Blok 4 Het Heelal

Samenvatting blok 4 Hoofdstuk 1 Schijnbare beweging: Het lijkt of de zon in het oosten opkomt en in het westen ondergaat. Is niet zo, de aarde draait van west naar oost. Zonnewijzer: Hiermee kun je de hoogte van de zon bepalen. Het is een verticale opgestelde stok. Als de zon omhoog klimt wordt de schaduw korter en vanaf het ogenblik dat hij het hoogste punt heeft gepasseerd, wordt de schaduw weer langer. Sterren voeren ook een schijnbare beweging uit. Het lijkt alsof ze ’s nachts weg zijn, maar dat zijn ze niet, de zon geeft gewoon te fel licht. Sommige sterren gaan net zoals de zon op- en ondergaan, maar sommige blijven altijd boven in de horizon. De Poolster staat precies in het verlengde van de rotatie-as van de aarde. In 1969 mens voet op de maan. De maan draait in een baan rond de aarde. Deze draaiing is verantwoordelijk voor het optreden van de zogenaamde schijngestalten van de maan. Zon aarde en maan vormen samen met 8 planeten en hun manen het zonnestelsel. 15e eeuw werden door de Portugezen verschillende ontdekkingsreizen gedaan langs de Afrikaanse kust. Breedtegraad makkelijk de bepalen aan de hoogste stand van de zon: de hoogte neemt toe naarmate je dichter bij de evenaar komt. De hoogte van de poolster gaf aan op welke breedtegraad men zich bevindt, want deze staat in noordelijke landen hoger dan in de zuidelijke landen. Instrumenten om de hoogte te bepalen van de zon of de poolster: - De Jacopsstaff - De Backstaff - Het Astrolabium - Octant (duur) - Sextant (duur) Aardrijkskundige lengte: Is de afstand van de plaats waar men zich bevindt tot de meridiaan van Greenwich. Chronometer (17e eeuw): Uurwerk wordt door een veer aangedreven, slinger wordt vervangen door een onrust, wordt niet beïnvloed door de bewegingen van de zee (in tegenstelling tot de slinger). Driehoeksmeting (16e eeuw): Wanneer de hoeken tussen een aantal verschillende punten bekend zijn en bovendien de afstand tussen twee van die punten gemeten is, alle andere afstanden berekend kunnen worden. Instrumenten daarvoor zijn: de Cirkel van Dou en de graphometer (ontworpen in de 17e- & 18e eeuw) Astronoom Ptolemaeus (ca. 100 tot. ca. 170 n.Chr.): Geocentrische model; Zon, maan, planten en sterren draaide om de aarde draaien. De aarde was het middelpunt van het heelal. Is geaccepteerd tot ongeveer 1500 n.Chr. (vanwege de bijbel). Aristarchos van Samos (ca. 280 v.Chr.): Heliocentrische model: De aarde en de planeten bewegen langs een cirkelbaan met de zon in het middelpunt. Dit model kreeg weinig aanhang. Renaissance: De wedergeboorte van de klassieke cultuur ontstond. Wetenschappijke Revolutie (15e - & 16e eeuw), over heel Europa: - Een nieuwe manier van onderzoeken. Daarbij waren belangrijk: observeren (waarnemen, kijken wat er gebeurt), experimenten (proeven doen) en redeneren (nadenken over wat er is gebeurd, conclusies trekken uit observaties en experimenten). - Een geweldige toename van kennis. De manier van leven veranderde hierdoor sterk voor veel mensen. Corpernius (1473-1543): Beschreef een wereldbeeld waarbij de zon in het midden staat en aarde en planeten om de zon draaien. (Was niet heel nauwkeurig ). Hoofdstuk 2 Galilei (1564-1642): Durfde voor zijn mening uit te komen en indien nodig een conflict aan te gaan, maar is toch in 1633 veroordeeld tot levenslang huisarrest. - Vond verrekijker opnieuw uit en richtte deze op de sterrenhemel. Hierdoor kon hij veel meer sterren waarnemen dan met het blote oog. Hij breide het instrumentarium van de sterrenkundige uit met de kijker: Door de telescoop heeft hij de grenzen van een van onze belangrijkste zintuigen, het oog, verlegd - Hij legde het fundament van de mechanica, een belangrijk onderdeel van de natuurkunde. Christiaan Huygens (1629-1695): Sleep zijn eigen lenzen (goeie kwaliteit). Met