7.1 Dagen, maanden, jaren
Vroeger bepaalde men de tijd met behulp van zonnewijzers. Doordat de zon langs de hemel beweegt, verandert de plaats en de lengte van de schaduw van een stok op de grond.
De aarde draait in 24 uur om haar as, en de maan in 29,5 dag om de aarde. Samen draaien ze in ongeveer 365,25 dagen één keer rond de zon. Zo’n periode heet een zonnejaar. Het aantal maanomlopen past niet precies in één zonnejaar. Ook zitten er in één zonnejaar niet een volledig aantal dagen.
Daarom zijn er verschillende soorten kalenders ontwikkeld. Tegenwoordig gebruiken we de Gregoriaanse kalender. Ieder jaar heeft 12 maanden van 30 of 31 dagen, en februari heeft er 28. Om toch in de pas te lopen met een zonnejaar heeft februari eens in de 4 jaar een extra dag (schrikkeljaar).
Uit nauwkeurige waarnemingen aan de bewegingen van de zon, maan en sterren aan de hemel kan een model worden opgesteld dat deze bewegingen verklaart. Als waarnemingen niet met dit model te verklaren zijn moet het model worden veranderd of uitgebreid.
De meeste mensen hebben een natuurlijk dag- en nachtritme van ongeveer 24 uur. Dat ritme heet bioritme en wordt geregeld in de hersenen. Bij mensen en dieren zit de biologische klok in het voorste deel van de hypothalamus.
De aardas wijst altijd in dezelfde richting (naar de poolster) terwijl de aarde om de zon draait. Omdat de aardas niet loodrecht staat op de baan van de aarde om de zon, komt de zon daardoor niet het hele jaar even hoog aan de hemel. Dat veroorzaakt de seizoenen.
In Berlijn komt de zon later op dan in Moskou. Daarom had iedere plaats op aarde zijn eigen tijd. Plaatselijke tijden zijn niet praktisch. Tegenwoordig gebruiken we het internationale tijdzonesysteem. Doordat de technologie veel vooruitgang boekte, kan iedereen zich op de wereld houden aan dezelfde tijdsstandaard.
In de zomer staat de zon hoger dan in de winter. In de zomer is het warmer omdat de straling van de zon rechter op aarde komt en dus geconcentreerder is.
7.2 Het zonnestelsel
De afwisseling van het stijgen (vloed) en het dalen (eb) van het zeeniveau heet getij.
De maan veroorzaakt het getij. Als je de beweging van de maan precies weet, kun je de waterstanden berekenen.
Maan en aarde trekken elkaar aan door zwaartekracht. De zwaartekracht wordt kleiner als de afstand groter wordt. Aan de kant van de aarde die naar de maan is toegekeerd, is deze kracht dus groter dan de aan de andere kant van de aarde.
De getijkrachten proberen de aarde tot een eivorm uit te trekken. Met het aardoppervlak lukt dat niet, maar wel met het water. Aan de kant die naar de maan staat daalt, en die aan de andere kant stijgt het water. Voortdurend verschuiven deze plaatsen omdat de aarde draait. Zo wordt het overal 2 keer per dag eb en vloed.
Eb en vloed ontstaat door de zwaartekracht van de maan. Een getijperiode duurt 12 uur en 25 minuten.
Ook zon en aarde trekken elkaar aan. De zon staat verder van de aarde en heeft dus minder invloed op het getij. Wanneer zon, maan en aarde op een lijn staan, versterken de getijden elkaar, er is dan springtij. In het geval van het eerste en het laatste kwartier werken beiden getijden elkaar tegen en is er dus sprake van doodtij.
De denbeeldige aardas tussen noord- en zuidpool staat niet loodrecht op de baan van de aarde maar onder een hoek van 23,5°. De aarde leunt dus altijd een beetje achterover. Wanneer de aarde om de zon draait, blijft de aardas altijd in de richting van de Poolster wijzen.
Zonsverduisteringen ontstaan als de maan precies tussen de zon en de aarde in staat. Een maansverduistering ontstaat als de aarde tussen de zon en de maan staat.
De baan van de maan ligt niet in hetzelfde vlak als de baan van de aarde om de zon. Daarom is er niet elke maand een verduistering.
Rondom de zon draaien negen planeten in ellipsvormige banen. De kennis die we hebben over het zonnestelsel komt behalve van waarnemingen ook van ruimtevaartuigen die naar verschillende planeten zijn gestuurd.
7.3 Het heelal
In het centrum van ons zonnestelsel staat de zon. Om de zon draaien negen planeten, waaronder de aarde. Om de meeste planeten draaien manen.
