Hoofdstuk 7 en 8

Algemene Natuurwetenschappen Hoofdstuk 7 Zonnestelsel en heelal §7.1 Dagen, maanden, jaren Wat kun je uit je waarnemingen afleiden? De aarde draait in 24 uur om haar as. De maan draait in 29,5 dagen om de aarde. Maan en aarde draaien samen in een jaar om de zon. Hoe is de kalender ontstaan? Het ritme van de maan
Kalenders zijn belangrijk voor; -landbouw (zaai en oogsttijd) -dagen te bepalen waarop religieuze en andere feesten vallen -vastleggen van afspraken
Twee manieren om een kalender te maken; ritme van de zon en ritme van de maan (oudste gebaseerd op verschillende fasen ervan? Het ritme van de zon

Zonnejaar; aarde beweegt zich in 365,25 dagen om de zon. Probleem; geen volledig aantal maanomlopen of dagen. Oplossing: Gregoriaanse kalender, 12 maanden 30 of 31 dagen, februari 28, 1 keer per jaar 29 -> schrikkeljaar. Moderne tijdrekening
Zon komt overal op een ander tijdstip op. Spoorwegmaatschappijen wilden standaardisering tijd(praktische dienstregeling) ->spoortijd. Nu internationale tijdzone-systeem(24 tijdzones). Technische ontwikkeling belangrijk standaardisering tijd. Ontwikkeling radiotechnologie -> tijdsignalen overal -> standaard tijd. Hoe ontstaan seizoenen? Warme zomers, koude winters. De zon staat op verschillende tijdstippen op verschillende hoogtes aan de hemel. 21 juni het hoogst (61,5), 21 december het laagst (14,5). De plek waar de zon opkomt verandert tijdens een jaar. ‘s zomers warmer omdat;-het langer licht is, -in de winter valt het zonlicht vlakker en verwarmt de straling het oppervlak minder sterk. De aarde leunt achterover
De aardas maakt een hoek van 23,5 richting de opvolgster. Daardoor zijn plekken op aarde afwisselend meer en minder naar de zon gericht -> 24 uur licht op de noordpool. Bioritme
Natuurlijk dagritme van ongeveer 24 uur. Te vinden in hypothalamus, is met de ogen verbonden, door afwisseling licht en donker wordt er gelijkgesteld met het ritme v/d zon. Ontregeling: jetlag en winterdepressie. De seizoenen ontstaan doordat de aarde in 1 jaar om de zon draait waarbij de aardas steeds in dezelfde richting blijft wijzen. De tijdrekening en kalender zijn afgeleid van de zon en maan aan de hemel. Technische ontwikkeling hebben een grote rol gespeeld in de standaardisering van tijd. §7.2 Het zonnestelsel Hoe ontstond eb en vloed? Hoog en laag water
De afwisseling van het stijgen (vloed) en het dalen (eb) van het zeeniveau heet het getij. Periode van 12 h en 25mijn. Ebstroming is als het water van kust afstroomt, met een kilometersnelheid van 1 tot 2. Het getij van de maan. Getij wordt veroorzaakt door de maan. Maan en aarde trekken elkaar aan door zwaartekracht, de zwaartekracht wordt groter als de afstand kleiner wordt. Zwaartekracht wil de aarde vervormen, lukt niet, zoooen vervormen wel, dan komt het water hoger te staan : hoogwater. Getij ook beïnvloed door de zon, minder groot dan maan getij: 12 uur. Springtij als zon, maan en aarde op een lijn staan. 1e of laatste kwartier, werken beide getijden tegen elkaar; doodtij. Hoe ontstaan zons- en maansverduisteringen? Een hap uit de zon. Terwijl de maan om de aarde draait, gebeurt het soms dat zij voor de zon schuift en het zonlicht tegenhoudt. De zon wordt dan verduistert. Dit duurt 7 minuten. De maan wordt verduistert. Bij een maansverduistering kruipt de volle maan in de schaduw van de aarde. Dit duurt 3 kwartier. Het gebeurd niet elke maand, omdat de maanbaan schuin staat op het vlak waarin de aarde om de zon draait. Waaruit bestaat het zonnestelsel? Negen planeten. Mercurius, Venus (dichtbij, binnenplaneten), Mars en Jupiter(planetoïden), Saturnus, Uranus, Neptunes, Pluto, Aarde. Verkenningen in het zonnestelsel
