Hoofdstuk 4, Het heelal

4.1 Hoe is het heelal gebouwd? Inleiding
Bewegingen zon en maan leidden tot inrichting tijdrekening (kalender). Godsdienst en sterrenkunde tot 17e eeuw samen gezien (West-Europa) 0 – 1700 n. Chr.à geocentrisch wereldbeeld = Aarde middelpunt van het heelal. 1700 – nu à heliocentrisch wereldbeeld = zon middelpunt van het heelal. 4.1.1 Wegwijs in tijd en ruimte Aarde rond of plat? Griekse geleerde Eratosthenes (276-196 v.Chr.) wist door zon in Alexandrië en Syene dat de aarde rond moest zijn en berekende omtrek van de aarde: 800 x 50 = 40 000 km. De zon
Zon is grote gloeiende gasbol, met straal 700 000 km. Lijkt: Zon komt op in oosten, gaat schuin omhoog naar zuiden (hoogste stand), daalt schuin omlaag naar westen en gaat onder. Echt: Aarde draait om as, van west naar oost = Schijnbare beweging van de zon. De hoek ‘h’ = de zonshoogte. Zonshoogte maximaal = zon in het zuiden. Maximale zonshoogte 21 dec. = 14.5 (in NL) Maximale zonshoogte 21 juni = 61.5 (in NL) Zonnewijzer = gnomon

De sterrenhemel
Overdag ook sterren. Niet te zien, door: sterkte van de zon. Sterrenhemel beweegt. Sterrenbeelden = Men probeerde orde in sterren te vinden door figuren en vormen. Door rotatie van de aarde, alle sterren: schijnbare beweging. Sterren draaien rond een punt, één ster staat stil in het midden = poolster. Poolster staat in verlengde van de rotatie-as van de aarde. De maan
1969: eerste man op de maan = enige hemellichaam door de mens bezocht. Ook maan maakt schijnbare beweging, door draaien aarde. Draait zelf ook om planeet. Op aarde: maan draait tegelijkertijd met aarde baan om de aarde. Hierdoor schijngestalten. Aarde 1 maan, Mars 2, Jupiter 12. 4.1.2 Het zonnestelsel Aarde draait in een jaar om de zon. In totaal 9 planeten draaiden om de zon = zonnestelsel. Planeten draaien in ellipsvormige banen om zon. Hoe groter de baan, hoe groter omlooptijd. 4.1.3 Oude denkbeelden over het heelal Eigen voorstelling hebben van sterrenhemel = eigen model van heelal hebben. Sterrenkunde in het oude Griekenland
120 – 1500 n.Chr.= Geocentrisch model geaccepteerd. Uitgewerkt door Ptolemaeus. Ca. 280 v.Chr = Aristarchos van Samo: zon en sterren staan stil. Weinig aanhang. Het wereldbeeld van Ptolemaeus
Bijbel ook geocentrisch wereldbeeld: aarde middelpunt heelal. Daardoor idee Ptolemaeus lang in stand gehouden. Kritiek daarop, was kritiek op de bijbel. Astronomen namen posities hemellichamen waar om de toekomst te voorstellen. Later vervolmaakten ze het stelsel van epicykels. Epicykel = Een hemellichaam maakt, op de baan die hij om de aarde draait, cirkels. St. Thomas van Aquino maakte in de 13e eeuw een wetenschap die precies met de bijbel klopte. Zo liet hij zien dat de leer van Aristoteles overeenkwam met die van het Christendom. Het wereldbeeld van Copernicus
Volgens het boek van Copernicus in 1543: een wereldbeeld met de zon in het midden en aarde en planeten draaien er omheen. Zijn bewerelingen, grote haat van kerken en opgevat als ketterij. Copernicus niet alleen op wetenschappelijke metingen. Vrij onnauwkeurig. Een eeuw later werd het model van Copernicus (in aangepaste vorm) door de astronomische wereld aanvaard. Maatschappelijk ontwikkelingen in de zestiende eeuw

Alles in middeleeuwen volgens de Kerk bestuurd en geleerd. In de 15e eeuw: rijke en hoge mensen startten nieuwe beweging. Waren ontevreden over de tijd. Renaissance begon. Natuurwetenschap kwam niet verder als ideeën Plato en Aristoteles. Plato: 2 werelden. Aritoteles: 1 wereld, degene die we waarnemen met zintuigen. Aan begin Renaissance moest natuurwetenschap zich ontwikkelen: wetenschappelijke revolutie. Kenmerken: - Nieuwe manier van onderzoeken, met: observeren, experimenteren en redeneren. - Grote toename van kennis. Van Copernicus tot Galilei