De zon is een middelmatige ster van gemiddelde grote. Een belangrijk kenmerk van sterren is dat ze licht geven, in tegenstelling tot planeten, die alleen licht weerkaatsen. Omdat sterren licht geven moeten ze wel heet zijn, vele duizenden graden aan het oppervlak.
Sterren zijn zo heet omdat ze groot zijn. Hun zwaartekracht is enorm. Dat heeft tot gevolg dat in het binnenste van sterren de druk en de temperatuur extreem hoog zijn.
Sterren bestaan uit gloeiend hete gassen, voornamelijk waterstof. De waterstofatomen schieten in een ster door de hoge temperatuur zo snel door elkaar dat ze met enorme snelheden tegen elkaar opbotsen. Er is dan kernfusie. De energie die daarbij vrijkomt komt vrij in de vorm van warmte en licht.
Een ster ontstaat doordat waterstofgas naar elkaar toe trekt. De druk neemt dan toe, de gaswolk trekt niet langer samen (evenwicht), gasbol straalt licht uit, en er is een ster ontstaan. Een ster gaat dood als het waterstof opraakt. De kernfusie stopt, er is weer samentrekking en onder invloed van eigen zwaartekracht stort hij in elkaar.
Sterrenstelsels zijn groepen van tientallen tot honderden miljarden sterren. Het zonnestelsel maakt deel uit van een melkwegstelsel. Het is een afgeplatte schijf met 200 miljard sterren. Andere sterrenstelsels bevinden zich op vele miljoenen lichtjaren afstand. De hypothese is dat het heelal ongeveer 15 miljard jaar geleden is ontstaan tijdens de oerknal (Big Bang). Sindsdien wordt het heelal steeds groter.
Het zonnestelsel is waarschijnlijk ontstaan uit een gigantische oerwolk die door zijn eigen zwaartekracht is samengetrokken. Het hele heelal is dus opgebouwd uit dezelfde bouwstenen (atomen) als alles hier op aarde. Dit geldt ook voor mensen.
Meteoren zijn stofjes en steentjes uit de ruimte die met grote snelheid tegen de aarde botsen. De luchtwrijving in de atmosfeer is zo groot dat je een lichtflits ziet. Meteorieten zijn grote stenen die de tocht door de dampkring overleven en op de aarde inslaan. De overgebleven brokstukken worden meteorieten genoemd.
Binnenplaneten zijn planeten die dichter bij de zon staan dan de aarde (Mercurius en Venus). Buitenplaneten zijn planeten die verder bij de zon weg staan dan de aarde (de overige zes: Jupiter, Mars, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto).
Lichtjaar is de afstand die het licht in een jaar aflegt. De snelheid van licht is 300 000 km per seconde.
7.4 Beter waarnemen
Als je vanuit een lichte kamer naar buiten loopt, zie je bijna geen sterren, later wel. Dat komt doordat je ogen door licht ongevoeliger worden. Bovendien zijn je pupillen kleiner geworden in de lichte ruimte, omdat er anders te veel licht op je ogen zou vallen. Je pupillen verwijden zich als je in het donker komt. Sommige sterren stralen zo zwak dat je met het oog niet kan zien, daarvoor heb je telescopen.
Een telescoop werkt op dezelfde manier als een vergrootglas. De telescoop bundelt het licht. Doordat een telescoop veel groter is dan het menselijk oog, zie je dus veel meer met een telescoop. Sommige telescopen bestaan uit een buis met lenzen, maar grote telescopen gebruiken hol geslepen spiegels om het licht te bundelen.
Foto’ s leggen waarnemingen vast. Lange belichtingstijden maken meer zichtbaar.
Uit het spectrum van sterren is samenstelling en temperatuur te bepalen. Ook zijn verschillende waarnemingen door middel van foto’s te verglijken.
Licht is een golf waarbij de lengte van de golf de kleur bepaalt. Elke stof veroorzaakt een uniek lijnenpatroon die ook van de temperatuur afhangt. Uit de verschuiving van lijnen is de snelheid van de ster te bepalen.
Met een CCD-chip (Charged Coupled Device) kunnen waarnemingen nauwkeuriger en rechtstreeks met computers worden bewerkt.
Met een radiotelescoop kun je ook licht met een golflengte van ongeveer 21 cm, radiostraling, waarnemen. Een radiotelescoop meet niet alleen hoeveel waterstofgas er in een sterrenstelsel zit, maar kan ook de snelheid van het gas meten. Hieruit is weer de draaiing van melkwegstelsel te bepalen. Waarnemingen van radiotelescopen kun je pas bestuderen nadat ze door computers zijn omgerend tot een plaatje.
