Samenvatting ANW artikel 59 t/m 63 en 65 t/m 67

Artikel 59 Tycho Brahe en Johannes Kepler
Tycho Brahe was door zijn rijkdom in staat om op zijn privé-eiland Hven een gigantisch wetenschappelijk centrum te stichten met o.a. een astronomisch observatorium. Hij noemde het centrum ‘uraniborg’. Hij verrichte hier samen met veel helpers empirisch onderzoek, een onderzoek met behulp van waarnemingen. Op zijn sterfbed vroeg Brahe aan Johannes Kepler of hij op basis van zijn waarnemingen nieuwe astronomische tabellen wou ontwerpen.
Kepler heeft de bewegingen van de planeten om een zon beschreven met drie wetten;
- Wet 1; planeten bewegen in een ellips om de zon. De zon staat in een van de beide brandpunten.
- Wet 2, perkenwet; in gelijke tijden doorloopt de planeet gelijke oppervlakten. Een planeet gaat dus sneller als hij dichter bij de zon is.
- Wet 3; de omlooptijd van een planeet neemt toe naarmate zijn afstand tot de zon groter is. de omlooptijd neemt sterker toe dan de afstand. Als de afstand toeneemt met de tweede macht, dan neemt de omlooptijd toe met de derde macht. (vb: afstand 3×3 keer zo groot, dan de omlooptijd 3×3×3 keer zo groot)
Perihelium = punt waar de planeet ze zon het dichts nadert.
Aphelium = het verst verwijderde punt van de planeet tot de zon.
Ook kometen beschrijven een ellips, alleen is deze veel platter. Ook is de perkenwet van toepassing op kometen. Naarmate de komeet dichter bij de zon komt, hoe sneller de omlooptijd wordt. Dit komt door de aantrekkingskracht van de zon. Als de komeet het perihelium voorbij is, neemt de omlooptijd weer af. De aantrekkingskracht zorgt nu juist voor een afremming.
Edmond Halley is erachter gekomen dat kometen telkens terugkomen. En dus een ellips beschrijven.
Een ruimtevaartuig, de Giotto van een Europees ruimtevaartorganisatie ESA, heeft ontdekt dat het koolstofgehalte van de aanwezige stofdeeltjes overeenkwam met dat van de zon. Dit wijst op het vermoeden dat kometen tegelijk met het zonnestelsel zijn ontstaan.
De wetten van Kepler gelden ook voor satellieten die om een zwaar hemellichaam draaien. Er zijn twee plekken waar veel satellieten zijn; satellieten die zich vlak om de aarde circuleren en satellieten die zich in de zogenaamde geostationaire baan bevinden. Dit zijn satellieten die boven een vast punt op aarde hangen; belangrijk voor radio en televisie!

Artikel 60 Gravitatie
Aristoteles had de kosmos in tweeën verdeeld. Elk deel had zijn eigen wetten. Newton zou hier verandering in maken. Er kwamen wetten die voor de gehele kosmos gelden.
Newton noemt de universele aantrekkingskracht gravitatie. Zo trekken de maan en de aarde elkaar aan en zo houdt de zon de plantenten in hun baan. Twee massa’s trekken elkaar altijd aan. ( voorbeeld kogel op aarde)
Ontsnappingssnelheid (snelheid om te ontsnappen aan de aantrekkingskracht) van de aarde bedraagt 11km/s.
Als de kracht die de zon op planeten uitoefent wordt met het kwadraat kleiner naarmate de afstand toeneemt. Wordt de afstand dus 2x zo groot, dan wordt de kracht 4x zo klein.
De denkbeelden van Newton vonden maar moeizaam ingang. Op het platteland heerste Aristoteles nog oppermachtig. Ook had Newton om de beweging van de planeten te verklaren een geheimzinnige werking op afstand ingevoerd. Veel mensen hadden het daar mee gehad na nadat de natuurwetenschappen zich net hadden bevrijd van de religie en het magische bijgeloof.
De gravitatiekracht neemt af met het kwadraat van de afstand

Artikel 61; ruimtekolonie
Men gebruikt raketten om mensen de ruimte in te schieten, omdat raketten de snelheid op kunnen bouwen. Zou je dit niet doen, dan verplettert men.
Men wil graag kleinere planeten (zoals Deimos en Phobos) inrichten als ruimtestations. Deze planeten hebben een kleine massa en dus een kleinere gravitatiekracht. Hierdoor is minder brandstof nodig en heb je een lagere ontsnappingssnelheid.
Elk voorstel voor een langdurig verblijf in de ruimte moet drie hoofdproblemen aanpakken:
1) Hoe wordt het zwaartekrachtprobleem opgelost? (ruimteschip met rotatie, centrifuge-effect)
2) Hoe wordt voorzien in de levensbehoeften aan zuurstof, water en voedsel? (het opbouwen van een gesloten ecosysteem)
3) Hoe komt het ruimtestation aan zijn energie? (kernenergie)