zelfgemaakte horoscoop ontdekte hij in 1655 een maan van Saturnus (later de naam; Titan). Isaac Newton (1642-1727): Loste de toenmalige wetenschap problemen op, - Theorieën over de kleuren van het licht. - De wiskundige beschrijving van de beweging van alle voorwerpen op aarde en de beweging van de planeten. - De gravitatiewet (beschrijft precies hoe je de grootte van de kracht tussen twee voorwerpen kunt berekenen.), de planeten draaien door deze kracht om de zon. Ook maan om de aarde en dat jij gewicht hebt. Kepler zei: Alle voorwerpen in het heelal rekken elkaar aan. Hoe verder de voorwerpen van elkaar af zijn, des te kleiner is de kracht. Is een voorwerp groter, dan is ook zijn aantrekking op andere voorwerpen groter. Inductie: Door experimenten kun je wetten ontdekken, vanuit bijzondere situaties algemene regels afleiden. William Herschel (1738-1822): - Lenzentelescopen zijn zwaar, dus onhandig. Spiegeltelescopen kunnen hun opening veel groter maken dan die van lenzenkijkers, zodat je met een spiegeltelescoop zwakkere sterren beter kunt

bekijken. - Hij ontdekte zo’n 850 dubbelsterren aan de hemel en toonde darmee als eerste aan dat de gravitatiewet van Newton ook buiten het zonnestelsel werkzaam is. - Ontdekte planeet Uranus (zag het voor het eerst op 13 maart 1781). - Waarnemen van nevels (zijn objecten buiten het zonnestelsel). Duitse Astronoom Friedrich Bessel: Bepaalde de afstand van de ster 61 Cygni (een ster in het sterrenbeeld de zwaan). Met behulp van de parallaxmethode (eerder uitgeprobeerd door o.a. Herschel, maar niks opgeleverd). Parallax (heeft ook zijn meetgrenzen, net zoals de modernste apparatuur à maximale afstand 300 lichtjaar) van 61 Cygni heeft een afstand van ong. 10 lichtjaar. Hoofdstuk 3 Het zonnestelsel: - De zon: Staat in het midden. Is een ster van gemiddelde grootte en de planeten Mercurius, Venus, aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, en Pluto draaien in elipsvormige banen om de zon. Verschillende planeten hebben 1 of meer manen. - Kometen, Planetoïden en Meteorieten. - Dichtstbijzijnde ster Proxima Centrauri, afstand; staat op 4,3 lichtjaren. - Het zonnestelsel draait op zijn beurt weer rondom het midden van de melkwegstelsel, een platte schijf van ong. 200 miljard sterren. Dichtstbijzijnde melkwegstelsel is het Andromedastelsel (is ook spiraalstelsel, maar 4x zoveel massa, afstand van 2 miljoen lichtjaren). Grootste telescoop: Mount Wilson, brandpuntsafstand van 16,8m en een middellijn van 5m. Nadelen van alle kijkers op aarde: - We kunnen hun afmetingen door deinvloed van de zwaartekracht niet onbeperkt groter maken. - Al licht wat op een telescoop valt eerst de atmosfeer van de aarde passeren. Hierdoor worden bepaalde kleuren in de atmosfeer geabsorbeerd. 4 oktober 1957 werd de 1e kunstmaan gelanceerd: de Spoetnik 1, door Rusland. In het begin waren alleen Rusland en de Verenigde Staten van Amerika in staat satellieten te lanceren, nu ong. 25 landen over de hele wereld satellieten. Waarvoor worden satellieten gebruikt: - Wetenschappelijk onderzoek aan ons zonnestelsel. - Het verzorgen van communicatieverbindingen (radio, tv, telefoon) over de hele aarde. - De navigatie van vliegtuigen en schepen. - Het vuur uur tot uur in kaart brengen van het weer op aarde, enz. De zon: - Belangrijkste bron van warmte en licht. - Grootste lichaam , bevat ong. 98% van alle massa van het zonnestelsel. Bolvormige ster, die staat tamelijk dichtbij. Afstand tot aarde 150 miljoen km, middellijn 1,4 miljoen km, volume ong. 1,3 miljoen x zo groot als de aarde. - Fotosfeer: buitenste zichtbare laag van de zon, temperatuur van ong. 6000 Graden Celcius. Zonnevlekken: Deuk in het zonneoppervlak. Een cntraal donker gebied (umbra), omgevn door iets lichter gestreepte band (penumbra). In de zonnevlek is het 4000 Graden Celcius, dus veel lager dan in de rest van de fotosfeer. Ze ontstaan en verdijnen volgens een cyclus die 11 jaar duurt. - Zonne-energie ontstaat in de kern van de zon = ca. 15 miljoen