8.1 Een leefbare planeet
De laag waarin leven voor komt heet de biosfeer. Alleen in de biosfeer komen kringlopen voor. Aan de bovenkant is de biosfeer afgesloten door de hogere atmosfeer.
Hoe hoger je komt in de atmosfeer, hoe ijler deze wordt. De atmosfeer eindigt 150 kilometer boven ons aardoppervlak. De atmosfeer beschermt ons tegen brokstukken uit de ruimte, bijna alles verdampt namelijk door de atmosfeer. Alleen grote meteorieten halen de aarde.
De atmosferen v.d aarde, Venus en Mars zijn ontstaan door uitgassen afkomstig uit vulkanen. De gassen bestaan voor een kwart uit koolstofdioxide. Vroeger heeft er waarschijnlijk meer koolstofdioxide in de lucht gezeten, dit heeft met de afstand aardezon te maken.
De zon straalt schadelijke ultraviolette straling uit. Deze straling wordt gefilterd door de atmosfeer. Ultraviolette straling wordt opgenomen door een laag ozon, op ongeveer 30 kilometer hoogte. Schadelijke straling wordt omgezet in warmte. Een deel van de zonne-energie wordt teruggekaatst naar de ruimte, en een deel wordt gebruikt om de atmosfeer en het aardoppervlak te verwarmen. De zonne-energie verspreid zich op twee manieren over het hele aardoppervlak, via de atmosfeer, en via de oceanen.
Alleen op aarde is vloeibaar water. Mars is koud en droog, maar er is waarschijnlijk wel water geweest. Venus is te warm.
Planten veranderen koolstofdioxide in zuurstof, vroeger was dit het werk van kleine organismen. Vallende sterren: stukjes puin die in de bovenste luchtlagen worden afgeremd. Er komt veel warmte vrij (dat is de vurige streep in de lucht) en steentjes verdampen.
Koolstofkringloop: planten nemen koolstofdioxide op en zetten het om in koolhydraten. Die worden door mensen en dieren gegeten, en verteerd. Via bloed en longen verlaat deze stof je lichaam weer.
10.1 ‘Alles draait om de aarde…
Elke 24 uur draait de aarde eenmaal om haar as. In een jaar draait de aarde om de zon heen. Vroeger dacht men dat de aarde stil stond en het heelal erom heen bewoog. Volgens een geocentrisch model van het heelal zou de aarde dan in het midden van het heelal staan, en in een cirkelvormige beweging ging alles de aarde rond.
Volgens de grootste sterrenkundige uit de oudheid, Ptolemaeus, kon de aarde niet draaien. Hij dacht dat als dat wel het geval was we dan een sterke oostenwind moesten voelen, en het zou een draaimolen effect moeten geven, de mensen zouden eraf geslingerd worden, en de aarde zou dan zou hard draaien dat zij uit elkaar zou spatten.
Vele geleerden waren het volkomen met dit model eens, en zelfs tot in de 16e eeuw twijfelde er niemand aan. Andere geleerde wezen erop dat een recht omhoog geschoten pijl altijd op dezelfde plek terugkwam, wat niet zou kunnen als de aarde zou bewegen.
In het jaar 1543 kwam het boek van Copernicus (over de omwentelingen van de hemelse sferen) uit. Hierin beschreef hij dat het heelal niet draaide maar de aarde zelf, daardoor leek alles te bewegen, maar enkel de maan bewoog om de aarde heen. Dit model noemde hij heliocentrisch (de zon in het midden). Ook andere hadden het heliocentrische model hadden ontdekt. Plato (een filosoof uit de oudheid) schreef dat alles in een cirkelvormige baan draaide, behalve de zon.
Copernicus had nog een idee over het draaien van de aarde. Iets klopte er niet aan dat de zon zou draaien, de sterren stonden namelijk elke keer in een andere volgorde (telkens andere sterrenbeelden). De verklaring van de geocentrische aanhangers was dat het heelal de snelheid van de sterren niet kon bijbenen. Maar Copernicus vond het een beter idee dat de aarde ronddraaide.
Het woord planeet is afgeleid van het Griekse woord ‘dwalende’, het slaat dus op de planeten die zouden dwalen door de sterren. De planeten bewegen zich steeds door dezelfde twaalf sterrenbeelden heen, deze band wordt de dierenriem genoemd.
De lusbewegingen worden verklaard door Ptolemaeus, deze geeft aan dat er twee cirkels zijn waar mars in beweegt. de planeet draait op een bijcirkel rond maar zit ook vast aan een grotere ronddraaiende draagcirkel. Deze meetkundige constructie moest uitleggen waarom er lussen werden gemaakt.