Als ruimtesondes langs planeten vliegen, wordt hun snelheid groter doordat de zwaartekracht van die planeet aan hun trekt. Ontdekking voorarrest: informatie (oppervlak, samenstelling atmosfeer, temperatuur, magnetisch veld), nieuwe manen. Eb en vloed ontstaan voornamelijk door de zwaartekracht van de maand. De zon kan eb en vloed versterken of verzwakken. Zonsverduisteringen ontstaan als de maan precies tussen de zon en de aarde staat. De maan wordt verduisterd als de aarde precies tussen de zon en de maand staat. Ons zonnestelsel bestaat uit negen planeten die in ellipsvormige banen om de zon draaien. Om de meeste planeten draaien manen. §7.3 het Heelal Wat zijn sterren? Stralende gasbollen. Kenmerken van sterren: - ze geven licht - ze zijn heet (omdat ze groot zijn) - grote zwaartekracht - hoge druk en temperatuur van binnen - bestaan uit gloeiend hete gassen (vooral waterstof) - kernfusie (tegen elkaar botsende waterstofatomen worden helium atoom -> energie: warmte en lucht) Geboorte en dood van sterren

Een ster wordt geboren, door samentrekking van een wolk watergas, als deze samentrekt, neemt de druk en temperatuur toe, vooral in het midden van de wolk. Als de temperatuur hoog genoeg is, treed er kernfusie op, daardoor ontstaat een tegenstand die zo groot wordt, dat de gaswolk niet langer samentrekt, er ontstaat een evenwicht tussen zwaartekrachten tegendruk -> de gasbol straal licht uit. Een ster “ sterft” als het waterstof in het middelste van de ster opraakt- -> de kernfusie stopt ->tegendruk valt weg ->zwaartekracht laat ster weer samentrekken -> temp. En druk nemen toe -> nieuwe kernfusie- ->helium wordt koolstof ->atomen worden zwaarder ->tot verdere fusie niet meer mogelijk is ->stort door eigen zwaartekracht in elkaar -> wordt met snelheid de ruimte ingeslingerd -> wordt compact en koelt af. Hoe ziet het heelal eruit? Afstanden in het heelal. Afstand tussen zon en aarde is 150 miljoen kilometer. Zonlicht is in 8 minuten bij de aarde. Lichtjaar is de afstand die het licht in 1 jaar aflegt. Groepen van sterren. Kapteyn bepaalde richting en afstand sterren en kwam tot conclusie van het ’melkwegstelsel’. Hij gaf dit weer in een driedimensionaal model. Melkwegstelsels. Kapteyn dacht dat zijn melkwegstelsel het hele heelal besloeg, Edwin Hubble kwam erachter dat het heelal vele malen groter was, en meerdere melkwegstelsels bevatte. Hoe zijn heelal en zonnestelsel ontstaan? Een uitdijend heelal. Wet van Hubble: hoe verder iets van elkaar af staat, hoe harder de snelheid waarmee ze zich van elkaar verwijderen. Zodoende wordt het heelal groter. De oerknal. Het heelal was vroeger kleiner, heel vroeger is het ontstaan doordat een deel is geëxplodeerd, de oerknap ongeveer 15 miljard jaar geleden. Ontstaan van het zonnestelsel. Na de oerknap was er alleen waterstofgas, dat trok onder invloed van zwaartekracht samen- -> sterren. Doordat de waterstofgas wolken rond draaiden en dat steeds sneller ging bij het kleiner worden, ontstonden platenschijven. Uit een daarvan is de zon ontstaan, en de planeten, door het platte vlak ook de vorm van de melkweg. Maar door afstervende sterren (ontstaan verschillende atoomsoorten) zijn alle planeten (en flora en fauna!) verschillend. Sterren zijn hete gasbollen, veel groter dan de aarde. Ze zenden licht uit omdat in hun binnenste kernfusie optreedt. De zon is een ster van gemiddelde grootte. Het heelal bestaat uit meer dan honderd miljard sterrenstelsel. Elk sterrenstelsel bestaat weer uit ongeveer honderd miljard sterren. Het heelal is ongeveer 15 miljard jaar geleden ontstaan door de Big Bang. Sindsdien dijt het heelal uit. Sterrenstelsels en sterren ontstonden uit ineenstortende gaswolken. §7.4 Beter waarnemen De uitvinding van de telescoop, de fotografie en