94. A Naprendszer
94. A Naprendszer
Középszintű fizika érettségu feladatok
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_csillagaszat.html
Elemző feladatok
2. Két Hold‑képsorozat: az egyik ~4 hét, a másik néhány óra alatt készült. Azonosítani a jelenségeket, magyarázni a sötét részek okát, rajz a Nap–Föld–Hold helyzetéről.
Megoldás:
a) sorozat: holdfázisok (újhold, első negyed, telihold, utolsó negyed).
sorozat: libráció (a Hold billegése, a látható oldal kis ingadozása).
b) Fázisoknál a Hold megvilágított része változik a Nap–Föld–Hold geometria miatt.
Librációnál a Hold forgása és pályája miatt a "látható oldal" peremén hol többet, hol kevesebbet látunk; a sötét rész a nem megvilágított, illetve a túlsó oldal.
c) A kiválasztott sorozathoz rajzolandó a Nap, a Föld és a Hold helyzete; fázisoknál a Hold pályáján jelölni az egyes fázisoknak megfelelő pozíciókat, sorszámmal.
8. július 27–28. éjszakáján rendkívül hosszú, 1 óra 43 perces teljes holdfogyatkozás volt megfigyelhető. A Hold a Föld árnyékkúpjának szimmetriatengelyéhez közel haladt el → centrális fogyatkozás. A Hold ráadásul pályájának legtávolabbi pontján (apogeumban) tartózkodott, ezért lassabban mozgott. A fogyatkozás idején a Hold vöröses fényben derengett, amit a légkörben történő hullámhosszfüggő fényszórás okoz: a kék fény erősebben szóródik, a vörös kevésbé, így a Holdra vöröses fény jut.
a) Ábra és magyarázat a teljes holdfogyatkozásról.
b) Miért hosszabb a centrális fogyatkozás?
c) Miért volt a Hold sebessége minimális? Melyik törvény írja le?
d) Fényszórás kis és nagy hullámhosszon.
e) Mikor van napfogyatkozás, és miért nem eshet egy napra a holdfogyatkozással?
Megoldás:
a) Teljes holdfogyatkozás ábrája és magyarázata
A teljes holdfogyatkozás akkor következik be, amikor a Nap–Föld–Hold egy egyenesbe kerül, és a Hold teljes egészében belép a Föld teljes árnyékkúpjába (umbra).
Magyarázat:
A Nap fénye a Föld mögött árnyékkúpot hoz létre.
A Hold a pályáján áthalad ezen az árnyékkúpon.
Ha a Hold teljesen az umbrába kerül → teljes holdfogyatkozás.
A Hold nem tűnik el, mert a Föld légköre a napfényt megtöri és szórja, és a vöröses komponensek jutnak el a Hold felszínére → vörös Hold (vérhold).
b) Miért hosszabb a centrális fogyatkozás?
A centrális fogyatkozás során a Hold az árnyékkúp középvonalához közel halad el.
Az árnyék közepén a legnagyobb az átmérő, vagyis a Holdnak a leghosszabb útszakaszt kell megtennie az árnyékon belül.
Ezért a fogyatkozás időtartama maximális közeli értéket ér el.
c) Miért volt a Hold sebessége minimális? Melyik törvény írja le?
A Hold éppen apogeumban volt, vagyis a Földtől való legtávolabbi pontján.
A Hold pályája ellipszis, ezért a sebessége nem állandó.
A Hold távol a Földtől lassabban, közel hozzá gyorsabban mozog.
Ezt a jelenséget a Kepler II. törvény írja le:
A vezérsugár azonos idők alatt azonos területet súrol → távolabb lassabb mozgás.
Ezért a Hold sebessége apogeumban minimális, ami meghosszabbította a fogyatkozás időtartamát.
d) Fényszórás kis és nagy hullámhosszon
A légkörben a fény Rayleigh‑szórása hullámhosszfüggő:
Kis hullámhossz (kék, ibolya): erős szórás → a kék fény nagy része kiszóródik.
Nagy hullámhossz (vörös): gyenge szórás → a vörös fény áthalad a légkörön.
Ezért a Holdra jutó fény vöröses, és ezért látjuk a teljes fogyatkozás alatt vérholdként.
e) Mikor van napfogyatkozás, és miért nem eshet egy napra a holdfogyatkozással?
Napfogyatkozás: amikor a Hold kerül a Föld és a Nap közé → Nap–Hold–Föld.
Holdfogyatkozás: amikor a Föld kerül a Nap és a Hold közé → Nap–Föld–Hold.
A két helyzet geometriailag kizárja egymást:
Napfogyatkozáskor újhold van.
Holdfogyatkozáskor telihold van.
Ezek a fázisok nem fordulhatnak elő ugyanazon a napon, ezért a két fogyatkozás nem eshet egybe.
Megoldás:
Középszintű fizika érettségi feladatok
https://kemfiz.hu/fizika_kozep_csillagaszat.html
Csillagászat
Tesztek
5, 6, 8, 9, 13, 14, 17, 22, 27, 33, 34, 35, 39, 40, 57, 61, 62, 66, 69, 72, 73, 79, 87, 94, 95
5. Melyik bolygó van a Naptól legtávolabb?
C) Neptunusz
Indoklás: A bolygók sorrendje kifelé haladva: Merkúr – Vénusz – Föld – Mars – Jupiter – Szaturnusz – Uránusz – Neptunusz, ezért ez van a legmesszebb.