Artikel 62; sterren
Parallaxmetingen- je kijkt hoeveel de ene ster ten opzicht van de andere ster beweegt. En aan de hand daarvan kun je bepalen hoever de ster van de aarde vandaan staat.
Belangrijke technologische ontwikkelingen in de 19de eeuw:
- Telescopen. Door de opkomst van de metaalindustrie, werden de technieken nauwkeuriger en verfijnder.
- Ontwikkeling van de fotografie. Door de komst van de fotografie konden er foto’s gemaakt worden van de waarnemingen. Hierdoor kon het door meerdere personen geanalyseerd worden, en niet alleen door degene die achter de telescoop zat. Je kon nu ook ’s nachts foto’s maken en dan kon je ze overdag bestuderen. Ook zag je met de lichtgevoelige plaat meer dan je met je netvlies ziet. Dus werd er meer zichtbaar.
1° = 60´ 1´ = 60´´
Ook ging men nu gecatalogiseerde aan het werk. Men ging samenwerken en wachtte niet meer op geniale vondsten van geniale geniën.
In de negentienden eeuw kwam er een enorme databank met gegevens van sterren.
Dubbelsterren - De sterren zijn als het ware gevangen in elkaars gravitatieveld. Ze draaien om elkaar heen. (Sirius)
Sirius is de helderste ster. Bessel was erachter gekomen dat Sirius geen rechte lijn beschreef maar een lichte schommeling vertoonde. De enige verklaring die ze konden geven was dat Sirius een onzichtbare begeleider moest hebben. Ze noemden deze Sirius B.
Sirius B is in 1862 voor het eerst waargenomen. Ze kwamen erachter dat Sirius B veel kleiner was dan Sirius A. Sirius B was ongeveer zo groot als de aarde, maar had een massa zo groot als ongeveer de zon! Een liter materie van Sirius B moet dan vergelijkbaar zijn met vele tonnen aardse materie! Sirius B is een witte dwerg. Witte dwergen zijn kleiner naarmate ze meer massa hebben.
De zon en andere sterren betrekken hun energie uit de fusie van lichte atoomkernen zoals waterstof en helium. De energie die hieruit vrijkomt zou gedurende honderd miljoen jaar toereikend moeten zijn.
Rode reus Ontstaat als de buitenste laag van een ster sterk uitzet
Supernova Zeer heldere stervende ster na exploderen van buitenste laag
Dwerg Uitdovende stervende ster na wegblazen van de buitenste laag
Proto-ster ‘beginnende’ ster die nog geen kernfusie heeft
Neutronenster Geeft geen licht, maar is soms aanneembaar als pulsar (= sterren die heel snel om hun eigen as draaien)
Zwart gat In elkaar geklapte neutronenster met zeer sterk gravitatieveld

Op volgorde:
- Proto-ster - zon - rode reus - nevel - witte dwerg - zwarte dwerg
- Rode reus - supernova - neutronenster - zwart gat

Artikel 63; de wording van een planeet
Vijf fases van de levensduur van blauwe reuzen (= sterren die zwaarder zijn dan de zon):
- Fase 1: waterstoffusie. Duurt 10 miljoen jaar en de temperatuur van de kern is 10miljoen°C. als de hoeveelheid waterstof in de kern op is stagneert de productie van energie (die voorkomt dat de ster onder zijn eigen gewicht instort). De ster begint nu in te storten.
- Fase 2: heliumfusie. Duur 1 miljoen jaar, temperatuur in de kern 100miljoen°C. heliumkernen beginnen samen te smelten, waarbij koolstof ontstaat. Als de helium op is stagneert de energieproductie, gasdruk valt weg, instorting begint, temperatuur stijgt.
- Fase 3: koolstoffusie. Duur 100.000 jaar, temperatuur in de kern 600miljoen°C. koolstofkernen fuseren, de zaak raakt in een stroomversnelling.
- Fase 4: zuurstoffusie. Duur 10.000 jaar, temperatuur nadert de miljard graden. Er ontstaat silicium, soms bij een hogere temperatuur ook zwavel.
- Fase 5: siliciumfase. Duur 1 dag. Er ontstaan ijzeratomen. Verdere fusie geen energie meer oplevert, maar energie kost.
De ster is nu een supernova. De kern zal sneller en sneller instorten en de dichtheid in de kern wordt enorm groot. Hierna ontstaat er een nieuwe ster en gaat de graviteit weer in werking.

