Mehr

22.3: Wie man ein Sonnensystem baut - Geowissenschaften


EIN Sonnensystem besteht aus einer Sammlung von Objekten, die einen oder mehrere Zentralsterne umkreisen. Sie beginnen in einer Wolke aus Gas und Staub namens a Nebel. Das Gas besteht größtenteils aus Wasserstoff und Helium, der Staub besteht aus winzigen Mineralkörnern, Eiskristallen und organischen Partikeln.

Schritt 1: Zusammenklappen eines Nebels

Ein Sonnensystem beginnt sich zu bilden, wenn ein kleiner Fleck in einem Nebel (das heißt klein nach den Maßstäben des Universums) beginnt, in sich selbst zu kollabieren. Wie dies genau beginnt, ist nicht klar, obwohl es durch das gewalttätige Verhalten naher Sterne ausgelöst werden könnte, während sie ihren Lebenszyklus durchlaufen. Energie und Materie, die von diesen Sternen freigesetzt werden, könnten das Gas und den Staub in nahegelegenen Nachbarschaften innerhalb des Nebels komprimieren.

Sobald es ausgelöst wurde, setzt sich der Kollaps von Gas und Staub innerhalb dieses Patches aus zwei Gründen fort. Einer dieser Gründe ist, dass die Gravitationskraft Gasmoleküle und Staubpartikel zusammenzieht. Aber zu Beginn des Prozesses sind diese Partikel sehr klein, sodass die Gravitationskraft zwischen ihnen nicht stark ist. Wie kommen sie also zusammen? Die Antwort ist, dass sich Staub zunächst in losen Klumpen ansammelt, aus dem gleichen Grund, warum sich Staubhäschen unter Ihrem Bett bilden: statische Elektrizität. Angesichts der Rolle von Staubhasen in der Frühgeschichte des Sonnensystems könnte man spekulieren, dass eine Ansammlung von Staubhasen ein erhebliches Risiko für das eigene Zuhause darstellt (Abbildung (PageIndex{2})). In der Praxis ist dies jedoch selten der Fall.

Schritt 2: Machen Sie eine Scheibe und setzen Sie einen Stern in die Mitte

Wenn der kleine Fleck innerhalb eines Nebels kondensiert, beginnt sich ein Stern aus Material zu bilden, das in die Mitte des Flecks gezogen wird, und der verbleibende Staub und das Gas setzen sich in einer Scheibe ab, die sich um den Stern dreht. Die Scheibe ist der Ort, an dem sich schließlich Planeten bilden, daher heißt sie a protoplanetare Scheibe. In Abbildung (PageIndex{3}) zeigt das Bild oben links eine künstlerische Darstellung einer protoplanetaren Scheibe, und das Bild oben rechts zeigt eine tatsächliche protoplanetare Scheibe, die den Stern HL Tauri umgibt. Beachten Sie die dunklen Ringe in der protoplanetaren Scheibe. Dies sind Lücken, in denen sich Planeten zu bilden beginnen. Die Ringe sind da, weil beginnende Planeten beginnen, Staub und Gas in ihren Umlaufbahnen zu sammeln. Dafür gibt es in unserem eigenen Sonnensystem eine Analogie, denn die dunklen Ringe ähneln den Lücken in den Ringen des Saturns (Abbildung (PageIndex{3}), unten links), wo Monde zu finden sind (Abbildung (PageIndex{3}), unten rechts).

Schritt 3: Baue einige Planeten

Generell lassen sich Planeten nach ihrer Beschaffenheit in drei Kategorien einteilen (Abbildung (PageIndex{4})). Terrestrische Planeten sind Planeten wie Erde, Merkur, Venus und Mars, die einen Kern aus Metall haben, der von Gestein umgeben ist. Jupiterplaneten (auch genannt Gasriesen) sind Planeten wie Jupiter und Saturn, die überwiegend aus Wasserstoff und Helium bestehen. Eisriesen sind Planeten wie Uranus und Neptun, die größtenteils aus Wassereis, Methan (CH4) Eis und Ammoniak (NH3) Eis und haben felsige Kerne. Oft werden die Eisriesenplaneten Uranus und Neptun mit Jupiter und Saturn als Gasriesen gruppiert; Uranus und Neptun unterscheiden sich jedoch stark von Jupiter und Saturn.

Diese drei Arten von Planeten sind in unserem Sonnensystem nicht zufällig miteinander vermischt. Stattdessen treten sie systematisch auf, mit den sonnennächsten terrestrischen Planeten, gefolgt von den Jupiterplaneten und dann den Eisriesen (Abbildung (PageIndex{5})). Kleiner Sonnensystem Auch Objekte folgen dieser Anordnung. Das Asteroidengürtel enthält Körper aus Gestein und Metall. Körper mit einem Durchmesser von Metern bis zu Hunderten von Metern werden klassifiziert als Asteroiden, und kleinere Körper werden als . bezeichnet Meteoroiden. Im Gegensatz dazu ist die Kuiper Gürtel (Kuiper reimt sich auf Pfeifer), und der Oort-Wolke (Oort reimt sich auf Sortieren), die sich am äußeren Rand des Sonnensystems befinden, enthalten neben Gesteinsfragmenten und Staub auch Körper, die aus großen Mengen Eis bestehen. (Wir werden gleich mehr über kleinere Sonnensystemobjekte sprechen.)

Ein Grund für diese Anordnung ist die Frostlinie (auch als . bezeichnet Schneegrenze). Die Frostlinie trennte den inneren Teil der protoplanetaren Scheibe näher an der Sonne, wo es zu heiß war, um etwas anderes als Silikatmineralien und Metall zu kristallisieren, vom äußeren Teil der Scheibe, der weiter von der Sonne entfernt war, wo es kühl genug war, um Eis bilden lassen. Infolgedessen bestehen die Objekte, die sich im inneren Teil der protoplanetaren Scheibe gebildet haben, größtenteils aus Gestein und Metall, während die Objekte, die sich im äußeren Teil gebildet haben, größtenteils aus Gas und Eis bestehen. Die junge Sonne hat das Sonnensystem mit Toben gesprengt Sonnenwinde (Wind, der aus energiereichen Teilchen besteht), was dazu beitrug, leichtere Moleküle in Richtung des äußeren Teils der protoplanetaren Scheibe zu treiben.

Die Objekte in unserem Sonnensystem, die von . gebildet werden Zuwachs. Zu Beginn dieses Prozesses sammelten sich Partikel aufgrund der statischen Elektrizität in flauschigen Klumpen. Als die Klumpen größer wurden, wurde die Schwerkraft wichtiger und sammelte Klumpen zu festen Massen und feste Massen zu immer größeren Körpern. Wenn Sie einer dieser Körper im frühen Sonnensystem wären und am Akkretionsspiel mit dem Ziel teilnehmen würden, ein Planet zu werden, müssten Sie einige wichtige Regeln befolgen:

  • Halten Sie Ihre Geschwindigkeit genau richtig. Wenn Sie sich zu schnell bewegen und mit einem anderen Körper kollidieren, schlagen Sie beide zusammen und müssen von vorne beginnen. Wenn Sie sich langsam genug bewegen, verhindert die Schwerkraft, dass Sie voneinander abprallen, und Sie können größer werden.
  • Ihre Entfernung von der Sonne bestimmt, wie groß Sie werden können. Wenn Sie näher sind, haben Sie weniger Material zum Sammeln, als wenn Sie weiter weg sind.
  • Zunächst können Sie nur Mineral- und Gesteinspartikel sammeln. Sie müssen über eine bestimmte Masse hinaus wachsen, bevor Ihre Schwerkraft stark genug ist, um an Gasmolekülen zu hängen, denn Gasmoleküle sind sehr leicht.
  • Wenn Ihre Masse zunimmt, wird Ihre Schwerkraft stärker und Sie können Material von weiter weg greifen. Je größer du bist, desto schneller wirst du wachsen.

