie eine erhebliche Gefahr für Raumfahrzeuge dar, die sie passieren müssen. Aufgrund der stark elliptischen Umlaufbahn von Juno wird die Raumsonde über der Jupiter-Atmosphäre und durch Strahlungsgürtel fliegen, die von den magnetischen Feldlinien erzeugt werden. Im Laufe von 15 Monaten wird Juno einer Strahlung ausgesetzt, die mehr als 100 Millionen Zahnröntgenaufnahmen entspricht.
Um seine Mission zu erfüllen — einschließlich Messungen des Magnetfelds — muss Juno geschützt werden. Die Instrumente von Juno wurden speziell entwickelt, um der Strahlung des Jupiter lange genug standzuhalten, um kritische Messungen durchzuführen. Die meisten Instrumente von Juno sind hinter einer Titanabschirmung untergebracht, um sie vor Strahlung zu schützen. Trotzdem wird es gegen Ende der Mission zu einer Degradation einiger Instrumente kommen.
Kepler-62 und das Sonnensystem
Das Diagramm vergleicht die Planeten des inneren Sonnensystems mit Kepler-62, einem Fünf-Planeten-System etwa 1200 Lichtjahre von der Erde entfernt im Sternbild Leier. Die fünf Planeten von Kepler-62 umkreisen einen als K2-Zwerg klassifizierten Stern, der nur zwei Drittel der Größe der Sonne und nur ein Fünftel so hell ist. Mit sieben Milliarden Jahren ist der Stern etwas älter als die Sonne.
Ähnlich wie unser Sonnensystem beherbergt Kepler-62 zwei bewohnbare Zonenwelten, Kepler-62f und Kepler-62e. Kepler-62f umkreist alle 267 Tage und ist nur 40 Prozent größer als die Erde. Damit ist er der kleinste bekannte Exoplanet in der bewohnbaren Zone eines anderen Sterns. Der andere Planet der bewohnbaren Zone, Kepler-62e, umkreist alle 122 Tage und ist ungefähr 60 Prozent größer als die Erde.
Die Größe von Kepler-62f ist bekannt, seine Masse und Zusammensetzung jedoch nicht. Basierend auf früheren Entdeckungen von Exoplaneten ähnlicher Größe, die felsig sind, sind Wissenschaftler jedoch in der Lage, seine Masse durch Assoziation zu bestimmen.
Die beiden bewohnbaren Zonenwelten, die Kepler-62 umkreisen, haben drei innere Begleiter, zwei größer als die Größe der Erde und eine etwa so groß wie der Mars. Kepler-62b, Kepler-62c und Kepler-62d umkreisen alle fünf, 12 bzw. 18 Tage, was sie für das Leben, wie wir es kennen, sehr heiß und unwirtlich macht.
Die künstlerischen Konzepte der Kepler-62-Planeten sind das Ergebnis der Zusammenarbeit von Wissenschaftlern und Künstlern, um sich das Erscheinungsbild dieser fernen Welten vorzustellen.
Das Weltraumteleskop Kepler, das gleichzeitig und kontinuierlich die Helligkeit von mehr als 150.000 Sternen misst, ist die erste Mission der NASA, die in der Lage ist, erdgroße Planeten um Sterne wie unsere Sonne zu entdecken.
Das Ames Research Center der NASA in Moffett Field, Kalifornien, verwaltet die Bodensystementwicklung, den Missionsbetrieb und die wissenschaftliche Datenanalyse von Kepler. JPL leitete die Entwicklung der Kepler-Mission.
Schau das Video: Harald Lesch: Gammaastronomie - Rand der erkennbaren Wirklichkeit Live im Hörsaal (Dezember 2024).