graden en druk is ca. 340 miljard keer zo groot als die op aarde op zeeniveau. Door hoge temperatuur en druk komt kernreactie op gang, waarbij 4 waterstofkernen samengevoegd worden tot een heliumkern. Deze is ca. 0,7% keer lichter als de 4 losse waterstofkernen samen. Het verschil in massa wordt omgezet in energie en deze wordt naar het oppervlak van de zon getransporteerd door de stroming, waarna de energie vrij komt in de vorm van licht en warmte. Dit transporteren duurt ongeveer 1 miljoen jaar, voordat het het oppervlak heeft bereikt. Doordat de zon elke seconde 700 miljoen ton watrestof omzet in helium, wordt iedere seconde een energie van 5 miljoen ton joule geproduceerd. In deloop der tijd wordt de zon dus steeds lichter. - Boven de fotosfeer is de atmosfeer van de zon. Deze atmosfeer kunnen we zien tijdens een zonsverduistering, doordat het licht van de corona dan niet meer wordt overschaduwd door het overige zonlicht. - De zon schijnt al 4,6 miljoen jaar en kan nog 5 miljard jaar mee. De aarde wordt na een paar miljoen jaar wel warmer, waardoor levensvormen zullen worden uitgeroeid en kustlijnen verder weg komen te liggen. Oceanen drogen uit en uiteindelijk omsluit de zon de aarde om in elkaar te zakken tot een vorm van een ster als de onze en nog een triljoen jaar af te koelen. Mercurius: - Mercurius is de binnenste planeet en op één na (Pluto) kleinste. Details moeilijk waarneembaar door de stand dichtbij de zon en door de kleinheid. - Pas op 29 maart 1974 kwamen de eerste foto’s, van de Amerikaanse ruimtesonde Mariner 10. Mercurius bleek op onze maan te lijken: Veel inslagkraters en bergen. - Mercurius heeft bijna geen atmosfeer. Doordat deze planeet zo dicht bij de zon staat,loopt de temperatuur overdag op tot boven de 400°C en ’s nachts tot beneden -180°C, o.a. doordat er geen atmosfeer is die de warmte kan vasthouden. Venus: - Venus wordt ook wel Morgenster of Avondster genoemd. - ’s Morgens vlak voor zonsopkomst in het oosten te zien of vlak na zonsondergang in het westen: als heldere ster. - Venus wordt bedekt door een dik wolkendek en lijkt het meest op aarde. (daarom ook wel zusterplaneet van de aarde genoemd). Venus en aarde hebben +/- zelfde massa, dichtheid, afmetingen en volume, maar toch ook grote verschillen: - Venus heeft geen oceanen. - Venus is omgeven door een dikke atmosfeer, die voornamleijk uit koolstofdioxide bestaat en bijna geen water bevat. De wolken bestaan uit druppeltjes zwavelzuur. - Aan het oppervlak is de druk van de atmosfeer 92 keer zo groot als die op zeeniveau op aarde. De temperatuur van Venus bedraagt +/- 482 °C. Van het oppervlak zijn geen details te vinden door het dikke wolkendek. Er is wel geprobeerd om ruimtecapsules een zachte landing te laten maken. Russische Venera 9 en 10 landden op 16 en 23 oktober 1975 en de camera’s maakten enkele beelden, waaruit bleek dat het oppervlak bezaaid was met basaltachtig materiaal. Amerikaanse sonde Magellan maakte het in baan om Venus af m.b.v. radargolven en bracht beeld van Venus in kaart. De maan: - Mens kan met blote oog twee terreinen ontdekken op maan: - relatief heldere hoogland - donkere vlaktes - Vanaf midden 17e eeuw, landvlak in kaart gebracht met telescopen: bijna geheel uit kraters. - Maan = 384 000 km van de aarde met middellijn van 3400 km. - Vanaf aarde zien we altijd dezelfde kant van de maan. Doordat de maan er even lang ovr doet om rondom de aarde te draaien als om haar eigen aste wentelen (namelijk 27 dagen, 7 uur en 43 minuten). Mars: - Mars = 4e planeet vanaf zon, ook wel de rode planeet (à rotsen, stof en atmosfeer zijn rood) Mars is