Sie müssten auch auf einige Gefahren achten:

  • In den frühen Stadien des Spiels ist die protoplanetare Scheibe turbulent und Sie und andere Objekte können in verschiedene Umlaufbahnen oder aufeinander geworfen werden. Dies kann eine gute Sache sein oder auch nicht, je nachdem, wie die oben genannten Regeln auf Sie zutreffen.
  • Wenn das Spiel so weit fortgeschritten ist, dass kein Material mehr in Ihrer Reichweite ist und Sie noch kein Planet sind, ist das Spiel vorbei.
  • Wenn Sie zu sehr langsamer werden (z. B. durch Anstoßen mit anderen Objekten), könnten Sie in die Sonne kreisen (Spiel vorbei).
  • Wenn ein anderer Planet groß genug wird, kann er:
    • Zerreiße dich und schwinge die Teile dann so schnell herum, dass du für den Rest des Spiels zu hart mit anderen Teilen kollidierst, um noch größer zu werden (Spiel vorbei)
    • schleudere dich aus dem Sonnensystem (Spiel vorbei)
    • Schnappen Sie sich für sich selbst (Spiel vorbei)
    • Fange dich in einer Umlaufbahn um ihn ein und verwandle dich in einen Mond (Spiel vorbei und unglaublich demütigend)

Der Ausgang des Spiels ist in Abbildung (PageIndex{5}) ersichtlich. Heute werden acht offizielle Gewinner anerkannt, wobei Jupiter den Hauptpreis gewinnt, dicht gefolgt von Saturn. Beide Planeten haben Trophäenkästen mit jeweils mehr als 60 Monden und jeder hat einen Mond, der größer als Merkur ist. Vor 2006 wurde Pluto ebenfalls als Gewinner gezählt, aber im Jahr 2006 wurde Plutos Planetenstatus durch eine umstrittene Entscheidung widerrufen. Der Grund war eine neu formalisierte Definition eines Planeten, die besagte, dass ein Objekt nur dann als Planet angesehen werden kann, wenn es massiv genug ist, um seine Umlaufbahn von anderen Körpern befreit zu haben. Pluto befindet sich im eisigen Durcheinander des Kuiper-Gürtels und passt daher nicht zu dieser Definition. Plutos Unterstützer haben argumentiert, dass Pluto zum Großvater hätte werden sollen, da die Definition kam, nachdem Pluto zum Planeten erklärt wurde, aber ohne Erfolg. Pluto hat nicht aufgegeben und am 13. Juli 2015 mit Hilfe der NASA-Sonde New Horizons ein emotionales Plädoyer gestartet. New Horizons schickte Bilder von Plutos Herzen zurück (Abbildung (PageIndex{6})). Bei näherer Betrachtung stellte sich heraus, dass Plutos Herz gebrochen war.

Die Regeln und Gefahren des Planetenbildungsspiels helfen, viele Merkmale unseres heutigen Sonnensystems zu erklären.

  • Die Nähe zur Sonne erklärt, warum die terrestrischen Planeten so viel kleiner sind als die Gasriesen- und Eisriesenplaneten.
  • Der Mars ist kleiner als er sein sollte, da die Entfernung von der Sonne bestimmt, wie viel Materie ein Körper ansammeln kann, und dies kann durch seine Nähe zum Jupiter erklärt werden. Die immense Gravitation des Jupiter störte die Akkretionsfähigkeit des Mars. Ein weiterer Beweis für die Einmischung von Jupiter ist das Trümmerfeld, das den Asteroidengürtel bildet. Von Zeit zu Zeit schleudert Jupiter immer noch Objekte aus dem Asteroidengürtel in andere Teile des Sonnensystems, von denen einige katastrophal mit der Erde kollidiert sind.
  • Der Kuiper-Gürtel ist eine eisige Version des Asteroidengürtels, bestehend aus Fragmenten des frühen Sonnensystems. Das Material im Kuiper-Gürtel wird aufgrund der Schwerkraft von Neptun zerstreut. Von Zeit zu Zeit mischt sich auch hier Jupiter ein und schleudert Kuipergürtel-Objekte in Richtung Sonne und in die Umlaufbahn. Wenn sich diese Objekte der Sonne nähern, verursacht die Sonne, dass Staub und Gas von ihrer Oberfläche gesprengt werden und Schweife bilden. Wir kennen diese Objekte als Kometen.
  • Kometen können auch aus der Oortschen Wolke stammen, wo Gravitationskräfte von außerhalb des Sonnensystems Objekte aus der Oortschen Wolke zur Sonne schleudern können.

Aufgabe 22.1 Woher wissen wir, wie andere Planeten im Inneren aussehen?

Die Dichten der Planeten geben uns wichtige Hinweise auf die Zusammensetzung der Planeten. In unserem Sonnensystem hat die Erde (ein terrestrischer Planet) beispielsweise eine Dichte von 5,51 Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm3), aber Jupiter (ein Gasriese) hat eine Dichte von 1,33 g/cm3. Wir können auch die Dichte verwenden, um etwas über die inneren Strukturen von Planeten zu bestimmen. In dieser Übung bestimmen Sie, wie viel von jedem terrestrischen Planeten aus Kern besteht, und übersetzen dieses Ergebnis zum einfachen Vergleich in ein Diagramm.

Es ist nützlich, die Struktur eines terrestrischen Planeten so zu verstehen, dass sie aus zwei Teilen besteht: einem Metallkern und einem felsigen Mantel. Wenn wir die Dichte des Planeten als Ganzes und die Dichte der Materialien kennen, aus denen der Gesteinsmantel und der Kern bestehen, können wir herausfinden, wie viel von dem Planeten Kern und wie viel Gestein ist. Die Dichte des Planeten ist die Summe der Prozent mit der Dichte des Kerns und den Prozent mit der Dichte des Gesteins. Dies kann wie folgt geschrieben werden:

Planetendichte = % Kern/100 x Kerndichte + (1− %Kern ÷ 100) × Gesteinsdichte

Durch Umstellen der Gleichung erhalten wir:

% Kern = (Planetendichte – Gesteinsdichte)/ (Kerndichte – Gesteinsdichte) × 100

Schritt 1.

Ermitteln Sie den prozentualen Kern für jeden der terrestrischen Planeten mithilfe der Daten in den Tabellen 22.1 und 22.2. Für unsere Berechnungen wird die Planetendichte die unkomprimierte Dichte des Planeten. Unkomprimierte Dichte ist die Dichte nach Beseitigung der Auswirkungen der Schwerkraft, die den Planeten zusammendrückt. (Beachten Sie, dass die Dichte, die wir für die Erde erwähnt haben, 5,51 g/cm . beträgt3, aber die unkomprimierte Dichte der Erde beträgt nur 4,05 g/cm3.) Der erste ist für Sie erledigt.

Tabelle 22.1 Kern- und Manteldichte von Meteoriten
BeschreibungDichte (g/cm3)QuelleWarum?
Kerndichte8.00EisenmeteoriteEisenmeteorite stammen aus den Kernen zerbrochener Asteroiden und Planeten und nähern sich der Dichte des Erdkerns ohne gravitatives Zusammendrücken.
Dichte des Gesteinsmantels3.25HED* steinige MeteoritenHED-Meteoriten (Howardites, Eucrites und Diogenites) stammen aus den Gesteinsmänteln von Asteroiden und Planeten, die sich in Mantel und Kern getrennt und dann zerbrochen haben. Diese nähern sich der Dichte des Erdmantels ohne gravitatives Zusammendrücken.