6. Melyik elemből van a legtöbb a Napban?
A) Hidrogén
Indoklás: A Nap tömegének kb. 74%-a hidrogén, 24%-a hélium. A hidrogén atommagok fúziója termeli a Nap energiáját.
8. Melyik elem a leggyakoribb az Univerzumban?
B) Hidrogén
Indoklás: Az ősrobbanás után a hidrogén keletkezett a legnagyobb mennyiségben, ezért ez a leggyakoribb elem.
9. Melyik galaxishoz tartozik a Naprendszer?
B) Tejútrendszer
Indoklás: A Naprendszer a Tejútrendszer egyik spirálkarjában helyezkedik el.
13. Minek a mértékegysége a fényév?
B) Távolság
Indoklás: A fényév az a távolság, amit a fény egy év alatt megtesz (~9,46×10¹² km).
14. Milyen idős a világegyetem?
B) Körülbelül 15 milliárd év
Indoklás: A kozmológiai mérések alapján a világegyetem kora kb. 13,8–14 milliárd év.
17. Miért gondoljuk, hogy az Univerzum egy robbanásban keletkezett?
A) A galaxisok távolodnak egymástól
Indoklás: A Hubble‑törvény szerint minden galaxis távolodik → korábban közelebb voltak → egy közös kiindulási pontból tágultak szét.
22. Melyik bolygóhoz ér 12 perc alatt a fény?
B) Mars
Indoklás: A Nap–Mars távolság kb. 225 millió km, a fény ezt ~12 perc alatt teszi meg.
27. Hányszor messzebb van a Proxima Centauri, mint a Nap?
Helyes válasz: A) Körülbelül 300000-szer
Indoklás: A Proxima Centauri ~4,2 fényév, a Nap 150 millió km → arány kb. 300 000.
33. Hol helyezkedik el a Naprendszer a Tejútrendszerben?
C) A kar külső felében
Indoklás: A Naprendszer az Orion-kar külső részén található, nem a galaxis közepén.
34. Mi a csillagkép?
B) Látszólagos mintázat az égen
Indoklás: A csillagkép nem fizikai halmaz, hanem az égbolt egy kijelölt területe, amely a tájékozódást segíti.
35. Hol helyezkedik el a Naprendszer galaxisunkon belül?
C) A kar külső felében
Indoklás: A Naprendszer a Tejútrendszer Orion-karjának külső részén található.
39. Milyen pályán kering a Halley-üstökös?
B) Ellipszispályán
Indoklás: A Halley-üstökös kb. 76 éves periódussal, nagyon elnyúlt ellipszispályán kering.
40. Látható-e szabad szemmel galaxis?
C) Igen, a Tejútrendszer karjai
Indoklás: Tiszta időben a Tejútrendszer fényes sávja látszik az égbolton — ez maga egy galaxis része.
57. Bolygók keringési ideje csökkenő sorrendben
C) Neptunusz, Szaturnusz, Jupiter
Indoklás: Minél távolabb a bolygó a Naptól, annál hosszabb a keringési ideje.
61. Mi van távolabb: két csillag a Göncölszekérben vagy a Föld–Nap?
B) A Göncölszekér két csillaga
Indoklás: A csillagok közti távolság fényévek, a Föld–Nap távolság csak 150 millió km.
62. Mennyi idő alatt kerüli meg a Hold a Napot?
D) Körülbelül 1 év alatt
Indoklás: A Hold a Földdel együtt kering → ugyanannyi idő alatt kerüli meg a Napot.
66. Melyik bolygó nem lehet a Nap melletti képen?
C) Mars
Indoklás: A Mars túl messze van a Naptól, nem látszik a Nap mellett egy földi távcső képén.
69. Mennyi idő egy pályaszakasz megtétele a Halley-üstökösnél?
D) Attól függ, melyik negyed
Indoklás: Ellipszispályán a sebesség változik → a pálya negyedeihez különböző idő kell.
72. Milyen felfedezés fűződik Galileihez?
C) A Jupiter holdjai
Indoklás: Galilei fedezte fel a négy nagy Jupiter-holdat: Io, Európa, Ganymedes, Callisto.
73. Melyik bolygónak hosszabb a keringési ideje: Jupiter vagy Szaturnusz?
C) A Szaturnusznak
Indoklás: A Szaturnusz távolabb van a Naptól → hosszabb a periódusideje.
79. Melyik bolygó holdja látszik szabad szemmel?
A) Csak a Földé
Indoklás: A többi bolygó holdjai túl halványak vagy túl kicsik.
87. Láthatók-e fázisok a Jupiter holdjain?
D) Igen, amikor nincsenek a Jupiter árnyékában
Indoklás: A holdak a Nap fényét verik vissza → fázisok ugyanúgy kialakulnak, mint a Holdnál.
94. Minél messzebb kering egy bolygó a Naptól…
D) Annál kisebb a sebessége és annál nagyobb a keringési ideje
Indoklás: Kepler III. törvény: távolság ↑ → sebesség ↓ → periódusidő ↑.
95. Milyen távol van a Hold fényévben?
A) Nagyon kicsi, kb. 1,3×10⁻⁸ fényév
Indoklás: A Hold 384 000 km-re van, ami a fényévhez képest elhanyagolhatóan kicsi (~0,000000013 fényév).