Door Copernicus ideeën nieuwe onderzoeken, oa. Door Tycho Brahe (1546 – 1601) Brahe geen voor- of tegenstanden Copernicus. Ontdekte dat hemellichamen niet volmaakt waren en niet onveranderlijk. Opvolger: Johannes Kepler (1571 – 1630). Hij ontdekte: - banen van planeten zijn ellipsen, geen cirkels - planeten bewegen niet eenparig 4.1.4 Galileo Galilei ‘bewijst’ het gelijk van Copernicus De grote rol van Galilei heeft twee oorzaken: - heruitvinding van de verrekijker die hij richtte op de sterrenhemel - het open voor zijn mening uitkomen van Galilei, zonder een conflict uit de weg te gaan
Heruitvinding van de Hollandse kijker
In 1609 hoorde Galilei voer een Hollander, met een verrekijker. Hij maakter er zelf een voor duizend keer afstand verkleinen. Vele sterrenkundigen schaften ook deze uitvinding aan. Al snel ontdekte Galilei: - Maan niet glad, heeft bergen en dalen - Sterrenbeeld Orion heeft wel 80 sterren - Melkweg heeft onvoorstelbaar aantal sterren - Venus vertoont schijngestalten
Hij zag Jupiter als een schijfje. Hij publiceerde alles in 1610 in de Sidereus Nuncius, de sterrenbode. Weinig mogelijkheden om de waarnemingen te controleren; anderen niet zo’n goede telescoop. De Jezuïeten zagen dat het Ptolemïsche stelsel niet klopte. Zij moesten kiezen uit Brahe en Copernicus en kozen Brahe. Later stook Galilei de Jezuïeten zelf tegen hem op waardoor hij niet de beweging van de aarde kon schrijven, wat hij wilde. Na een tweede boek brak er onrust uit. Bij een veroordeling kreeg Galilei levenslang huisarrest. Hij heeft zijn prestatie nooit kunnen leveren. Wat hij wel heeft gedaan: - Hij legde fundament van m3echanica, een belangrijk onderdeel van de natuurkunde - Hij breidde het instrumentarium van de sterrenkundige uit met kijker - Hij was in staat met de kerk gevecht te voeren over waarnemingen en theorieën 4.2 Een nieuwe wetenschap wordt volwassen Inleiding
In de 16e eeuw ontwikkelde de moderne sterrenkunde. Aanzet hiertoe, boek: De Revolutionibus Orbiom (Copernicus) in 1543. Hierin heliocentrisch wereldbeeld beschreven. Dit noemt men: begin van de Copernicaanse revolutie. Deze revolutie duurde 100 jaar en werd afgesloten door Newton. 4.2.1 Hoe kun je iets bewijzen? Coperniecaanse revolutie was breekpunt, na middeleeuwen, renaissance en eeuwen daarna. Men geloofde altijd in bijbel en wijzen als Aritotels. Daarnaast ook veel deductie. Deductie = vanuit algemeen geldige stellingen, conclusies trekken over bijzondere situaties. Vb. = vogels hebben vleugels. Duiven zijn vogels. Duiven hebben dus vleugels. In Middeleeuwen veel sprake van deductie volgens het wereldbeeld van Ptolemaeus. Copernicus, Kepler en Galilei deden waarnemingen en daarna pas gingen ze een nieuw wereldbeeld samenstellen. Dat is inductie. Meestal geen bewijzen voor deze waarnemingen. Daarom ook weinig argumenten en was het voor Galilei erg moeilijk te bewijzen dat de aarde en de planeten om de zon draaiden. 4.2.2 Francis Bacon Begin 17e eeuw formuleerde de Engelse Francis Bacon een werkwijze voor de neiuwe wetenschap: - Eerst gegevens verzamelen van het te bestuderen onderwerp. Geen vooroordelen. - Hypothese opstellen, om de gevonden gegevens te verklaren of te vergelijken met. - Testen van de hypothese door daarop toegesneden experimenten. - Als de hypothese juist is, krijgt het de status van wetenschappelijke wet.