*HED steht für die Namen von drei Arten von Meteoriten: Howardite, Eukrite und Diogenite.

Tabelle 22.2 Ermitteln des Volumenanteils, der Kern ist
BeschreibungErdeMarsVenusMerkur
Planetendichte (unkomprimiert)

in g/cm²3

4.053.744.005.30
Prozent Kern

((Planetendichte − 3,25 g/cm3) ÷ 4,75 g/cm²3 ) × 100

16.8%
Schritt 2.

Sobald wir den Prozentsatz des Kerns haben, können wir ihn verwenden, um das Volumen des Kerns für jeden Planeten zu ermitteln. Das Kernvolumen ist der Prozentsatz des Kerns mal dem Volumen des Planeten. Verwenden Sie die Planetenvolumina in Tabelle 22.3, um das Kernvolumen zu berechnen. Notieren Sie Ihre Antworten.

Tabelle 22.3 Ermitteln des Kernvolumens für jeden Planeten
BeschreibungErdeMarsVenusMerkur
Planetenvolumen* in km31.47 × 10121.72 × 10111.22 × 10126.23 × 1010
Kernvolumen in in km3
(% Kern ÷ 100) × Planetenvolumen
2.48 × 1011

*Ungequetschte” Werte

Schritt 3. Wir können den Radius des Kerns aus seinem Volumen ermitteln, indem wir die Formel für das Volumen einer Kugel verwenden (Volumen = 4 ÷ 3pr3, wo r ist der Radius). Diese Berechnung wird für Sie in Tabelle 22.4 durchgeführt. Geben Sie anhand dieser Werte jeden Radius als Prozentsatz des Gesamtradius an. Dividieren Sie dazu den Kernradius durch den Planetenradius und multiplizieren Sie ihn mit 100. Füllen Sie anhand Ihrer Ergebnisse die Diagramme unten in Tabelle 22.4 aus, indem Sie die Grenze zwischen Kern und Mantel einzeichnen.

Tabelle 22.4 Ermitteln des prozentualen Anteils des Kernradius jedes Planeten
BeschreibungErdeMarsVenusMerkur
Kernradius* in km3,9001,6173,5811,858
Planetenradius* in km7,0593,4476,6232,458
Prozent des Radius, der Kern ist:

(Kernradius ÷ Planetenradius) × 100

55%
Planetendiagramm

Diagramme stellen einen Keil des Planeten von der Oberfläche zum Zentrum dar. Der Abstand zwischen den einzelnen Teilstrichen beträgt 5 % des Radius.

Es wird angenommen, dass einer der terrestrischen Planeten in Kollisionen verwickelt war, die zum dauerhaften Verlust eines beträchtlichen Teils seines Mantels führten. Sie können anhand der unkomprimierten Dichten der Planeten erraten, um welche es sich handelt. Es sollte auch aus Ihren Diagrammen klar hervorgehen. Welcher Planet ist es?

Siehe Anhang 3 für Antworten zu Übung 22.1.

Medienzuordnungen

  • Abbildung (PageIndex{1}): „A View of the Pillars of Creation in Visible and in Near-Infrared Light“ von NASA, ESA und dem Hubble Heritage Team (STScI/AURA). Öffentliche Domäne.
  • Abbildung (PageIndex{2}): © Karla Panchuk. CC BY. Inspiration von NASA/JPL.
  • Abbildung (PageIndex{3}) (oben links): „Artist’s impression of a disc forming into a solar system around a red dwarf“ von NASA/JPL-Caltech/T. Pyle.
  • Abbildung (PageIndex{3}) (oben rechts): „HL Tauri“ © ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). CC BY.
  • Abbildung (PageIndex{3}) (unten links): „Saturn Aurora – 26. Januar 2004“ von NASA, ESA, J. Clarke (Boston University) und Z. Levay (STScI). Öffentliche Domäne.
  • Abbildung 22.3.3 (unten rechts): „Moon Daphnis S2005 S1“ von NASA/JPL/Space Science Institute. Öffentliche Domäne.
  • Abbildung (PageIndex{4}): © Karla Panchuk. Nach gemeinfreien Bildern von FrancescoA und der NASA (Bild 1, Bild 2).
  • Abbildung (PageIndex{5}): © Karla Panchuk. CC BY-SA. Enthält die folgenden Bilder: Planetenfotos von der NASA und Milchstraßenfoto von ForestWanderer
  • Abbildung (PageIndex{6}): © Karla Panchuk. Basierend auf NASA/APL/SwRI.

125 22.2 Planeten aus den Überresten explodierender Sterne bilden

Wenn wir eine Bestandsaufnahme der Elemente machen würden, aus denen die Erde besteht, würden wir feststellen, dass 95 % der Erdmasse aus nur vier Elementen bestehen: Sauerstoff, Magnesium, Silizium und Eisen. Die restlichen 5 % stammen größtenteils aus Aluminium, Kalzium, Nickel, Wasserstoff und Schwefel. Wir wissen, dass der Urknall Wasserstoff, Helium und Lithium hervorbrachte, aber woher kamen die restlichen Elemente?

Die Antwort ist, dass die anderen Elemente von Sternen gemacht wurden. Manchmal wird von Sternen gesagt, dass sie ihren Brennstoff „verbrennen“, aber das Brennen ist überhaupt nicht das, was in den Sternen vor sich geht. Das Verbrennen, das entsteht, wenn Holz in einem Lagerfeuer zu Asche und Rauch verwandelt wird, ist eine chemische Reaktion – Wärme bewirkt, dass die Atome, die sich im Holz und in der umgebenden Atmosphäre befanden, Partner austauschen. Atome gruppieren sich auf unterschiedliche Weise, aber die Atome selbst ändern sich nicht. Was Sterne tun, ist die Atome zu verändern. Die Hitze und der Druck in den Sternen führen dazu, dass kleinere Atome zusammenschlagen und zu neuen, größeren Atomen verschmelzen. Wenn beispielsweise Wasserstoffatome zusammenschlagen und verschmelzen, entsteht Helium. Wenn einige Atome verschmelzen, werden große Mengen an Energie freigesetzt, und diese Energie ist es, die Sterne zum Leuchten bringt.

Es braucht größere Sterne, um Elemente so schwer wie Eisen und Nickel zu machen. Unsere Sonne ist ein durchschnittlicher Stern, nachdem sie ihren Wasserstoff als Brennstoff zur Herstellung von Helium verbraucht hat und dann ein Teil dieses Heliums zu kleinen Mengen Beryllium, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Fluor verschmolzen wird . Es wird aufhören, Atome zu produzieren, und wird abkühlen und aufblähen, bis seine Mitte die Umlaufbahn des Mars erreicht. Im Gegensatz dazu beenden große Sterne ihr Leben auf spektakuläre Weise, explodieren als Supernovae und schleudern neu gebildete Atome – einschließlich der Elemente, die schwerer als Eisen sind – in den Weltraum. Es dauerte viele Generationen von Sternen, die schwerere Elemente erzeugten und in den Weltraum geworfen hatten, bevor schwerere Elemente reichlich vorhanden waren, um Planeten wie die Erde zu bilden.

