Samenvatting ANW Hoofdstuk 3

Transcriptie

1 Samenvatting ANW Hoofdstuk 3 Samenvatting door een scholier 2417 woorden 14 jaar geleden 7,7 40 keer beoordeeld Vak ANW H3 Blik op oneindig 3.1 Aarde en maan Hoe bepaal je je plaats op aarde? De hoogte van de poolster en de zon aan de hemel kun je gebruiken om zonder kaart en kompas te bepalen op welke breedtegraad je bent. Voor de bepaling van je lengtegraad heb je naast de zonsmiddaghoogte ook een goed werkende klok nodig. Tegenwoordig kun je met GPS je positie aflezen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van satellieten. De vorm van de aarde Griekse geleerden deden waarnemingen over de vorm van de aarde en kwamen tot de volgende verklaringen waarom de aarde bolvormig is: 1. Van schepen zie je eerst het topje van de mast, pas later de romp. Het lijkt wel of het zeeoppervlak bol staat. (Aratosthenes) 2. De aarde werpt een gebogen schaduw op de maan bij een maansverduistering. (Aristoteles) 3. Als de zon op het middaguur op een bepaalde plaats loodrecht boven je staat dan maakt de zon op een plek ten noorden en ten zuiden van die plaats op hetzelfde moment wel een schaduw. (Aratosthenes) Lengte en breedte Ontdekkingsreizigers en handelsfirma s als de Verenigde Oost-Indische Compagnie (VOC) behoefte aan een goed systeem om hun plaats op de aardbol te bepalen. De plaatsbepaling werd gebaseerd op de dagelijkse draaiing van de aarde. Plaatsbepaling De aardbol draait in 24 uur om een as die in het noorden naar de poolster wijst: de aardas. Een denkbeeldig vlak dat haaks op deze as staat en door het midden van de aarde gaat, snijdt het aardoppervlak aan de evenaar. Als je precies op de noordpool staat, staat de Poolster recht boven je hoofd. Als je op de evenaar staat, dan zie je de Poolster op de horizon. De hoogte van de Poolster is een maat voor je positie tussen de evenaar en de pool. Je hebt dan je breedtegraad bepaalt. Die ligt op het noordelijk halfrond tussen 0 en 90 graden. De evenaar is de langste breedtecirkel. De breedtegraad Pagina 1 van 7

2 bepaalt de dagelijkse zonshoogte. Om je plaats te bepalen moet je ook de lengtegraad weten door te bepalen op welke meridiaan je staat. Dat zijn denkbeeldige cirkels die van pool tot pool over de aarde lopen. De meridiaan waarop de sterrenwacht van het Engelse Greenwich ligt is de nulmeridiaan (Greenwichmeridiaan). Door elke graad van die cirkel loopt één lengtegraad van de zuidpool naar de noordpool. Dit zijn er in totaal 360: 180 op het westelijk halfrond en 180 op het oostelijk halfrond. De lengtegraad bepaalt de tijd. Een tijdverschil van één uur staat voor 15 lengtegraden. GPS Het GPS-systeem bestaat uit: satellieten die elk apart signaal uitzenden, een ontvanger die het signaal opvangt, een computer die uit minstens drie signalen de positie berekent en eventueel met ingebouwde kaarten een route uitzet. Voorbeelden van GPS-systemen zijn: navigatie en boordcomputers in een vliegtuig. Welke gevolgen hebben de bewegingen van aarde en maan? Door de beweging van de aarde rond de zon ontstaan seizoenen. Door de beweging van de aarde om zijn as ontstaat dag en nacht. Door de beweging van de maan rond de aarde ontstaat eb en vloed. Jaar en seizoen Stonehenge was waarschijnlijk gebouwd voor het bijhouden van het verloop van de seizoenen. In bron 3.5 wordt uitgelegd hoe de seizoenen ontstaan. Stonehenge is een soort kalender, een hulpmiddel om het jaar in te delen. Onze kalender is gebaseerd op de jaarlijkse beweging van de aarde om de zon en heet daarom een zonnekalender. Er gaan 365,25 dagen in een jaar. Om de vierjaar heb je een schrikkeljaar. Dan krijg je een dag erbij: 29 februari. De maan Je hebt ook maankalenders, zoals de islamitische kalender. Die is gebaseerd op de beweging van de maan. In ongeveer een maand draait de maan om de aarde. Afhankelijk van hoe zon, aarde en maan t.o.v. elkaar staan, zien wij een bepaald deel van de maan verlicht. Dit zijn de schijngestalten. Gravitatiekracht In de 17e eeuw ontdekte Sir Isaac Newton de kracht die de regelmatige bewegingen van aarde en maan verklaart: de gravitatiekracht, een aantrekkende kracht tussen voorwerpen met massa. De gravitatiekracht van de zon houdt de aarde in zijn baan. De maan blijft in zijn baan door de gravitatiekracht van de aarde. Omgekeerd zorgt de gravitatiekracht van de man voor de getijden op aarde. Ook de zon speelt een rol, maar het invloed is ongeveer een kwart van die van de maan. Er zijn twee soorten getijden: Springtij zon en maan werken samen en zorgen dat het water extra hoog komt en extra diep daalt. Doodtij zon en maan werken elkaar tegen. 3.2 Ruimtevaart en onderzoek Pagina 2 van 7