Copernicus kon de lusbeweging op een andere manier verklaren, de aarde zou mars inhalen, daardoor lijkt mars ten opzichte van de sterren tijdelijk een teruggaande beweging te maken.
Er waren veel argumenten tegen het heliocentrische model van Copernicus. Zoals dat god de zon had bevolen 1 dag stil te staan, dat zou betekenen dat de zon kon bewegen. Ook de sterrenkundigen hadden een sterk argument, de sterren zouden verschuiven als de aarde zou draaien ten opzichte van elkaar, maar dat deden ze niet. (het effect heet parallax, als je bijvoorbeeld langs twee bomen loopt, lijkt hun onderlinge afstand te veranderen).
Copernicus kon alleen maar antwoorden dat het heelal veel groter was dan iedereen dacht. De sterren stonden dan zover weg dat de parallax te klein was om te kunnen meten. Hij had gelijk, maar kon het niet bewijzen.
10.2 ..en toch beweegt zij!
Tycho Brahe was de eerste die Copernicus’ ideeën onder de loep nam. Hij liet een observatorium bouwen met en vaste opstelling voor waarnemingen. Zo kon hij voor het eerst in de geschiedenis nauwkeurig observeren. Met behulp van de waarnemingen (in 20 jaar) kreeg Johannes Kepler het voor elkaar om de banen te berekenen die de planeten om de zon volgen. Hij ontdekte dat de planeten niet in cirkelvormige banen draaide, maar in ellipsvormige, en dat ze sneller bewegen vlakbij de zon en langzamer van veraf.
Zijn berekeningen klopten precies met de waarnemingen van Tycho. Een aanhanger van Copernicus was de Italiaan Galileo Galilei. Toen hij hoorde dat er een telescoop was uitgevonden, vervaardigde hij er zelf ook meteen een. Hij ontdekte de planeet Jupiter, met vier maantjes die erom heen draaien. En als er maantjes om de planeet draaien, waarom zou de aarde dan niet om de zon draaien? En hij kwam erachter dat de aarde weldegelijk om haar as kon draaien.
Maar nog altijd was het geheimzinnig hoe de planeten dan konden bewegen. Isaac Newton ontdekte dat het de zwaartekracht moet zijn. Het zou de kracht zijn die er ook voor zorgt dat alles op aarde naar beneden valt. Een lichaam waar geen krachten op inwerken, in rust is of zich met gelijkblijvende snelheid recht vooruit beweegt. In het heelal zonder wrijving en zonder luchtweerstand kunnen lichamen zich blijven verplaatsen. Door de aantrekkingskracht van de aarde beweegt de maan om ons heen, deze gaat vooruit en wordt aangetrokken door de aarde.
Door het werk van Kepler, Galilei, Newton en tal van andere wetenschappers uit de 17e eeuw ontstond een nieuw wereldbeeld. De mensen begrepen dat de zon in het midden staat en de planeten eromheen draaien. De plaats van God was niet nodig in het heelal, hij had het geschapen en vervolgens was het op eigen houtje verder gegaan. Vroeger geloofde men dat hij toekeek en ingreep als er iets moest gebeuren. Maar dit was natuurlijk niet waar.
Nu is bekend dat niet de zon in het midden staat van het heelal. Het bleek allemaal veel groter en ingewikkelder te zijn. De zon maakt deel uit van de melkweg, een spiraalvormige verzameling van meer dan honderd miljard sterren. Het zonnestelsel zou je kunnen zien als een straat en de melkweg als de buurt.
Er wordt in het heelal gebruik gemaakt van lichtjaren. Een lichtjaar is de afstand die licht (snelheid 300000 km per seconden) in een jaar aflegt. Ook de melkweg is maar weer een klein onderdeel van het heelal. Er bevinden zich naar schatting 100 miljard sterrenstelsels die vergelijkbaar zijn met de melkweg. Als je de sterrenstelsels met buurten vergelijkt, zijn clusters steden en superclusters landen.
Ons melkwegstelsel heeft 30 tot 40 stelsels. De melkweg is ongeveer 100000 lichtjaar groot, de lokale groepscluster ongeveer 5 miljoen lichtjaar, en dat is weer deel van het Virgo-super-cluster, die ongeveer 200 miljoen lichtjaar groot is.
Hoofdstuk 7, 8.1, 10.1 en 10.2
7.2
ADVERTENTIE
Zeker slagen in 50 dagen! 🎓
Examenleerlingen opgelet: over 50 dagen is het zo ver! Wil jij ook slim leren, zeker slagen? Ontdek alle tips, tests, trucs en tools van Examenbundel en sleep dat diploma binnen. Wil je zeker weten dat je niks mist? Meld je dan snel aan en ontvang alle tips in je mail!
Ik wil slagen!
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden