37. Kaikki havaittava on ainetta ja säteilyä

Aine muodostaa erilaisia rakenteita, joiden suuruusluokan ymmärtäminen on ihmisen kokemassa maailmassa melkoisen haasteellista.

• Universumin suurimpia rakenteita ovat galaksijoukot
• Galaksijoukoissa on voi olla useita satoja galakseja
• Galakseissa voi olla biljoonia tähtiä
• Tähtien ympärillä on usein planeettoja, kuten meidän aurinkokuntamme Auringolla
• Tähdet ja niitä kiertävät planeetat ovat syntyneet tähtien välisestä kaasu-ja pölypilvestä
• Kaasu- ja pölypilvi koostuu atomeista (ja molekyyleistä, jotka ovat atomien yhteenliittymiä)
• Kaikki aine (ihmiset mukaan lukien) Maan päällä koostuu siis atomeista
• Atomit koostuvat protoneista, elektroneista ja neutroneista
• Protonit ja neutronit koostuvat vielä pienemmistä osista, kvarkeista

KATSO: Kuinka pieni atomi on? (englanniksi)
​

KATSO (ekstra): Miksi atomin ydin pysyy koossa? ​

TUTKI: Simulaatio universumin rakenteiden mittakaavasta (toimii Edge-selaimessa), Universumin rakenteet


Sivusto: Luonnon vuorovaikutukset ja rakenteet

Sähkömagneettinen säteily

Luonnossa on aineen lisäksi myös (usein silmille näkymätöntä) säteilyä. Sähkömagneettisen säteilyn aallonpituus vaihtelee kilometreistä femtometreihin (10^-15m). Mitä pienempi säteilyn aallonpituus on ja mitä suurempi sen taajuus on, sitä enemmän sillä on energiaa. Säteily kulkee ilmassa valonnopeudella eli noin 300 000 km/s.

Sähkömagneettisen säteilyn spektri suurimmasta aallonpituudesta pienimpään (esimerkkejä käyttökohteista suluissa)

• radioaallot (radio ja TV)
• mikroaallot (mikroaaltouuni, kännykät, satelliitit)
• infrapunasäteily eli lämpösäteily (kaukosäätimet, lämpökamerat, portit, kaikki kappaleet lähettävät lämpösäteilyä)
• näkyvä valo
• ultraviolettisäteily eli UV-säteily (lamput, solarium, desinfiointi esim. vedenpuhdistamoilla)
• röntgensäteily (lääketieteelliset kuvaukset, teollisuudessa esim. laadunvalvonta)
• gammasäteily (merkkiaineissa: lääketieteelliset kuvaukset, teollisuus)
• Kuva (muokattu suomen kielelle): https://commons.wikimedia.org/wiki/File:EM_spectrum.svg

  

KATSO: Esittelyvideo sähkömagneettisesta säteilystä (englanniksi).​Jokaisesta säteilylajista löytyy lisää tietoa viedoiden muodossa täältä: Nasan sivusto sähkömagneettisesta säteilystä.

KATSO: Ylen Tiedepankista kohta Sähkömagneettinen spektri oppiminen.yle.fi

38. Atomin ydin voi olla radioaktiivinen

• Atomin ytimessä olevien protonien määrä on kaikilla saman alkuaineen ytimillä sama.
• Neutronien määrä saman alkuaineen atomeilla sen sijaan voi olla erilainen.
• Saman alkuaineen erimassaiset muodot (neutronien määrä erilainen) ovat toistensa isotooppeja.
• Esim. Hiilen kaksi isotooppia ¹⁴C (ytimessä 6 protonia ja 8 neutronia)
  ¹²C (ytimessä 6 protonia ja 6 neutronia)

KATSO: Atomin ydin ja isotooppimerkintä. ​

KATSO: Mikä on isotooppi?​

• Radioaktiivisuus: Jotkut alkuaineiden isotoopeista ovat epävakaita ja hajoavat itsestään kevämmiksi alkuaineiksi (esim. ¹⁴C isotoopit).
• Radioaktiivisessa hajoamisessa yhdin lähettää säteilyä.
• Ytimestä lähtevä säteily voi olla hiukkassäteilyä (esim. alfa- ja betasäteily) tai sähkömagneettista gammasäteilyä.
• Ionisoivaksi säteilyksi sanotaan säteilyä, jolla on niin paljon energiaa, että se pystyy irrottamaan kohtaamistaan atomeista elektroneja ja on siksi haitallista elolliselle luonnolle.
• Ionisoivaa säteilyä on hiukkasäteily ja sähkömagneettisesta säteilystä gamma-, röntgen ja osa UV-säteilystä.

KATSO: Ionisoivan säteilyn lajit.

Säteilyä voidaan hyödyntää käytännössä monin eri tavoin. esim

• Lääketieteessä (röntgen ja radioaktiivisten merkkiaineiden avulla tehty gammakuvaus)
• Laaduntarkkailu (vikojen etsintä merkkiaineiden avulla)
• Tiheystutkimukset
• Laskeumien ja jätevesien tutkiminen
• Iän määritys hiilen ¹⁴C-isotoopin avulla

KATSO: Radiohiiliajoitus hiilen avulla

Pieni kertaus säteilystä
Mitä säteily on?

39. Ydinenergiaa vapautuu ydinreaktiossa

• Fissio: Raskas ydin hajoaa kahdeksi keskiraskaaksi ytimeksi ja osa ytimen massasta muuttuu energiaksi. Esim. uraanin fissiossa vapautuva energia hyödynnetään ydinvoimalassa.
• Fuusio: Kevyet ytimet liittyvät törmätessään yhteen ja osa ydinten massasta vapautuu energiana. Esim. Auringossa tapahtuva vedyn isotooppien fuusiossa kaksi vetyä liittyy yhteen muodostaen heliumia.
• Ketjureaktio: Uraaniytimen halkeamisessa vapautuvat neutronit halkaisevat uusia uraaniytimiä ja syntyy ketjureaktio. Tätä käytetään hyväksi ydinvoimaloissa ja ydinpommeissa.

TUTKI: Simulaatio fissiosta ja ketjureaktiosta ydinvoimalan reaktorista

KATSO: Ydinvoimalan esittely 
https://www.youtube.com/watch?v=aDRzpAPibE4

Kolme videota (yhteensä n. 15 min) 
Ydinvoima ja sen historia.

Kolme syytä, miksi ydinvoima pitäisi hylätä

Kolme syytä, miksi meidän pitäisi jatkaa ydinvoiman käyttöä


KATSO: Ydinvoimalan toiminta (englanniksi)


KATSO: Suunnitelma ydinjätteen loppusijoituksesta Olkiluodossa

40. Ionisoivan säteilyn vaikutus elolliseen luontoon

• Ionisoiva säteily säteily irrottaa kohtaamistaan atomeista elektroneja ja on haitallista elolliselle luonnolle.
• Solujen DNA-molekyylejä tuhotessaan ionisoiva säteily voi aiheuttaa syöpää ja perinnöllisiä sairauksia.

KATSO: Miten säteily vaikuttaa ihmiseen? Sisätautien erikoislääkäri Hannu Väänänen kertoi Aamu-tv:ssä Fukushiman ydinvoimalaonnettomuuden jälkeen (16.3.2011), mitä tapahtuu, jos ihminen altistuu säteilylle.


41. Aurinkokunta

42. Maailmankaikkeus on suuri ja vanha

KATSO: Alkuräjähdyksestä ihmiseen.

https://www.youtube.com/watch?v=wOTT7HNySho

​