3 Hoe reis je in de ruimte? De raket is een vervoermiddel in de ruimte. Het bemande ruimtevaartuig of de onbemande satelliet is de lading. Stroom krijg je via zonnepanelen en de positie kan worden aangepast met stuurraketjes. Met isolatiedekens en koel- en verwarmingselementen worden kou en warmte verdeeld. Van vuurpijl tot raket Het buskrijt is een Chinese uitvinding die gebruikt werd in vuurpijlen om de vijand dop afstand mee te bestoken. Bij een vuurpij; verbrandt het kruit met zuurstof tot een heet gasmengsel. Het spuit naar beneden, waardoor de pijl omhoog gaat. Moderne raketten werken ook zo en zijn nodig om in de ruimte te komen. Ze zorgen voor de hoge snelheid die nodig is om aan de gravitatiekracht van de aarde te kunnen ontsnappen. Nuttig gebruik van de ruimte De Rus Yuri Gagarin was op 12 april 1961 de eerste mens die werkelijk in de ruimte reisde. Je kunt in de ruimte de aarde goed overzien en allerlei weersontwikkelingen volgen. Je kunt ook een zend- en ontvangstinstallatie in de ruimte brengen, zodat je met elkaar ongehinderd kunt communiceren. Ruimtevaart is dus ook belangrijk voor telecommunicatie. Satelliet Een onbemande satelliet bestaat uit een doos waarin apparatuur zit, zoals camera s, meetinstrumenten, een zend- en ontvangstinstallatie voor telecommunicatiedoeleinden, en communicatieapparatuur voor gegevensuitwisseling. Omloopbaan Satellieten draaien door de gravitatiekracht van de aarde in een omloopbaan rond de aarde, net als de maan. De raket geeft een satelliet zoveel voorwaartse snelheid dat hij voorduren om de aarde heen valt in plaats van erop. Op zo n 300 tot 600 kilometer hoogte is die voorwaartse snelheid bijna 9km/s. Eén omloop duurt dan ongeveer 100 minuten. Een astronaut merkt daar niets van, omdat hij zelf even meevalt om de aarde. Hij is t.o.v. de shuttle gewichtloos en kan daardoor zweven. Hoe hoger je komt, hoe hoger de omlooptijd. Arthur Clark ontdekte dat een satelliet op km hoogte boven de evenaar precies 24 uur nodig heeft voor één omloop rond de aarde. De speciale baan heet de geostationaire baan. De snelheid van zon baan is km/uur. Hoe onderzoek je het heelal? De ruimte wordt vanaf de aarde onderzocht met verschillende soorten telescopen, die naast beelden ook straling uit het heelal ontvangen en in beelden omzetten. Sinds de jaren 90 draait rond de aarde ook de Hubble Space Telescoop, die ongehinderd door de atmosfeer waarnemingen doet. Sterrenkijkers Galileo Galilei was de eerste die een telescoop op de hemel. Hij ontdekte de ene na de andere. Ze hadden Pagina 3 van 7

