H8 Overal Natuurkunde

H8 §8.1:

De zon en alles wat daaromheen draait, noem je het zonnestelsel.

Niet alle planeten in het zonnestelsel zijn even groot. Er zijn vier relatief kleine en vier relatief grote planeten. De vier kleinere planeten, waartoe onze aarde behoort, bevinden zich het 

dichtst bij de zon en worden aardse planeten genoemd. 

De vier grote planeten die, het verste van de zon staan, zijn gasreuzen.

Op de grens tussen de aardse planeten en gasreuzen bevindt zich de planetoïdengordel.

Er bevindt zich een dwergplaneet in deze gordel. Dwergplaneten zijn rotsachtige bollen die kleiner zijn dan planeten waarvan de baan nog vol zit met stof, steentjes en rotsblokken. 

Kometen zijn niet groter dan een kilometer of tien. Ze bestaan uit stof, steengruis en ijs. Als zo’n komeet dichter bij de zon komt verdampt het ijs. Samen met het steengruis vormt deze damp een mooie staart.

Een steen uit de ruimte die op aarde is gevallen, heet een meteoriet. Tijdens hun tocht door de dampkring worden deze brokken gesteente of ijzer door de wrijving met de atmosfeer erg heet. Het lichtspoor dat hierdoor ontstaat, noem je een meteoor of een vallende ster.

De afstand van de planeet tot de zon heet ook wel de baanstraal.

De baanstalen van planeten kun je ook uitdrukken in de astronomische eenheid (AE). Afgesproken is dat de afstand aarde-zon gelijk is aan 1 AE. De baanstraal van de aarde is dus 1 AE.

De aarde maakt in ongeveer een jaar een rondje om de zon. De tijd die een planeet nodig heeft om een rondje rond de zon te draaien heet de omlooptijd. De snelheid waarmee een planeet beweegt, heet de baansnelheid. 

v = 2 x π x r / T

v = de baansnelheid in meter per seconde (m/s)

r = de baanstraal in meter (m)

T = de omlooptijd in seconde (s)

• 8.2:

De baan van de aarde rond de zon is een zeer goede benadering van een cirkelbaan. Het vlak rond de zon waarin deze cirkelbaan ligt , heet het baanvlak of het eclipticavlak. 

De omlooptijd van de aarde is 365,25 dagen, dus 6 uur te veel. Daarom hebben we eens in de 4 jaar een dag extra, dat noemen we een schrikkeljaar.

De aarde draait om een denkbeeldige as, de aardas. De aardas is de lijn die door de noord- en zuidpool prikt. De aardas staat niet loodrecht op het baanvlak, maar onder een hoek van 23,4 graden. 

Door deze schuine stand van de aardas ontstaan de seizoenen. Voor ons , op het noordelijk halfrond, helt in de zomer de aardas over in de richting van de zon. Hierdoor valt het zonlicht rechter in en legt het een kortere weg af door de atmosfeer. Het is daardoor warmer, de dagen duren langer en de nachten korter. In de winter wijst de aardas op het noordelijk halfrond juist weg van de zon. Zonlicht valt schuiner in, het is hierdoor kouder, de dagen zijn korter en de nachten langer.

De maan draait in ongeveer een maand een rondje om de aarde. De maan zendt zelf geen zichtbaar licht uit, maar reflecteert het licht van de zon. Als de maan zich tussen de aarde en de zon bevindt, verlicht de zon de kant van de maan die je niet ziet. Dit noem je de nieuwe maan. Ongeveer een week later valt er zonlicht op de helft van het voor ons zichtbare deel van de maan. Dit noem je eerste kwartier. Het is volle maan als de zon het gehele zichtbare deel van het oppervlak verlicht. Na het laatste kwartier volgt de volgende nieuwe maan.

Ongeveer een keer per jaar komt de aarde wel tussen de maan en de zon te staan. Er is dan sprake van een maansverduistering. De maan verdwijnt gedurende enkele uren geheel of gedeeltelijk in de schaduw van de aarde.

Omgekeerd komt het ook voor dat de maan precies tussen de zon en de aarde in staat. De maan houdt dan het licht van de zon tegen. Dit heet een zonsverduistering.

De zon en de maan oefenen ook zwaartekracht uit. Die is door de grote afstand zo klein dat je dat meestal niet merkt. De zwaartekracht van de zon en de maan veroorzaken de getijden, oftewel laag- en hoogwater op aarde, ook wel eb en vloed genoemd. De zwaartekracht van de maan op het deel van het aardoppervlak dat zich het dichtst bij de maan bevindt, is iets sterker dan in de kern van de aarde. Omdat het oceaanwater op aarde zich gemakkelijk kan verplaatsen, hoopt zich aan die kant van de aarde water op. 