zichtbaar met blote oog en genoemd naar Romeinse oorlogsgod. - In 1975 zijn er 2 sondes van de VS op Mars geland met beiden een orbiter en een lander. Orbiter moest om Mars heen draaien om oppervlak in kaart te brengen. Lander moest kijken of er leven voorkwam op de planeet. Later in 1997 ook een Mars Pathfinder om stenen te analyseren. Planetoïden: Zijn kleine planeetjes die alle in een baan met dezelfde straal om de zon draaien. - Tussen Mars en de grote planeten ligt de planetoïdengordel. Ceres is de grootste à diameter van 300 km. De kleinste is als een kiezelsteen. Twee theoriën: - Planetoïden vormen het materiaal dat bij de vorming van het zonnestelsel is overgebleven (wordt als waar beschouwd) - Planetoïden zijn resten van een planeet die lang terug in botsing met een hemellichaam is vernietigd (wordt als niet waar beschouwd: alles samen is te klein om een planeet te zijn). Jupiter: - De planeet is zo grot dat we hem met ons blote oog als een heldere ster kunnen zien. Met verrekijker zie je hem als een ovaal schijfje en met de kleine telescoop zie je de wolkenbanden die rond de planeet bewegen. - Jupiter heeft 16 manen. Jupiter heeft net als Saturnus een ringenstelsel, maar te zwak om vanaf aarde te zien. Saturnus: - Saturnus lijkt op een klein geel schijfje. Het heeft een ring, dat bestaat uit kleine stukjes ijs en steen die rondjes draaien om Saturnus. - Verder is Saturnus de tweede planeet in grootte heeft geen vast oppervlak, maar wel rotsachtige vaste kern. Uranus: (Eén der drie buitenste planeten, vanaf de zon) - Is een stuk kleiner als Saturnus, maar veel groter als aarde. Uranus heeft een diameter van 52.000 km. - Uranus lijkt veel op Jupiter en Saturnus. Wolkenbanden lopen evenwijdig aan evenaar. De atmosfeer bevat methaan, waardoor rood licht geabsorbeerd wordt. Daardoor krijgt Uranus zijn blauw-groene kleur. Uranus heeft minstens 15 manen en heeft een ringenstelsel. Neptunus: - Neptunus is laatste gasachtige planeet en iets kleiner als Uranus. - Werd in 1846 ontdekt door Johan Galle en Louis d’Arrest. - Neptunus is ook blauw door aanwezigheid methaan in atmosfeer. Deze atmosfeer is heel dynamisch, onder andere te zien aan een donkere vlek: een wervelstorm. Neptunus heeft een zwak ringenstelsel. Pluto: - Pluto is de verste planeet en ontdekt in 1930. - Hij heeft één maan Charon, ontdekt in 1978. Hoofdstuk 4 Satelliet (een voorwerp dat om de aarde draait): - Maan is een satelliet, maar aarde ook, ten opzichte van de zon. Op dit moment +/- 600 satellieten. Moderne samenleving afhankelijk van hen. Een satelliet kost +/- miljard gulden en kost 3 jaar om te bouwen en lanceren (kost 1.000.000.000 gulden). Grootte verschilt, van bus tot voetbal. Satellieten moeten een opdracht uitvoeren: ze brengen gereedschap naar de ruimte, of ze dienen als onze ogen en oren. Zonnepanelen voorzien ze tientallen jaren lang van energie. Onderverdeling van satellieten in drie klassen: - Communicatiesatellieten. Bijv. telefoongesprek of tv-programma. - Satelliet voor plaatsbepaling op aarde. - Satelliet voor remote sensing = data over aardoppervlak of aardatmosfeer opvangen dmv. Straling. Voorbeeld: weer-, milieu- en spionage satelliet. Een andere indeling van satellieten berust op de soort baan: - Geostationaire satelliet. Deze hebben zelfde omloopstijd als aarde en lijken stil te staan boven de evenaar. - Circumpolaire satelliet. Deze draaien over de polen en omloopstijd is +/- 1,5 uur. Communicatiesatellieten: - 1920: telefoonverbinding dmv. Kortegolfzenders 1 telefoongesprek tegelijkertijd. 1956: eerste telefoonkabel over zeebodem tussen Groot-Brittannië en Canada 36 telefoongesprekken tegelijk. Tegenwoordig: satellieten à duizenden gesprekken tegelijkertijd - Televisie over afstand verspreidt door steunzenders die een signaal versterken. Maar meeste zenders inmiddels via satelliet communicatiesatelliet. Staan op vaste plaats boven evenaar en dus geostationair of geosynchroom. - Soms staan satellieten in een groepje vlakbij elkaar. Kunnen worden aangegeven met één coördinaat. Voordeel: met één schotel een hele groep te ontvangen. Groot netwerk: Intelsat. Hiertoe behoort onder andere PTT. Hoe werkt een satellietzender? Een zender moet beschikbare kanalen van satlliet kopen bij de eigenaar. Als hij dit heeft kan hij de signalen doorsturen naar de satelliet en kan iemand met een schotelantenne de zender ontvangen. Weersatellieten: Groepen gebaat bij btrouwbare informatie over het weer: - Boeren (zaaien of oogsten?) - Toeristen (mooi weer? En welke route is het veiligste? Rekening houden met sneeuw?) In meteorologie gaat het om voorspelling van temperatuur en hoeveelheid regen/zon op bepaalde plaats op bepaald tijdstip. Met weersatellieten waar te nemen: - Wolken. Door lichtkaatsing (wolken kaatsen meer lucht terug als atmosfeer). - Temperatuur van aardoppervlak. Door infrarode straling (golflengte straling hangt samen met de temperatuur; lage straling = hoge temperatuur). - Hoeveelheid waterdampin atmosfeer. Door golflengtes signaalsterkte (Waterdamp absorbeert straling met een bepaalde golflengte). Technologie: Vier stappen van technologische ontwikkeling: 1) Vaststellen van een behoefte of probleem. 2) Het zoeken naar een oplossing. 3) De methode heeft meer mogelijkheden. 4) Nieuwe eisen. Hierna wordt deze cyclus opnieuw herhaalt totdat er een permanente oplossing is gevonden. Hoe maakt een satelliet een foto? De camera van een satelliet kan maar een deel van da aarde zien, dus heeft een ronddraaiende spiegel. Dit licht valt via lichtsentoren op een grote hoeveelheid lichtsentoren. Meer licht in de sensor à sterkere strooom, minder licht à geeft minder licht. De spiegel draait steeds een stukje naar erechts en tast zo een horizontale band af, bestaat uit 1028 opnamen. Daarna draait de spiegel terug en tast een band iets lager af. Zo ontstaat er een beeld uit een paar hondertal lijnen. Bij ieder stukje hoort een bepaalde lichtwaarde. Ze werken zo’n beetje als de lichtmeter van een fototoestel. Het beeld wordt opgedeeld in pixels. Een wolkenfoto: Je kunt elke pixel van de opname weergevn door een helderheidsgetal (in dit geval zwatwitopname). Die waarden kunnen via raiosignalen naar de aarde geseind worden. Daar worden die signalen opgevangen met grote paraboolantennes. Een computer slaat die informatie op. Daarna bouwt de computer een lichtstraal, varierend in sterkte, overeenkomstig de signalen de foto op. Met kleurenfoto’s gaat het hetzelfde alleen dan met behulp van 3 kleuren (rood, groen, blauw). De aarde onder de loep
Tegenwoordig alles in kaart gebracht; niet meer via expedities, maar via satellieten, zoals de Landsat en de SPOT. Het zijn circumpolaire satellieten die het gehele aardoppervlak in kaart brengen. Ze meten zichtbare en infrarode elektromagnetische straling. Aan de hoeveelheid terugkaatsing vanaf aarde, kan men weten of er water is, vegetatie of bijv. wat voor bodem. Bij een vermogen van 10 meter (SPOT) en 30 meter (landsat) deelt men het landschap in vierkanten van 10 bij 10 of 30 bij 30. Hierdoor kan men een kaart maken als bijv. te zien bij het weer en kan men weten of men er bijv. gebouwen neer kan zetten. Ook kan en presenteren dmv. False-colour-foto’s. Dit zijn foto’s waarbij de kleur te zien is van de infraroodstraling. Deze is namelijk anders als de werkelijke kleur. De toekomst
Met kennis kan men de milieuproblemen beter tegen gaan en veranderingen inschatten. Wereldlijke verandering (Global Change) kan best bewaakt en waargenomen met satellieten. Daarbij moeten atmosfeer, hydrosfeer, biosfeer, lithosfeer en cryosfeer allen in één kaart worden gebracht.