de computer hebben grote invloed gehad op de kwaliteit van sterrenkundige waarnemingen. Een telescoop werkt op dezelfde manier als een vergrootglas. Het vergrootglas bundelt al het licht dat er doorheen valt in het brandpunt van de lens. Ook bij een verrekijker of een telescoop wordt al het invallende licht gebundeld. Omdat de doorsnee van een telescoop veel groter is dan die van een pupil, vangt een telescoop veel meer licht op. Bovendien vergroot een telescoop het beeld, waardoor je nog meer details kunt zien. (eventueel blz. 113 over de werking vd telescoop lezen) Door een fototoestel aan een telescoop te bevestigen konden sterrenkundigen het beeld fotograferen. Een fototoestel kan op twee manieren licht op het negatief laten vallen. De eerste is door een grotere lensopening. De andere manier is langer belichten, want door de sluiter langer open te laten wordt meer licht verzameld. Hierdoor worden meer details zichtbaar. Sterrenkundigen gebruiken tegenwoordig computers om hun waarnemingen te bestuderen. De vraag naar een snellere en nauwkeuriger techniek om waarnemingen op te slaan, heeft de CCD-chip opgeleverd. Waarnemingen zijn met deze chip rechtstreeks op te slaan als computerbestand. Hoofdstuk 8 Leven op aarde §8.1 Een leefbare planeet In tegenstelling tot andere planeten in ons zonnestelsel, biedt de aarde mogelijkheden voor (menselijk) leven. Op andere planeten is het vaak te koud, te warm of de samenstelling van de atmosfeer is niet gunstig. Ook heeft de aarde precies een goede afstand tot de zon, waardoor water in vloeibare vorm voor kan komen. De atmosfeer van de aarde beschermt ons o.a. tegen UV-straling en meteorieten. Alleen het ongevaarlijke, zichtbare, licht en zachte UV-straling worden doorgelaten. De aarde dankt zijn bestaan aan de zon. De zon zorgt o.a. voor het verdampen van water uit de oceanen, de waterkringloop, het weer en alle energie die er op aarde is. De biosfeer is het kleine stukje van de lucht waarin leven voor kan komen. Het leven in de biosfeer bestaat voor een groot deel uit (en hangt af van) kringlopen. Kringlopen geven inzicht in hoe, door bronnen en omzettingsprocessen, bepaalde producten kunnen ontstaan om daarna weer opnieuw in de cirkel opgenomen te worden. §8.2 Grenzen aan de temperatuur Door de zon wisselt de temperatuur op een bepaalde plaats af per seizoen, maar ook overdag en ’s nachts. Dit verschil wordt verkleind door water vlak bij het land, omdat dat bij hoge temperaturen warmte aan de lucht onttrekt, en bij lage temperaturen de afkoeling juist tegengaat. De oceanen zorgen voor energietransport over de hele wereld. Zo wordt warmte uit het evenaar gebied naar de pool gebracht, terwijl het ijskoude water van daar juist voor afkoeling zorgt rond de evenaar. De oceanen bevatten enorme hoeveelheden zonne-energie. Dat het evenwicht in ons klimaat erg fragiel is, bewijzen verschijnselen als El Niño. In ons klimaat spelen zich ook natuurlijk variaties af. Zo zijn er periodes waarin de temperatuur gemiddeld een graag hoger ligt dan in de voorliggende periode. De Engelse Maunder ontdekte dat deze schommelingen o.a. te maken hebben met de activiteit van de zon. IJstijden zijn periodes waarin de temperatuur veel lager is dan normaal. Uit onderzoek is gebleken dat al sinds het bestaan van de aarde warme en koude periodes elkaar afwisselen. Door de instabiliteit van het klimaat, is er veel vraag naar modellen die klimaatsveranderingen kunnen voorspellen. Dit is zowel van politiek als economisch belang, maar kan ons ook laten inzien in hoeverre wij zelf verantwoordelijk zijn voor deze veranderingen. Klimaatveranderingen kunnen ook snel en onverwacht komen. Zo zijn de dinosauriërs waarschijnlijk uitgestorven door de inslag