Bis vor kurzem konnten Astronomen nur Sterne sehen, die bereits in geringen Mengen schwerere Elemente enthalten, nicht jedoch die Sterne der ersten Generation, die vor der Entstehung eines der schwereren Elemente entstanden. Das änderte sich im Juni 2015, als bekannt wurde, dass eine ferne Galaxie namens CR7 gefunden wurde, die Sterne enthielt, die nur aus Wasserstoff und Helium bestanden. Die Galaxie ist so weit entfernt, dass sie uns nur 800 Millionen Jahre nach dem Urknall einen Blick auf das Universum zeigt. [1]


Schritt 1: Zusammenklappen eines Nebels

Ein Sonnensystem beginnt sich zu bilden, wenn ein kleiner Fleck in einem Nebel (das heißt klein nach den Maßstäben des Universums) beginnt, in sich selbst zu kollabieren. Wie dies genau beginnt, ist nicht klar, obwohl es durch das gewalttätige Verhalten naher Sterne ausgelöst werden könnte, während sie ihren Lebenszyklus durchlaufen. Energie und Materie, die von diesen Sternen freigesetzt werden, könnten das Gas und den Staub in nahegelegenen Nachbarschaften innerhalb des Nebels komprimieren.

Sobald es ausgelöst wurde, setzt sich der Kollaps von Gas und Staub innerhalb dieses Patches aus zwei Gründen fort. Einer dieser Gründe ist, dass die Gravitationskraft Gasmoleküle und Staubpartikel zusammenzieht. Aber zu Beginn des Prozesses sind diese Partikel sehr klein, sodass die Gravitationskraft zwischen ihnen nicht stark ist. Wie kommen sie also zusammen? Die Antwort ist, dass sich Staub zunächst in losen Klumpen ansammelt, aus dem gleichen Grund, aus dem sich Staubhäschen unter dem Bett bilden: statische Elektrizität. Angesichts der Rolle von Staubhasen in der Frühgeschichte des Sonnensystems könnte man spekulieren, dass eine Ansammlung von Staubhasen ein erhebliches Risiko für das eigene Zuhause darstellt (Abbildung 2.6). In der Praxis ist dies jedoch selten der Fall.

Abbildung 2.6 Mitteilung des öffentlichen Dienstes. Wenn Sie den Haushalt nicht für wichtig halten, verstehen Sie den Ernst der Situation nicht. Quelle: Karla Panchuk (2018) CC BY 4.0. Planeten modifiziert nach NASA/JPL (2008) Public Domain. Quelltext anzeigen


Kapitel 22 Zusammenfassung

Die in diesem Kapitel behandelten Themen lassen sich wie folgt zusammenfassen:

22.1 Beginnend mit einem Urknall Das Universum begann vor 13,77 Milliarden Jahren, als Energie, Materie und Raum sich von einem einzigen Punkt aus erweiterten. Beweise für den Urknall sind das kosmische „Nachglühen“ aus der Zeit, als das Universum noch sehr dicht war, und rotverschobenes Licht von fernen Galaxien, die uns sagen, dass sich das Universum noch ausdehnt.
22.2 Bildung von Planeten aus den Überresten explodierender Sterne Der Urknall produzierte Wasserstoff, Helium und Lithium, aber schwerere Elemente stammen aus Kernfusionsreaktionen in Sternen. Große Sterne bilden Elemente wie Silizium, Eisen und Magnesium, die für die Bildung terrestrischer Planeten wichtig sind. Große Sterne explodieren als Supernovae und zerstreuen die Elemente in den Weltraum.
22.3 So bauen Sie ein Sonnensystem Sonnensysteme beginnen mit dem Kollaps einer Wolke aus Gas und Staub. In die Mitte gezogenes Material bildet einen Stern, und der Rest bildet eine Scheibe um den Stern. Material innerhalb der Scheibe verklumpt zu Planeten. In unserem Sonnensystem sind Gesteinsplaneten näher an der Sonne und Eis- und Gasriesen sind weiter entfernt. Dies liegt daran, dass die Temperaturen in der Nähe der Sonne zu hoch waren, um sich Eis zu bilden, aber Silikatminerale und Metalle konnten sich verfestigen.
22.4 Die ersten 2 Milliarden Jahre der Erde Die frühe Erde wurde durch radioaktiven Zerfall, Kollisionen mit Körpern aus dem Weltraum und Gravitationskompression erhitzt. Das Erhitzen schmolz die Erde, wodurch geschmolzenes Metall in das Erdzentrum sinkt und einen Kern bildet, und Silikatschmelze an die Oberfläche schwimmt und den Mantel und die Kruste bildet. Eine Kollision mit einem Planeten von der Größe des Mars schleuderte Trümmer in eine Umlaufbahn um die Erde, und die Trümmer verschmolzen zum Mond. Die Erdatmosphäre ist das Ergebnis der vulkanischen Entgasung, der Beiträge von Kometen und Meteoriten und der Photosynthese.
22.5 Gibt es andere Erden? Die Suche nach Exoplaneten hat 12 Planeten identifiziert, die eine ähnliche Größe wie die Erde haben und sich innerhalb der bewohnbaren Zone ihrer Sterne befinden. Es wird angenommen, dass es sich um felsige Welten wie die Erde handelt, aber die Zusammensetzung dieser Planeten ist nicht sicher bekannt.

1. Wie können Astronomen Ereignisse betrachten, die sich in der fernen Vergangenheit des Universums ereignet haben?

2. In diesem Bild von drei Spektren stammt eines von der Sonne und die anderen beiden von Galaxien. Eine der Galaxien ist die Andromeda-Galaxie. Welches Spektrum stammt von Andromeda?

Spektren für die Sonne und zwei Galaxien. [KP]

3. Astronomen, die nach einigen der frühesten Sterne im Universum suchten, waren überrascht, ein Planetensystem namens HIP 11952 zu finden, das vor 12,8 Milliarden Jahren existierte. Dies war sehr früh in der Geschichte des Universums, als Sterne noch größtenteils aus Wasserstoff und Helium bestanden. Glaubst du, dass es in diesem System terrestrische Planeten gab? Warum oder warum nicht?4. Fassen Sie die Trends in Größe und Zusammensetzung von Objekten im Sonnensystem zusammen.5. Was ist die Frostgrenze und was hilft sie zu erklären?5. Dieser Cartoon zeigt drei der gleichen Art von Sonnensystemobjekten. Man begibt sich auf ein Abenteuer und kommt mitgenommen zurück. Was sind die Objekte und wo könnten sie sich befinden?

Bewohner des Sonnensystems. [Randall Munroe (CC BY-NC 2.5) https://xkcd.com/1297/]

6. Warum wird Pluto nicht als Planet betrachtet?7. Was ist Differenzierung und was muss mit einem Planeten oder Asteroiden passieren, damit eine Differenzierung stattfindet?9. Der Exoplanet Kepler-452b befindet sich in der bewohnbaren Zone seines Sterns. In unserem Sonnensystem sind Planeten in ähnlicher Entfernung von der Sonne terrestrische Planeten. Warum können wir nicht mit Sicherheit sagen, dass die Entfernung von Kepler-452b von seinem Stern bedeutet, dass es sich um einen terrestrischen Planeten handelt?

8. Von den bisher entdeckten Planetensystemen ist keines genau wie unser Sonnensystem. Bedeutet dies, dass unser Sonnensystem im Universum einzigartig ist?


Wie viel kWh können Ihre Solarmodule produzieren? Die Komplexität der Produktionsverhältnisse

Die Strommenge (kWh), die Ihre Solaranlage produzieren kann, hängt davon ab, wie viel Sonnenlicht Ihr Dach erhält, was wiederum Ihre Produktionsquote bestimmt. Die Menge an Sonnenlicht, die Sie in einem Jahr bekommen, hängt sowohl davon ab, wo Sie sich im Land befinden, als auch zu welcher Jahreszeit. Kalifornien hat beispielsweise jährlich mehr Sonnentage als Neuengland. Aber an jedem Ort können Sie genug Strom produzieren, um Ihren Energiebedarf zu decken – wenn Sie in einer Gegend mit weniger Sonne leben, müssen Sie nur ein größeres System in Ihrem Haus installieren. Daher unterscheiden sich die Produktionsverhältnisse je nach geografischem Standort und ein niedrigeres Produktionsverhältnis (wegen weniger Sonnenlicht) bedeutet, dass Sie mehr Sonnenkollektoren benötigen, um die benötigte Energieproduktion zu erzielen.

Ein Beispiel: Zwei vergleichbar große Haushalte in Kalifornien und Massachusetts verbrauchen die durchschnittliche Strommenge für einen amerikanischen Haushalt, die wie oben erwähnt 10.649 kWh jährlich beträgt. Der kalifornische Haushalt benötigt etwa eine Sieben-kW-Anlage, um 100 Prozent seines Energiebedarfs zu decken. Zum Vergleich: Der vergleichbare Haushalt in Massachusetts benötigt zur Deckung seines Energiebedarfs etwa eine Neun-kW-Anlage. Solarpanel-Systeme in Kalifornien sind kleiner als Solarpanel-Systeme in Massachusetts, können aber die gleiche Strommenge produzieren, da sie jedes Jahr mehr Sonnenlicht ausgesetzt sind. Hausbesitzer in weniger sonnigen Gebieten wie Massachusetts können diese Ungleichheit ausgleichen, indem sie einfach effizientere Module verwenden oder ihr Solarenergiesystem vergrößern, was zu etwas mehr Solarmodulen auf ihrem Dach führt.


147 22,4 Die ersten 2 Milliarden Jahre der Erde

Wenn Sie in eine Zeitmaschine steigen und die Erde kurz nach ihrer Entstehung (vor etwa 4,5 Milliarden Jahren) besuchen würden, würden Sie es wahrscheinlich bereuen. Große Teile der Erdoberfläche wären immer noch geschmolzen, was die Landung Ihrer Zeitmaschine in der Tat sehr gefährlich machen würde. Wenn Sie zufällig eines der neueren Zeitmaschinenmodelle mit Schwebefähigkeiten und Hitzeschilden haben, würden Sie immer noch die Unannehmlichkeiten haben, nichts zum Atmen zu haben als einen dünnen Hauch von Wasserstoff und Heliumgas, und je nachdem, wie viel vulkanische Aktivität vor sich geht auf, vulkanische Gase wie Wasserdampf und Kohlendioxid. Etwas Ammoniak und Methan könnten hinzugefügt werden, nur um es interessant zu machen, aber es würde keinen Sauerstoff geben. Angenommen, Sie hätten die Voraussicht, das Upgrade der künstlichen Atmosphäre für Ihre Zeitmaschine zu kaufen, wäre alles umsonst, wenn Sie gerade noch rechtzeitig einen Asteroiden oder noch schlimmer einen anderen Planeten auf Ihrer Position erscheinen würden. Die Moral der Geschichte ist, dass die frühe Erde ein übler Ort war und der Kauf einer Zeitmaschine nicht auf die leichte Schulter genommen werden sollte.

Warum war die frühe Erde so böse?

Die frühe Erde war heiß

Kapitel 9 erklärt, dass die Wärme der Erde aus dem Zerfall radioaktiver Elemente in der Erde sowie aus Prozessen im Zusammenhang mit der Entstehung der Erde stammt. Schauen wir uns genauer an, wie diese Entstehungsprozesse die Erde erhitzten.

  • Wärme kam aus der thermischen Energie, die bereits in den Objekten enthalten war, die sich zur Bildung der Erde angesammelt haben.
  • Hitze kam von Kollisionen. Wenn Objekte die Erde treffen, wurde ein Teil der Energie aus ihrer Bewegung in die Verformung der Erde umgewandelt und ein anderer Teil in Wärme umgewandelt. Klatschen Sie kräftig in die Hände, um dies in einem viel kleineren (und sichereren!) Maßstab zu erleben.
  • Als die Erde größer wurde, wurde ihre Gravitationskraft stärker. Dies erhöhte die Fähigkeit der Erde, Objekte anzuziehen, aber es führte auch dazu, dass das Material, das die Erde machte, komprimiert wurde, ähnlich wie die Erde sich selbst eine riesige Gravitationsumarmung gibt. Durch die Kompression erhitzen sich die Materialien.

Die Erwärmung hatte eine sehr wichtige Konsequenz für die Struktur der Erde. Als die Erde wuchs, sammelte sie eine Mischung aus Silikatmineralkörnern sowie Eisen und Nickel. Diese Materialien wurden über die ganze Erde verstreut. Das änderte sich, als sich die Erde zu erwärmen begann: Es wurde so heiß, dass sowohl die Silikatminerale als auch die Metalle geschmolzen sind. Die Metallschmelze war viel dichter als die Silikat-Mineralschmelze, so dass die Metallschmelze in das Erdzentrum sank, um ihr Kern zu werden, und die Silikatschmelze stieg nach oben und wurde zu Erdkruste und Erdmantel. Mit anderen Worten, die Erde hat sich selbst entmischt. Die Trennung von silikatischen Mineralien und Metallen in eine felsige Außenschicht bzw. einen metallischen Kern wird als . bezeichnet Unterscheidung. Die Bewegung von Silikat- und Metallschmelzen innerhalb der Erde führte zu einer noch stärkeren Erwärmung.

Die hohe Temperatur der Erde zu Beginn ihrer Geschichte bedeutet auch, dass frühe tektonische Prozesse im Vergleich zu heute beschleunigt wurden und die Erdoberfläche geologisch aktiver war.

Die Erde wurde stark von Objekten aus dem Weltraum bombardiert

Obwohl die Erde während der Akkretion eine beträchtliche Menge des Materials in ihrer Umlaufbahn mitgerissen hatte, schickten Unruhen im Sonnensystem, die durch Veränderungen in den Umlaufbahnen von Saturn und Jupiter verursacht wurden, immer noch viele große Objekte auf katastrophale Kollisionskurse mit der Erde. Die Energie dieser Kollisionen hat wiederholt Mineralien in der Kruste geschmolzen und sogar verdampft und Gase aus der Erdatmosphäre gesprengt. Sehr alte Narben von diesen Kollisionen sind immer noch nachweisbar, obwohl wir genau hinschauen müssen, um sie zu sehen. Die älteste entdeckte Einschlagsstelle ist beispielsweise der 3 Milliarden Jahre alte Maniitsoq-„Krater“ in Westgrönland, obwohl kein Krater zu sehen ist. Sichtbar sind Gesteine, die sich zum Zeitpunkt des Einschlags 20 bis 25 km unter der Erdoberfläche befanden, aber dennoch Anzeichen von Verformungen aufweisen, die nur durch einen starken, plötzlichen Schock hervorgerufen werden konnten.

Die Beweise für die schlimmste Kollision, die die Erde erlebt hat, sind überhaupt nicht subtil. Tatsächlich haben Sie es sich wahrscheinlich schon hunderte Male direkt angesehen, vielleicht ohne zu wissen, was es ist. Diese Kollision war mit einem Planeten namens Theia, der ungefähr die Größe des Mars hatte (Abbildung 22.11). Nicht lange nachdem sich die Erde gebildet hatte, traf Theia die Erde. Als Theia auf die Erde prallte, verschmolz Theias Metallkern mit dem Erdkern, und Trümmer aus den äußeren Silikatschichten wurden in den Weltraum geworfen und bildeten einen Trümmerring um die Erde. Das Material innerhalb des Rings verschmolz zu einem neuen Körper in der Umlaufbahn um die Erde und gab uns unseren Mond. Bemerkenswerterweise können die Trümmer in 10 Jahren oder weniger zusammengewachsen sein! Dieses Szenario für die Entstehung des Mondes wird als bezeichnet Riesen-Impact-Hypothese.

Die Entwicklung der Erdatmosphäre, wie wir sie kennen, hat lange gedauert

Das erste Experiment der Erde mit einer Atmosphäre verlief nicht gut. Es begann mit einem dünnen Schleier aus Wasserstoff- und Heliumgasen, der mit dem Material einherging, das es ansammelte. Wasserstoff und Helium sind jedoch sehr leichte Gase, die in den Weltraum entweichen.

Das zweite Experiment der Erde mit einer Atmosphäre verlief viel besser. Vulkanausbrüche bauen die Atmosphäre auf, indem sie Gase freisetzen. Die häufigsten vulkanischen Gase sind Wasserdampf und Kohlendioxid (CO2), aber Vulkane setzen eine Vielzahl von Gasen frei. Weitere wichtige Beiträge sind Schwefeldioxid (SO2), Kohlenmonoxid (CO), Schwefelwasserstoff (H2S), Wasserstoffgas und Methan (CH4). Meteoriten und Kometen brachten auch erhebliche Mengen an Wasser und Stickstoff auf die Erde. Es ist nicht klar, wie die genaue Zusammensetzung der Atmosphäre nach dem zweiten Experiment der Erde war, aber Kohlendioxid, Wasserdampf und Stickstoff waren wahrscheinlich die drei am häufigsten vorkommenden Komponenten.

Abbildung 22.11 Künstlerische Darstellung einer Kollision zwischen Planeten. Eine ähnliche Kollision zwischen der Erde und dem Planeten Theia könnte uns unseren Mond gegeben haben. Zum Glück für uns war die Kollision, die uns den Mond bescherte, eher ein flüchtiger Schlag als der hier gezeigte Volltreffer. Die Erde hätte einen direkten Treffer möglicherweise nicht überlebt. [NASA/JPL-Caltech, http://1.usa.gov/1IkP069]

Eine Sache, die wir über das zweite Experiment der Erde mit Sicherheit sagen können, ist, dass es praktisch keinen freien Sauerstoff (O2, die Form von Sauerstoff, die wir atmen) in der Atmosphäre. Wir wissen dies teilweise, weil es vor 2 Milliarden Jahren keine durch oxidierte Eisenminerale rot gefärbten Sedimentschichten gab. Eisenmineralien waren vorhanden, jedoch nicht in oxidierter Form. Damals, O2 wurde in der Atmosphäre erzeugt, als die ultravioletten Strahlen der Sonne Wassermoleküle zerlegten, jedoch entfernten chemische Reaktionen den Sauerstoff so schnell, wie er produziert wurde.

Es dauerte bis weit in das dritte Experiment der Erde – das Leben –, als die Atmosphäre mit Sauerstoff angereichert wurde. Photosynthetische Organismen nutzten das reichlich vorhandene CO2 in die Atmosphäre, um ihre Nahrung herzustellen, und setzten O . frei2 as a by-product. At first all of the oxygen was consumed by chemical reactions, but eventually the organisms released so much O2 that it overwhelmed the chemical reactions and oxygen began to accumulate in the atmosphere, although present levels of 21% oxygen didn’t occur until about 350 Ma. Today the part of our atmosphere that isn’t oxygen consists largely of nitrogen (78%).

The oxygen-rich atmosphere on our planet is life’s signature. If geologic process were the only processes controlling our atmosphere, it would consist mostly of carbon dioxide, like the atmosphere of Venus. It is an interesting notion (or a disconcerting one, depending on your point of view) that for the last 2 billion years the light reflected from our planet has been beaming a bar code out to the universe, similar to the ones in Figure 22.4, except ours says “oxygen.” For 2 billion years, our planet has been sending out a signal that could cause an observer from another world to say, “That’s odd… I wonder what’s going on over there.”


How to Build a Solar Panel

This article was co-authored by Guy Gabay. Guy Gabay is a Solar Energy Contractor and the CEO of AmeriGreen Builders, a full-service solar energy, roofing, HVAC and window installation company based in the greater Los Angeles, California region. With over eight years of experience in the construction industry, Guy leads the AmeriGreen team focusing on bringing an educational approach to energy efficient home upgrades. Guy holds a B.S. in Marketing from California State University - Northridge.

There are 8 references cited in this article, which can be found at the bottom of the page.

wikiHow marks an article as reader-approved once it receives enough positive feedback. This article received 14 testimonials and 100% of readers who voted found it helpful, earning it our reader-approved status.

This article has been viewed 1,158,105 times.

Solar energy is a renewable source of energy that not only benefits you but the environment as well. With the effort you put into making a homemade solar panel, you can help prevent environmental pollution by reducing fossil fuel usage. [1] X Expert Source

Guy Gabay
Solar Energy Contractor Expert Interview. 4 August 2020. What’s even better is that you’ll save money on you electric bill. To build your own solar panel, you’ll need to assemble the pieces, connect the cells, build a panel box, wire the panels, seal the box, and then finally mount your completed solar panel.


Step 6: Gear Assembly

By now, you should have all the plywood parts cut:

With all these parts, you can start assembling the main body of the orrery.

First you'll need to cut the brass rods and tubes to the appropriate length. To calculate the length for each rod, look at the diagram to see what that rod or tube needs to go through, then added all thicknesses of those materials together. For my materials:

  • 0.11 inches for the indents on the top and bottom plates
  • 0.056 inches for each washer (A washer goes above and below each gear)
  • 0.193 inches for each gear and the brace

For example, the length of four of my axles (from the indent in the bottom plate to the indent in the top plate) was 2.268 inches. That's 7 layers of gears, 1 brace, 2 indents, and 9 washers.

All the tubes should end at that the top plate except for the tubes that hold the planets, they should extend through the top plate.The rods and tubes that go through the center of the top plate need to be long enough to not only protrude through the top of the top plate, but also continue on to each have an exposed 0.5 inches of brass. You can see in the photo how these nest tubes look like an old timey telescope if done correctly. Mercury, for example, will have a tube that extends from the 18 tooth gear, through 6 other layers of gears, through the top plate, through the half inch sections for Saturn, Jupiter, Mars, the brace, Earth, and Venus, and an additional 0.5 inches of exposed brass.

Cut the rods to size using a tube cutter. Use a small round file to smooth out the cut so a smaller diameter tube will spin freely within the tube.

Add the gears and cut the rods according to the diagram.

Important: Remember to place a brass washer around the axle underneath each gear. The washer will reduce friction between gears spinning at different speeds or reduce the friction between stationary plates and spinning gears. Even on gears that spin at the same speed, the washer will maintain the proper spacing. A little lubricant between brass tubes will also help tubes that sit inside one another spin freely.

Even though the holes in the center of gears were the exact diameter of the tubes and a tight fit, I used a few drops super glue to make sure the tubes rotate with the gears they are attached to.

Start assembling from the bottom.

The sun needs no gears because it’s the point of reference and stationary. Mine sits on top of a 3/32” rod at the center. That rod should drop into the indent on the base plate.

The first four planets (Mercury, Venus, Earth, and Mars) are the easiest mechanically.The planets are driven by a stacked set of drive gears on a common axle that sit on a washer that sits on the base plate. This stacked set of drive gears spins, but they do not move relative to each other. They have the same angular velocity. These drive gears articulate with the planets’ gears, which also sit on a washer that sits on the base plate. Each planet has it’s own gear and axle that move independently from the other planets. The smallest axle, Mercury’s, fits inside the axle for Venus, which fits inside the axle for Earth, etc. etc.

On the bottom of the drive gear stack, a 74-tooth gear drives the 18-tooth gear that’s attached to Mercury’s axle. Second from bottom, a 57-tooth gear drives the 35-tooth gear that’s attached to Venus’s axle. Third from bottom, a 46-tooth gear drives another 46-tooth gear that’s attached to Earth’s axle. The 146-tooth’s brace should be added above the 46-tooth gears. It does not rotate but instead holds a tube that will support the 146-tooth gear between Earth and Mars. Fifth from bottom, a 32-tooth gear drives a 60-tooth gear that’s attached to Mars’s axle.