4.2.3 Christiaan Huygens Christiaan Huygens was een beetje te vergelijken met Newton. Huygens besloot zijn eigen lenzen te gaan slijpen voor een goede telescoop. Met zo’n zelfgemaakte telescoop ontdekte hij in 1655 een maan van Saturnus: Titan. Hij publiceerde in 1659 zijn resultaten van de waarnemingen aan Saturnus in Systema Saturnium. Daarin noemde hij de ring om Saturnus ‘geheel iets anders’ als zijn voorgangers. 4.2.4 Sir Isaac Newton Isaac Newton (1642-1726) kwam uit Engeland en zat op de universiteit van Cambridge. Toen hij 24 jaar was en de pest was uitgebroken, moesten alle studenten naar huis. Na deze onderbreking, had hij alle grote problemen opgelost. Hij had een theorie voor: - de kleuren van het licht - de wiskundige beschrijving van de beweging van alle voorwerpen op aarde - en de beweging van de planteren, de gravitatie
Hij werd hoogleraar en voorzitter van de Royal Society. Hierdoor kwamen zijn ideeën overal in Europa. Pas in 1684 publiceerde hij ook een boek: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (ook wel gewoon ‘Principia’ genoemd). Met daarin zijn theorieën over beweging en gravitatie. In 1706 nog een boek: Optica. Hierin zijn ideeën over kleuren en licht. In 1699 werd Newton ook directeur van de Engelse munt. Hij zorgde voor een stevige basis voor deze munt doordat hij snapte hoe het zat met goederenvoorraad, de hoeveelheid geld in omloop en het verband daartussen. Newton kreeg een grootse begrafenis, waar onder andere Voltaire ook aanwezig was. De betekenis van de Principia
De Principia bestaat uit 3 boeken. In het eerste boek staan 3 wetten. De eerste 2 zijn vooral aanscherpingen van andere wetten. Voornamelijk gebaseerd op wetten van Galilei. De laatste wet is zo goed als zeker helemaal van Newton zelf. Ze hielden tot 1905 stand, toen Einstein de relativiteittheorie publiceerde. Maar ook daar paste Newtons werk goed bij. In het 3e boek van de Principia past Newton de theorieën en wetten toe op beweging van maan, planeten en sterren. Zo ook de twee hypotheses: - De eerste vijf planeten, Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus bewegen in hun banen rondom de zon. - Dat de eerste vijf planeten en de aarde (of de zon om de aarde) om de zon bewegen met een periode die zich verhoudt tot hun gemiddelde afstand tot de macht 3/2. Hij beschreef hierbij ook de ontdekker en de waarnemingen waar het over gaat. Ook bespreekt hij de gravitatiewet: alle voorwerpen in het heelal trekken 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. Een formule daarvoor is: F = f x ((m1 x m2) / r²) M1 = Gewicht ene voorwerp. M2 = Gewicht andere voorwerp). R = Afstand. Popularisering van Newtons werk
Voltaire had een Franse geliefde en zij vertaalde het werk van Newton (waar Voltaire zeer op gesteld was) naar het Frans. Ook maakte Voltaire zelf een vertaling, met duidelijke verhaaltjes en plaatjes die voor iedereen te begrijpen moest zijn, zelfs voor leken. Hierdoor werden Newtons ideeën snel verspreid. Een belangrijk voorbeeld is Newton en de appel die uit de boom valt. Hierdoor zou hij zijn gaan nadenken over welke kracht er is in de aarde, de andere planeten en de zon. De methode van de natuurwetenschappen volgens Newton. Natuurfilosofie = natuurkunde, scheikunde en biologie. (natuurwetenschap) Newton had vier regels voor beoefenen van de natuurfilosofie: - Bij de bestudering van natuurverschijnselen gaan we alleen uit van ware oorzaken. Je neemt niet meer oorzaken als verklaring dan strikt nodig zijn. - Je moet dezelfde soort verschijnselen met dezelfde soort oorzaken