Aan de andere kant van de aarde, vanaf de maan gezien, is de zwaartekracht van de maan minder sterk dan in de kern. Omdat er dus minder aan het oceaanwater wordt getrokken, ontstaat ook daar een vloedberg. Tussen de vloedbergen in is er juist minder water. Daar is het eb.

Doordat de aarde ronddraait is het overal 2 keer hoogwater en 2 keer laagwater.

Als de vloedbergen van de maan en zon precies samenvallen, is het oceaanwater daar extra hoog, dit noem je springtij.

Je spreekt van doodtij als de lijnen aarde-maan en aarde-zon loodrecht op elkaar staan. Het verschil tussen hoog- en laagwater is dan minimaal.

Voorwerpen die in een baan rond de aarde bewegen, heten satellieten.

• 8.3:

De afstanden in het heelal worden vooral uitgedrukt in lichtjaren. Een lichtjaar is de afstand die licht in 365,25 dagen aflegt. Het licht heeft een snelheid van 3,0 x 10⁸ m/s. 

Sterren kunnen verschillende lichtsterkten hebben. Als de ster helderder is dan zendt hij meer stralingsenergie uit. Hoe heter een ster is, hoe blauwer de kleur van het licht van de ster. 

Alle sterren die je ‘s nachts met het blote oog kunt zien maken deel uit van ons Melkwegstelsel of kortweg de Melkweg. De Melkweg is een sterrenstelsel, een grote groep sterren die bij elkaar horen. Deze sterren vormen samen een platte schijf die rond zijn as in het centrum van de Melkweg draait.

Soms lijkt het alsof sterren in groepjes bij elkaar aan de hemel staan. De oude Grieken meenden in sommige van die groepjes een dier of een mythologische held te herkennen. Dit zijn de sterrenbeelden.

Er zijn veel andere sterrenstelsels in het heelal. Vrijwel alle sterrenstelsels blijken van elkaar af te bewegen. Als je die beweging in gedachten omdraait. Gaat alles weer terug naar een punt. Dat is de basis van de theorie dat het heelal is ontstaan vanuit een punt. Deze theorie heet ook wel de oerknaltheorie. 

Niet alle stelsels bewegen van ons af, er is een uitzondering, het Andromedastelsel. Deze afstand wordt steeds kleiner.

Je kunt goed zien dat er uit bolvormige centrale verdikking enkele armen komen die zich in spiralen om dat centrum winden. De meeste sterren bevinden zich in de spiraalarmen. Sterrenstelsels zoals onze Melkweg hebben een spiraalstructuur. Dit zijn spiraalstelsels. 

Met een gewone telescoop kijk je naar het zichtbare licht van sterren of gaswolken. 

Maar sterren zenden ook straling uit met een andere stralingsenergie. Een speciale telescoop kan ook foto’s maken van de ir- of uv-straling van een ster of een gaswolk. Ook zijn er radiotelescopen die kijken naar de radiogolven die sterren uitzenden.

• 8.4:

Waarschijnlijk hebben bijna alle sterren in de Melkweg minstens een planeet. Dat betekent dat er in ons sterrenstelsel honderden miljarden planeten zijn. Je noemt planeten rond andere sterren exoplaneten. 

Bij de transitmethode wordt continu de lichtsterkte van een ster gemeten. Als die ster een planeet heeft en de baan daarvan vanaf de aarde gezien voor de ster langskomt, zal de planeet eens per omloop tijdelijk een klein stukje van zijn ster afdekken. Je ontvangt dan regelmatig een klein beetje minder licht van de ster. Zo kun je indirect, dus zonder de planeet echt te zien, aantonen dat een ster een planeet heeft.

Een planeet wat op de aarde lijkt moet minstens voldoen aan:

1. Het moet een rotsachtige planeet zijn.
2. Het moet een atmosfeer hebben.
3. Het moet op zo’n afstand van de ster staan dat het er niet te heet en niet te koud is.
4. Het moet een aanzienlijke hoeveelheid water in vloeibare vorm op hun oppervlak hebben.

Als het te warm is dan verdampt het water, maar als het te koud is bevriest het water. Het gebied waarin de temperatuur precies goed is, noem je de bewoonbare zone.