Hinweis:The gear ratios are proportional to the orbital period of that planet. The earth’s orbital period is 365 days, 1 year. Earth's drive gear and planet gear are both 46 teeth. 46/46 = 1. For every one rotation of those gears, one earth year has passed in the model. Mercury's gears a 18 and 74 teeth. 18/74 = 0.24. Mercury orbits the sun in 88 days or 0.24 years. Notice also that all the tooth combinations add up to 92. This is so they are always the same distance apart.

For Jupiter's gear, the rotation needs to be slowed down further. This will require two more stacks of gears. The Mars gear drives a 40-tooth gear that shares an axle with a 16-tooth gear. That 16 tooth gear drives a second 40-tooth gear, which also shares an axle with a 16-tooth gear. That second 16-tooth gear drives a third 40-tooth gear on its own axle that sits inside the axle of the first 40-tooth gear. The final 40-tooth gear drives the Jupiter gear.

A final stack of gears a 30- tooth and 15-tooth on a common axle use the rotation of the Jupiter gear to drive the Saturn gear.

Dry fit the vertical supports and add the top plate.

Once you have all the gears and plates assembled. Test the rotation by rotating the 74-toothed gear with your finger. It should run smoothly and the center axles should spin at different rates (except the one braced axle, it shouldn't spin at all). If you're satisfied with the motion, add the dow or brass tube vertical supports and glue those in place.


Solar in Your Community Challenge

The Solar in Your Community Challenge is a $5 million prize competition designed to incentivize the development of new approaches to increase the affordability of electricity while expanding solar adoption across America. The challenge ran from May 2017 to October 2018 to improve solar access for nonprofits, faith-based organizations, state and local governments, and low- and moderate-income communities, all of which face unique barriers to adopting solar. The winners were announced May 16, 2019.

Competing for $5 million in cash prizes and technical assistance over 18 months, teams across the country developed projects and programs that expand solar access to underserved groups, while proving that their business models can be widely replicated and adopted. Consultants and coaches provided technical assistance and resources to help the teams develop their business models.

The Solar in Your Community Challenge was sponsored by the U.S. Department of Energy Solar Energy Technologies Office and administered by the International City/County Management Association.

Winners

Best Low- and Moderate-Income (LMI) Projects

Grand Prize: The CARE Project (Denver, CO)
$500,000 prize

CARE was led by the Denver Housing Authority (DHA), which developed, owned, and operated off-site solar arrays to power DHA’s multifamily affordable housing buildings. As the guarantor of the power purchase agreement, DHA was able to ease financiers’ potential concerns about lending to projects comprised of LMI households. DHA worked with Xcel Energy, the local utility, to develop the projects and apply the savings to the energy bills of LMI residents in DHA’s buildings.

The team installed 2 megawatts (MW) of solar that benefited 764 LMI households, saving them approximately 20% on their energy bills, or nearly $3 million in savings. The team also went beyond the requirements of the challenge and provided hands-on training to 51 low-income individuals. Partners included GRID Alternatives, Ensight Energy, and SolarTAC.

Runner-Up: Community Solar for Community Action (Backus, MN)
$200,000 prize

This team was led by the Rural Renewable Energy Alliance and created a business model that works with local community action agencies to help LMI households. For this project, community action agencies (CAA) helped identify households that can participate in community solar developed under this effort and deliver savings to LMI households. They used the same qualification metrics and delivery mechanisms as the federal Low Income Home Energy Assistance Program (LIHEAP) to provide benefits to those LIHEAP cannot reach due to limitations in funding. This team worked to fill that gap.

The team deployed seven solar facilities—five throughout the Leech Lake Nation in rural Minnesota, one rooftop installation on a community housing organization in Duluth, and one in rural Vermont on the property of a CAA.

Overall, 107 households benefited from the project and, on average, saved 22.3% of their utility bill. Future projects are leveraging a “pay for success” model, where private social impact investors provide the capital to build solar projects and are compensated based on goals the system achieves. Partners included the American Indian Community Housing Organization, Leech Lake Energy Assistance Program, and Southeast Vermont Community Action.

Best LMI Program: The Kerrville Area Solar Partners (Kerrville, TX)
$100,000 prize

The Kerrville Area Solar Partners were led by the Kerrville Public Utility Board (KPUB), which implemented power purchase agreements for four community solar projects on land leased from local nonprofits. KPUB developed a new rate structure so that it receives 100% of the solar production, then allocates the output to both the LMI residents and nonprofits hosting the systems. The projects provided 3.72 MW of solar and benefited 51% LMI households and 49% nonprofits.

KPUB’s relationship with the anchor nonprofits enabled the utility to secure lower-cost financing and competitive land lease rates. KPUB worked with the solar developer to monetize tax incentives that the utility and the nonprofits could not, providing additional financing for the projects.

The team partnered with the Texas Department of Housing and Community Affairs to use its pool of prequalified LMI households, reducing the soft costs of customer acquisition. The program benefited 302 LMI households and, on average, saved them 14% of their utility bill. Partners also included Schneider Engineering, RES Americas, and NextEra Energy.

Best Nonprofit Project: Making Energy Work for Rural Oregon (Portland, OR)
$100,000 prize

This team was led by Sustainable Northwest and created a coalition of rural community leaders who are advancing the use of community solar on public facilities. The team leveraged the Oregon Clean Power Cooperative, which helped them raise funding from state residents and local investors, to build a solar installation on a nonprofit site that the cooperative would own. The nonprofit would benefit from reduced energy rates while members of the cooperative would receive a return on investment. This model is the state’s first renewable energy structured cooperative.

The team installed 120 kilowatts (kW) at four nonprofit sites—Hood River Public Works, Hood River Health Department, Lake County Library, and Saving Grace Animal Shelter—saving them an average of 17% on their utility bills. The team plans to deploy 3 MW of community solar by the end of 2030. Partners included a coalition of rural communities in Hood River, Lake, and Douglas Counties.

Best Nonprofit Program: Fellowship Energy (Burlingame, CA)
$100,000 prize

This team created a financing alternative that leveraged the Episcopal Church Building Fund (ECBF), a church extension fund, for two solar projects in Richmond, Virginia: a church and a parochial school. Most major Christian denominations have a church extension fund, which raises and manages funds to provide loans to affiliated churches so they can finance building projects.

The church entered into a long-term power purchase agreement with a Virginia-based investor to realize the benefits of the solar investment tax credit. The ECBF was the financial guarantor for the project, supported by the diocese of Virginia. The ECBF also provided the sites with a preapproved, long-term, low-interest loan for the host church to purchase the system, following the 60-month Internal Revenue Service compliance period.

The team installed 350 kW and plans to install just over 3 MW to serve 14 nonprofits and save them, on average, 25% of their electricity bill. The team is planning projects in New Jersey and California and has a longer list of interested parties. Partners included Performance Solar, Episcopal Church Building Fund, St. Stephen’s Episcopal Church, and Trinity Episcopal School.

Overall, the winning teams will have installed nearly 9.3 MW of solar energy by October 2019, benefitting at least 1,200 households and 18 nonprofit organizations. By 2020, the teams proposed the development of 25.7 MW of solar. On average, the winners were able to save customers nearly 15% to 25% of electricity costs.