verklaren. - Eigenschappen van voorwerpen, waarmee men kan experimenteren, moet men beschouwen als universele eigenschappen van al deze voorwerpen. - In de experimentele natuurfilosfie moet men de wetten die door inductie uit verschijnselen gevonden zijn óf als exact waar, óf als bijna exact waar beschouwen, tenminste zolang er geen tegenbewijs wordt gevonden. Is dat wel het geval, dan moet men deze wetten nauwkeuriger formuleren of als een bijzonder geval van een nieuwe wet zien. Newton introduceerde de gravitatiekracht. Deze wordt ook wel de zwaartekracht genoemd, maar tegenwoordig is het alleen zwaartekracht als het in de omgeving van de aarde is. Samenvatting
Copernicaanse revolutie heeft 5 stappen: - Bacon: inductie als werkwijze. - Lippersjey: Uitvinding Hollandse kijker. Galilei: Verzameling nieuwe gegevens over zon maan en planeten met de kijker. - Copernicus: Heliocentrisch model. Brahe: Meetgegevens over sterren en planeten. Kepler: Drie wetten. - Copernicus: Heliocentrisch model. Brahe: Geo-heliocentrisch model
Galilei: Wetten over traagheid en valbeweging. - (Afsluiting van de Copernicaanse revolutie) = Newton: Newton Principia. 4.2.5 Een beter instrumentarium In de 18e eeuw al veel over tijdmeting en hemelcoördinaten, maar nog niks over structuren van heelal, zoals melkwegstelsels en nevels. In 19e eeuw wel: William Herschel (1738 – 1822) maakte in 1773 een telescoop met een brandpuntsafstand van 5,5 voet. Het was een spiegeltelescoop en voor die tijd een grote vooruitgang. Grootste resultaat: makkelijk rond draaiende telescoop van 20 voet en 18 inch. Sterrencatalogi

Herschel toonde met 850 dubbelsterren aan dat de gravitatiewet van Newton ook buiten ons zonnestelsel werkzaam is. Hij stelde ook een catalogus samen met gerangschikte sterren en deed belangrijke ontdekkingen. Infraroodstraling
Ontdekking infraroodstraling: Zonlicht viel op een prisma met drie thermometers. Deel van het licht in het prisma laat kleuren zien en bij de rode kleur was er een verband tussen de kleur en de hoogte van de temperatuur volgens de thermometers (de temperatuur was het hoogst van overal). Daarom ook wel warmtestraling genoemd. De ontdekking van de planeet Uranus
Herschel wereldberoemd vanwege ontdekking Uranus. Hij zag een ‘schijfje’ en wist doordat het een paar dagen na die ontdekking verplaatst was ten opzichte van de sterren, dat het geen gewone ster was: waarschijnlijk een komeet zonder staart. Collega-astronomen zouden de baan ervan uitrekenen. Uranus = eerste planeet ontdekt sinds de Oudheid. Nevels aan de sterrenhemel
Nevel = object buiten het zonnestelsel. à melkachtige vlekken. Herschel gefascineerd door nevels en na 20 jaar bestuderen had hij een catalogus van 2500 nevels voor het noordelijk halfrond. Catalogus vormt basis voor New General Catalogue (NGC ). Wordt nog steeds naar verwezen. 4.2.6 De afstand van de sterren Britse astronoom Edmond Halley (tijdgenoot Newton) wist: enkele sterren verplaatsen uiterst langzaam in loop van jaren t.o.v. andere sterren = eigenbeweging. Dus: sterren staan niet opdezelfde afstand, maar zijn over heelal verspreid. Bewegende sterren zouden dichterbij staan als andere sterren, maar afstand was onbekend. Duitse astronoom Friedrich Bessel bepaalde in 1838 de afstand van de ster 61 Cygni (in sterrenbeeld de Zwaan). Dit deed hij met parallaxmethode. De hoek waaronder we een bewegende ster jaarlijks zien heet de parallax, en doordat we de diameter van de baan kennen, kunnen we de afstand bepalen tot een ster, als we zijn parallax kennen. Dit gaat tot maximaal 300 lichtjaar. 4.3 Een moderne kijk op het heelal Inleiding