van een komeet en de daarmee gepaarde klimaatschommeling. Er is dus nog veel onderzoek te doen voordat we met zekerheid zullen kunnen voorspellen wanneer en hoe klimaatschommelingen op zullen treden. §8.3 Modellen om te voorspellen In onze maatschappij is steeds meer behoefte aan energie. De energie wordt vooral gehaald uit fossiele brandstoffen. In fossiele brandstoffen (ontstaan uit plantenresten) is in feite zonne-energie opgeslagen. Door deze brandstoffen te gebruiken, komt de zonne-energie weer vrij. Fossiele brandstoffen zijn belangrijk voor de economie. Zo draait de Nederlandse economie voor een deel op aardgasbaten en kan de wereldeconomie alleen maar groeien als er genoeg energie is. Er wordt momenteel dan ook veel meer brandstof verbruikt dan er bij komt, waardoor het dus een keer op zal raken. Met modellen proberen wetenschappers te voorspellen hoe lang we nog toe kunnen met de huidige voorraden. De enige manier om een energiecrisis te voorkomen, is het vinden van een duurzame oplossing. Voorbeelden zijn wind- en waterkracht en zonne-energie. Dat deze energiebronnen nog niet veel worden gebruikt, ligt vooral aan de hoge kosten en de momenteel nog technische onhaalbaarheid van sommige dingen. Een andere manier om langer met de voor handen zijnde energie te doen, is energiebesparing. De overheid probeert dit te stimuleren door b.v. het subsidiëren van zuinige apparatuur. Toch lijken deze maatregelen niet veel nu te hebben, omdat door de toegenomen welvaart de mensen minder bezig zijn met besparen (en het minder belasten van de natuur), hoewel besparen de enige manier is om een dreigende crisis af te wenden…
§8.4 Menselijke invloed op de biosfeer De mens, en vooral de industrie, stoot stoffen uit die invloed hebben op de biosfeer. Met modellen wordt de invloed van de mens op het ecosysteem bekeken. De ozonlaag beschermt ons tegen ultraviolette straling. Ozon (O3) absorbeert deze straling en valt daarbij uiteen in O en O2. O en O2 kunnen samen weer Ozon vormen. Deze twee reacties zijn in evenwicht (d.w.z. zijn een kringloop). Door de mens is er een verstoring in dit evenwicht ontstaan. Vooral door CFK’s, soorten chloor, wordt de ozonlaag aangetast. Zo is boven Antarctica een ‘gat’ in de ozonlaag gekomen en wordt overal het percentage ozon minder hoog. Door beperkende maatregelen voor CFK’s begint dit effect af te nemen, maar dit gaat langzaam (op z’n vroegst in 2060 is het gat weer helemaal gedicht). Een ander probleem dat op de politieke agenda staat is het z.g.n. broeikaseffect. Vanaf begin 20e eeuw wordt het warmer op aarde. Er zijn twee mogelijke oorzaken: of we zitten gewoon in een “warme periode”, of de mens zorgt voor deze temperatuurstijging. Sinds de industriële revolutie komt er steeds meer CO2, een gas dat bij gebruik van fossiele brandstoffen vrijkomt, in de atmosfeer. CO2 houdt warmte vast die normaal de ruimte in zou zijn gestraald en kan er zo dus de oorzaak van zijn dat het warmer wordt (evenals CFK’s en Methaan, die dezelfde eigenschap hebben). Ook vreemd is dat de stijging van de temperatuur gepaard gaat met veel zonnevlekken, en dus een hoge activiteit op de zon. Omdat niet zeker is wat de oorzaak van het opwarmen van de aarde is, is het moeilijk om mondiale maatregelen te nemen, hoewel dat wel wordt geprobeerd. Om te weten wat het effect van het broeikaseffect is, zijn z.g.n. broeikasmodellen gemaakt. Ingewikkelde modellen houden rekening met vele factoren om zo tot een precies antwoord te komen. Dat de modellen nog lang niet precies zijn, is een technisch probleem (computers kunnen rekenwerk niet aan) maar ook een kennisprobleem, want nog van lang niet alle processen is bekend in hoeverre ze invloed hebben op het broeikaseffect.