SETO also recognizes 12 teams for their innovations in program design and ability to reach new markets:

Local Innovators: Creative and Unique Models

  • Local Power (Grass Valley, CA) – This team created a solar thrift store where individuals can donate their used PV system equipment for a tax deduction. That equipment can then be resold for much less than the cost of new system components, reducing the cost for others to go solar.
  • SunShares VEIC (Burlington, VT) – This team developed a program where community solar subscriptions are tied to an employer, who passes the benefits on to employees. Employees pay for the energy they use through payroll deductions, and the employer sends those funds to the energy system owner.

Low-Income Empowerment: Helping Communities Most in Need

  • Solar Pioneers (Brooklyn, NY) – This team increased local education and improved customer acquisition in two low-income communities, creating a training curriculum and empowering youth with the knowledge to be community ambassadors for solar. They installed 307 kW of solar.
  • Solar Destination Ypsilanti (Ypsilanti, MI) – This team deployed over 600 kW of solar, with 44% of it benefiting LMI, and plans to install almost 3 MW by late 2019 in an area where median household income is well below the U.S. average. Local residents were trained to perform solar installation and worked on projects.

Faith-Based Communities: Places of Worship

  • Solar Faithful of Ann Arbor (Ann Arbor, MI) – This team created a tool kit with instructional materials about solar installation, solar use, and capacities for houses of worship, lowering informational barriers to going solar.
  • PowerUp Solar Long Island (Massapequa, NY) – This team removed upfront solar costs and provided low-interest financing and bulk bidding for nonprofits and houses of worship. They acted as solar educators in their communities and deployed nearly 100 kW of solar.

Solar Discovery: Bringing Solar to New Markets

  • Solar Working Group of Southwest VA (Norton, VA) – This team comprises nonprofit and community action agencies, colleges, state agencies, and planning district commissions, among others. They identified solar “ambassador” projects and expanded workforce development, education, and outreach, creating solar “champions” for the community. The team plans to install 3 MW by late 2019 in southwest Virginia’s coalfield counties.
  • Glass City Community Solar (Toledo, OH) – This team deployed 185 kW using available incentives and sweat equity to serve more than 100 low-income households in a state where solar energy adoption has been slow.

Community Engagement: Volunteer-Driven Efforts

  • RE-volv (San Francisco, CA) – This team enables nonprofits to go solar through an affordable lease financed by a crowdfunding-led revolving loan fund. They trained more than 250 “solar ambassadors” and raised $330,000. All the energy from these projects benefit LMI, saving an average of 25% on their utility bills.
  • Thrifty Community Solar Barn Raising (Staunton, VA) – Barn raising is a Mennonite tradition, which the team leveraged to develop PV systems. To prove their model’s ability to scale solar installations for rural communities, this team worked with the national network of Mennonite organizations and facilities, and partnered with the state’s largest solar developer. The team installed 172 kW and engaged nearly 200 people.

Innovations in Solarize: Group-Purchasing Campaigns

  • Solarize Philly (Philadelphia, PA) – This team created a solar group-buying initiative for homeowners, which included an optional fee to be used to help finance solar energy systems for LMI households. The team plans to install 2.5 MW in 2019, with 20% of the energy going to LMI households, saving customers an average of 83% on their energy bills. They also created a solar training element with a school district.
  • Solar Possible (Minneapolis, MN) – This team used third-party financing to improve solar access for local governments and public buildings. It released a multibuilding request for proposal to get better pricing and save government resources in the procurement process.

Structure and Prizes

Teams received seed awards, technical assistance vouchers, or final prizes. Thirty-four teams received seed awards of up to $60,000. Seed awards were disbursed in increments based on completed milestones over the course of the challenge. Vouchers for technical assistance resources and mentoring, worth $10,000 each, were awarded to 110 teams.

Final prizes amounted to $1 million, including a $500,000 grand prize for successfully demonstrating a reproducible and scalable model for low-income solar.

Consultants and coaches were compensated based on the extent to which the teams used their services.

Rules

The competitors’ projects and programs were required to directly benefit:

  • LMI households, with at least 20% of the energy and benefits assigned to LMI households or
  • Nonprofit organizations state, local, or tribal governments or community service organizations, with at least 60% of the energy and benefits assigned to one of these types of entities.

Photovoltaic system projects were required to aggregate between 25 and 5,000 kW. A single entity could not be assigned more than 1,000 kW from a single solar energy system.

While 20% LMI customers was the minimum, teams with over 50% LMI customers were eligible to receive a bonus cash prize. Nine teams out of 34 eligible received a bonus prize, totaling $78,000.


ASTRO.SG

Electronic solar system models have always been associated with toys only for the rich and famous. I remember seeing one a few years ago when I walked past some shop selling antique clocks. So you can imagine my excitement when I saw this at Borders back in August:

I bought 2 copies of this issue and may give them away as prizes during sidewalk astronomy sessions.

Brings back wonderful memories of trying to collect something and then realised some parts are deliberately made rare to "encourage" more sales ( I still have an incomplete set of Superman movie cards :) ). But not this orrery. If you buy all 52 sets you will definitely get all the parts. This will add up to a few hundred dollars but still much cheaper than those sold at antique clock stores which costs a few thousand dollars at least.

Other than Borders, one should be able to find them at popular bookstores like Popular (sorry can't resist).

As a educational tool, it is fantastic. It will create a sense of wonder and excitement about our solar system that cannot be easily conveyed in words and two-dimensional diagrams. The only disadvantage (applies to almost all orrery) is that they do NOT scale the size of the planets and Sun and the distance among them accurately. If they did, generations of people will be very excited to observe and learn more about our Sun. Because the first comment almost everyone will make when they see such an orrery is "What is that gigantic "planet" in the middle?"

Bumped into Joo Beng own my way out of Borders and we joked that we should collect one full set soon and find a cheaper manufacturer in China (Don't worry Victor, it is a joke. :) )

After doing some online research back home, I was glad to know that we can buy the full complete set without waiting for 52 weeks. And that complete set is actually cheaper and comes with a few more goodies. The local distributor, Allscript Pte Ltd, found the Singastro forum and revealed more information about this complete package. I was keen to have a hands-on on the completed set and Victor from Allscript was very kind to recall back their only completed set which was on display at Prologue (bookstore at ION Ochard) for my evaluation at their office. He told me the set is not a fully working set as the adapter and some minor parts were missing. Still, I was keen to take a look.

Dropped by their office on 26 october and took some shots of the set.

I am impressed by the built of the model. Very sturdy and solid. Being a typical gadget guy, I had fun seeing big and small brass gears move when I manually rotate the planetary support arms. Considering the weight of the orrery, it is very reassuring for local buyers that the Allscript office is located in a convenient place and not in some far away feeder-bus-access-only industrial estates. It is just a short walking distance from Tai Seng MRT station (Circle Line).

Here's the company's contact info:

Allscript Establishment (Singapore) Pte Ltd

605A Macpherson Road, #04-04 Citimac Industrial Complex, Singapore 368240.
Tel: 65-62877090 Fax: 65-63833057 Email: [email protected]

For those who are thinking to purchase this orrery, do not just focus on the entertainment and educational benefits of the orrery alone. The magazines that comes with it are a rich and colourful source of information that will help one to appreciate the orrery better. Just like those who stargaze that appreciate what they are looking at better due to the understanding of the nature and characteristics of the celestial objects they are looking at. To the uninitated, Sirius may just look like boring bright point of light through a telescope. But if they knew that is the brightest star observable from Earth and the Egyptians once used it to predict the flooding of river Nile, that will create a greater appreciation, wonder and enjoyment of what they are looking at.

Another reassuring point about purchasing this product is that the full assembling instructions are available on YouTube.

I highly encourage all educational institutions to purchase at least one set for their Science/Astronomy clubs. Now if only someone can let me play with their fully assembled and working set. :)


Schau das Video: Schulfilm: Unser Sonnensystem Grundschulfassung DVD. Vorschau (Oktober 2021).