Ontwikkeling van telescoop door Huygens, Newton en Herschel, maar in 20ste eeuw nog verder. Zo de kijker van Mount Wilson: kon miljoenen lichtjaren ver fotograferen. Toch kijkers op aarde 2 grote nadelen: - Door invloed zwaartekracht kunnen ze niet oneindig groot worden gemaakt. - Licht van telescoop moet eerst atmosfeer van aarde passeren. Tijdens dat gebeuren absorbeert de atmosfeer bepaalde kleuren. Tweede helft van 20ste eeuw: totale revolutie, zowel instrumentarium als dagelijkse leven. 4.3.1 Bliep … Bliep … 4 oktober 1957: Spoetniks 1 van Sovjet-unie gelanceerd. Was eigenlijk als propagandastunt tegen Amerikaanse president Eisenhower gericht, maar werd een grote technologische doorbraak. Alleen Rusland en VS konden nog maar satellieten lanceren à tegenwoordig 25 landen. Worden gebruikt voor o.a.: - wetenschappelijk onderzoek van ons zonnestelsel - verzorgen van communicatieverbindingen over de hele wereld - zorgen voor de navigatie van vliegtuigen en schepen
4.3.2 Onderzoek van de ruimte Tussen 1959 en 1971 richtten Sovjetunie en VS zich op maan, omgeving zon en planeten Mercurius, Venus en Mars. Later kwamen de grote planeten aan bod. 4.3.3 Ons zonnestelsel Ons zonnestelsel bestaat uit: - een ster van gemiddelde grootte (zon) - Planeten: Mercurius, Venus, aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto. - Manen (Verschillende planeten hebben één of meer manen) - Kometen, planetoïden en meteoroïden. Ze draaien allemaal om de zon. Dichtstbijzijnde ster is Proxima Centauri, op afstand van 4,3 lichtjaar. Heel het zonnestelsel draait om het midden van ons melkwegstelsel = een platte schijf van +/- 200 miljard sterren. Dichtstbijzijnde melkwegstelsel is Adromedastelsel. Is (netals onze melkweg) een spiraalstelsel, maar bevat 4x zoveel massa en staat op afstand van 2 miljoen lichtjaren. Heelal is vol van melkwegstelsels, die allemaal door het heelal bewegen. Onze ster: de zon
Zon is: - belangrijkste bron van elektromagnetische straling. Ontvangen we in warmte en licht. - Grootste lichaam en bevat +/- 98% van alle massa van het hele zonnestelsel. - Bolvormige ster, tamelijk dichtbij (150 miljoen km). Middellijn = 1,4 miljoen km. - Geweldig groot: volume is +/- 1,3 miljoen keer de aarde. Fotosfeer: Buitenste zichtbare laag van de zon heet: fotosfeer en is +/- 6000° C. Ziet er vlekkerig uit, door granulatie, door grote energie die aan oppervlakte komt. Fotosfeer heeft ook zonnevlekken = deuken in het zonsoppervlak. Zonnevlek bestaat uit een centraal donker gebied (umbra), omgeven door lichter gestreepte band (penumbra). Een zonnevlek is ca. 4000 graden kouder als de rest van de fotosfeer en het oppervlak ligt enkele honderden km later als rest van de zon. Zonnevlekken ontstaan en verdwijnen volgens een cyclus van elf jaar. 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. Elke seconde verliest de zon hierdoor 5 miljoen ton massa in de vorm van energie. De zon wordt dus steeds lichter in de loop der tijd. Boven de fotosfeer is de atmosfeer van de zon. Het onderste deel (tot ca. 5000 km boven het zonsoppervlak) = chromosfeer. Daarboven = corona. Deze atmosfeer kunnen we zien tijdens een zonsverduistering, doordat het licht van de corona dan niet 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. Ocenanen 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 en is overdag soms wel 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 bazaltachtig 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. Reden: draait net zo hard om eigen as als rondom aarde. Appolo’s 11, 12, 14, 15, 16 en 17 landden op de maan. Nummer 13 ontplofte. Bij de vluchten werden seismische stations op de maan geplaatst voor maanbevingen. 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. De planetoïdengordel