De zon en de planeten waren tegelijkertijd ontstaan uit een gigantische gaswolk: de ‘oernevel’. Drie natuurkundige processen die een rol spelen bij de totstandkoming van het zonnestelsel:
- Gravitatiecontractie elk deeltje van de gaswolk (oernevel) wordt aangetrokken door de andere deeltjes. De deeltjes beginnen langzaam te bewegen naar het midden van de wolk. Hun snelheid neemt daarbij steeds toe, waardoor de temperatuur in de wolk stijgt.
- Het pirouette-effect De wolk had in het begin een kleine draaibeweging. Maar naarmate de massa zich in het centrum samenbalde werd de draaisnelheid groter.
- Het pizza-effect Door de toenemende draaisnelheid raakte de materieschijf afgeplat.

De hardware voert de handeling uit die in de benodigde informatie, de software, ligt opgeslagen. Replicatie correspondeert met de software van het leven, metobolisme met de hardware van het leven.
Replicatie is het instrument waarmee het leven zijn eigenschappen doorgeeft aan de volgende generatie.
Het proces van informatievermeerdering wordt metabolisme genoemd.
Zwarte rokers = onderzeese vulkanische gaten.

Artikel 65; Relativiteit
Albert Einstein is bekend geworden door zijn relativiteitstheorieën. Je kunt bewegingssnelheid niet berekenen, omdat er geen dingen zijn die niet bewegen. De aarde beweegt en het hele zonnestelsel beweegt mee. Er zijn geen constante factoren meer, alle beweging is relatief. Je zou denken dat lichtsnelheid dan geen natuurconstante is, maar Einstein zegt van wel. Licht heeft voor alle waarnemers, ongeacht hun beweging dezelfde snelheid. Dit leidt dan wel weer tot de conclusie dat onze tijd geen natuurconstante is.

Een zware kogel valt net zo hard na beneden als een lichte kogel. Dit komt doordat de zware kogel met meer kracht wordt aangetrokken door de gravitatie, maar tegelijkertijd zorgt de extra massa van deze kogel er ook voor dat hij wordt vertraagd. De zware massa en de trage massa zijn dus gelijk. (vb: lift, trein)
Equivalentieprincipe = versnelling en gravitatie zijn twee dezelfde dingen.
Belangrijke formule van Einstein - E=mc² - Energie = massa × lichtsnelheid ²

Artikel 66; de geschiedenis van het heelal
Roodverschuiving - het verschijnsel dat de lichtgolven die door een lichtbron worden uitgezonden, langer worden. Het duidt op de verwijdering van een lichtbron. Hoe groter de roodverschuiving, des te sneller de lichtbron zich verwijdert. Roodverschuivingen worden vastgesteld doordat bekende absorptielijnen in het spectrum zijn opgeschoven.
Lemaître vond dat verschuivingen van sterrenstelsels het bewijs was van de expansie van het heelal. Ooit moest het heelal begonnen zijn als een oeratoom.
George Gamow veronderstelde dat het vroege heelal heet moet zijn geweest. Dit kwam door de hoeveelheid helium in het heelal. Om dit te krijgen moest het hele heelal een temperatuur hebben zo groot als het binnenste van de zon.

Artikel 67; begin en einde van de kosmos
Waarneembaar heelal- het heelal dat je dmv berekeningen kunt waarnemen.
Zichtbaar heelal- het heelal dat je ook daadwerkelijk met je ogen kunt zien.
Quasars - objecten die ongelooflijk ver weg staan. Ze stammen uit een tijd dat het heelal nog maar een derde van de leeftijd van het huidige heelal had.
Toekomst van het heelal- drie mogelijkheden:
1. Het open heelal: de gravitatie is te klein om het heelal tot stoppen te dwingen. Het blijft eeuwig uitzetten. Alle sterren zullen uitdoven doordat alle stralingsenergie die door sterren worden uitgezonden verdwijnt. Het heelal sterft de warmtedood.
2. Het gesloten heelal: meer materie betekent meer gravitatie. De materiedichtheid zal boven de kritische waarde komen en het heelal zal tot stilstand komen. De gravitatie krijgt nu de kans voor contractie en het omgekeerde proces komt in gang. Uiteindelijk volgt de grote ‘eindkrak’.
3. Het kritische heelal: het heelal bezit precies de kritische dichtheid. Het zal eeuwig blijven expanderen.