Tussen Mars en de grote planeten ligt de planetoïdengordel. Planetoïden zijn kleine planeetjes die alle in een baan met dezelfde straal om de zon draaien. 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
Jupiter al ontdekt door Galilei in 1610. Het heeft 16 manen. Jupiter heeft net als Saturnus een ringenstelsel, maar te zwak om vanaf aarde te zien. Daarnaast ook een rode vlek op Jupiter; dat blijkt een voortrazende wervelstorm te zijn. Jupiter heeft geen vast oppervlak. 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. Saturnus heeft 18 manen, waarvan de grootste: Titan. Is ook de grootste van zonnestelsel. Verder is Saturnus de tweede planeet in grootte heeft geen vast oppervlak, maar wel rotsachtige vaste kern. Uranus
Eén der drie buitneste planeten: Uranus. Is een stuk kleiner als Saturnus, maar veel groter als aarde. 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 Galle en 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. 4.3.4 Ons melkwegstelsel Als het avond is en je bent vér van de stad, dan kan je een lichtende band zien ongeveer vanaf de noordpool naar de horizon. Dit is ons melkwegstelsel. Melkwegstelsel bestaat uit miljarden sterren dicht bij elkaar, waaronder de zon. Zij draaien allemaal om één middelpunt. Er zijn meerdere melkwegstelsel is het heelal die er allemaal +/- zo uit zien als de onze. 4.3.5 De oerknal Kosmologie bestudeert het heelal in zijn totaliteit, niet alleen zijn geschiedenis. Verschil kosmologen met andere natuurwetenschappers: kunnen niks vergelijken, er is maar één heelal. Kosmologen zeggen dat het heelal in alle richtingen en overal op dezelfde manier is opgebouwd, daarom is het homogeen en isotroop. Ook zouden de wetten van gravitatie, bewegingen, elektriciteit en magnetisme overal van toepassing zijn. Dit wordt bevestigd door waarnemingen. Verschillende theorieën over ontstaan van heelal: Belangrijkste theorie: Oerknal (Big bang). Er was een gigantische explosie. Alles (materie, straling en energie) was geconcentreerd in één punt) en werd weg geslingerd. Uitgangspunten: heelal is 10 à 20 miljard jaar terug ontstaan en het was oneindig klein en heet. Maar het vertelt niet hoeveel materie het heelal bevat en in welke vorm. De wet van Hubble
Volgens Hubble is het uitdijen van het heelal gegaan volgens de formule: v = H x d

V = snelheid van het melkwegstelsel. D = afstand tot ons
H = constante en wordt de constante van Hubble genoemd. Volgens hem: melkwegstelsels bewegen zich van elkaar af. Hoe verder verwijderd van ons, des te groter de snelheid. De vorming van de elementen
In het begin: heelal was een soort soep van elementaire deeltjes: quarks. De quarks klonterden na afkoelen heelal samen om protonen en neutronen te vormen (bouwstenen van atoomkernen). Proton is ook kern van waterstof, dus het eerste element dat na de oerknal werd gevormd. Ook werd er toen helium en lithium gevormd. Alle andere elementen pas miljarden jaren later, binnenin sterren gevormd. In den beginne
Bij de oerknal kwam veel licht vrij dat alle kanten opwilde, maar werd tegengehouden door materiaal. Daardoor is er een grote golf licht waar men niet langs of doorheen kan. De flits is minder intensief als vroeger, waardoor het tegenwoordig microgolfstraling is. De ontdekking van deze straling wordt als het definitieve bewijs van de oerknaltheorie gezien. 4.4 Gebruik van de ruimte Inleiding
Via de ruimte ontvangen wij onder andere: Communicatiesatelliet: Commerciële zenders, telefoontjes naar buitenland. Weersatelliet: informatie over het weer. 4.4.1 Wat is een satelliet? Satelliet = elk 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. Grootte verschilt, van bus tot voetbal. Zonnepanelen voorzien ze tientallen jaren lang van energie. Drie klassen: - Communicatiesatellietn. 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. Ook twee soorten banen: - 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. 4.4.2 Satellietbanen Een steentje van de berg afgegooid komt verder als hij met meer kracht wordt gegooid. Zo ook met satellieten. Wordt een raket heel hard afgeschoten, dan zal hij door de kromming van de aarde naar beneden vallen. Omdat er daar zwaartekracht is, wordt hij naar de aarde toe getrokken, maar door de blijvende snelheid, valt hij vervolgens weer verder. Hierdoor blijft een satelliet een baan om de aarde maken. Hij moet dan een snelheid van +/- 8 km/s hebben. Bij 11 km/s kan hij ontsnappen aan de zwaartekracht van de aarde en niet meer terugkeren.
4.4.3 Ruimtevaarttechniek Een satelliet wordt de ruimte ingeschoten dmv. Een raket. 10.. 9.. 8.. 7.. 6.. 5.. 4.. 3.. 2.. 1.. 0. Ignition sequence started – Liftoff
Dat zijn de woorden die altijd voor een lancering te horen zijn. De meeste satellieten worden door de Europese Ariane-raket of door de Amerikaanse spaceshuttle in de ruimte gebracht. Vliegtuig kan niet: lucht is te ijl en moet versnellen van 0 naar 8 km/s. In een raket zit een leiding naar een zuurstoftank en naar een brandstoftank. Deze komen uit in de ontbrandingskamer, die een opening heeft: de uitlaat. Door reactie en tegenreactie, ontstaat een grote kracht en kan een raket ophoog. Een raket kan maar 10% van zijn eigen gewicht meenemen en daarom laat hij zodra hij een tank niet meer nodig heeft, deze naar beneden vallen. De satelliet izt altijd bovenin. Elektromagnetische golven. Naast gewoon zonlicht maken satellieten ook gebruik van elktromagnetische golven. Verschillende soorten elktromagnetische golven, zijn bijvoorbeeld: - zichtbaar licht - infraroodstraling - radargolven. Soms nemen satellietengolven waar die vanaf een deel van een planeet worden uitgestraald of soms sturen ze juist stralen naar een planeet en meten de hoeveelheid terug gekaatste stralen. 4.4.4 Communicatiesatellieten
1920: telefoonverbinding dmv. Kortegolfzenders à 1 gesprek tegelijkertijd. 1956: eerste telefoonkabel over zeebodem tussen Groot-Brittannië en Canada à 36
Tegenwoordig: satellieten à duizenden gesprekken tegelijkertijd
Televisie over afstand verspreidt door steunzenders die een signaal versterken. Maar meeste zenders inmiddels via satelliet à 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 coordinaat. 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. 4.4.5 Waar ben ik? Boordcomputer = programma dat aangeeft welke kant je opmoet en wanneer bijv. remmen. Ook wel koerscontrole, oftewel GPS (Global Positioning System). GPS bestaat uit 24 satellieten en is door de VS uitgevonden voor het leger. Ook in vliegtuig gebruik van GPS. Door middel van GPS ook waar te nemen, de aardschollen van aarde, zodat de kans op een aarbeving kan worden bepaald. 4.4.6 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?) - huismannen en –vrouwen en eigenlijk iedereen dus. 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) 4.4.7 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 opnieuw deze cyclus.
4.4.8 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.