4 tot gevolg dat overal grote telescopen werden gebouwd en sterrenwachten verrezen waardoor de kennis over zon, maan, planeten en sterren enorm groeide. Alleen hadden telescopen op aarde beperkingen, die ruimtetelescopen niet hebben. Enkele nadelen: Het kan bewolkt zijn Overdag onbruikbaar vanwege daglicht De atmosfeer houdt de meeste straling tegen. Ruimtetelescopen Sterrenkundigen kijken niet alleen naar zichtbaar licht maar ook naar andere straling die veel informatie opleveren. Sommige objecten zijn zelfs onzichtbaar in gewoon licht. De bekenste ruimtetelescoop is de Hubble Space Telescope. Deze draait om een lage baan om de aarde. 3.3 Het zonnestelsel Wat draait er om de zon? Om de zon draaien planeten, planetoïden en kometen. Planeten en planetoïden Omdat de aarde om de zon zie je in de loop van het jaar steeds andere sterrenbeelden. Maar Griekse astrologen merkten duizenden jaren geleden met het blote oog al op dat vijf sterren dat ze niet draaiden om de hemelpool. Zij dwalen langs de hemel. Ze noemden deze dwaalsterren planetes. Daar komt ons woord planeet vandaan. Ze werden genoemd naar de goden Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus. Het waren geen sterren, maar koude bollen van gas of van rotsachtig materiaal. Zij zenden zelf geen licht uit, maar weerkaatsen het zonlicht. Kometen, meteoren en meteorieten Edmund Halley, vriend van Isaac Newton, was een groot wetenschapper. Hij vond het opvallend dat sommige kometen met enige regelmaat leken te verschijnen. Met hulp van Newton berekende hij die baan en voorspelde dat de komeet in 1758 weer zou verschijnen. En de voorspelling kwam uit. De terugkeer van de komeet duidde op een regelmatige baan om de zon. Dit ondersteunde de gravitatietheorie van Newton. Maar toen was Halley al 16 jaar dood, maar werd door de ontdekking alsnog onsterfelijk. De komeet heet nu Komeet Halley. Vrijwel direct daarna kwam men erachter dat ook veel eerdere verschijningen van deze komeet waren opgetekend. Er zijn inmiddels honderden kometen bekend. Ze zijn enkele kilometers groot en bestaan uit stof en ijs. We zien soms stofbuizen trekken en zien de stofjes als vallende sterren of meteoren in de atmosfeer verbranden. Dit komt omdat in de buur van de zon het ijs verdampt en vormt het gas een staart. Als grote brokstukken, zoals splinters van planetoïden, in de dampkring terecht komen, zie je een vuurbol en deze kan op de aarde neerkomen: een meteoriet. Hoe is het zonnestelsel ontstaan? Pagina 4 van 7

5 Volgens de natuurwetenschap is het zonnestelsel ontstaan uit een zich samentrekkende oerwolk van gas en stof. De zon ontstond in het centrum en zendt door kernfusie straling uit. Daarbuiten ontstonden planeten en manen door samenklonterende materie. Scheppingsverhalen Iedere godsdienst heeft verhalen over hoe het heelal en de aarde zijn ontstaan. Natuurwetenschap probeert op basis van natuurkrachten en principes te verklaren hoe het zonnestelsel kan zijn ontstaan. Uit vele foto s van planeten probeert men een samenhangend beeld of maken te maken van hoe ons planetenstelsel, de aarde en misschien wel het leven op aarde is ontstaan. Dat beeld is het scheppingsverhaal van de natuurwetenschap. Opmerkelijke eigenschappen Alle planeten en planetoïden draaien in dezelfde richting. Overal in het zonnestelsel zijn rotsachtige hemellichamen bedekt met inslagkrater. Dichtbij de zon zijn kleine rotsachtige planeten, verder weg zijn grotere gasplaneten. Binnenplaneten: Mercurius, Venus, Aarde, Mars Buitenplaneten: Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, Pluto. De binnenplaneten bestaan uit rotsachtig materiaal, de buitenplaneten uit lichtere gassen die verder van de zon werden geblazen. Het zijn dit soort aanwijzingen die leidden tot een theorie waarin ons zonnestelsel ontstaan is uit een oerwolk van gas en stof. 3.4 Oneindig heelal Hoe bepaal je de afstand tot de sterren? Voor afstanden tot maximaal 1000 lichtjaar kun je de parallaxmethode gebruiken. Voor grotere afstanden zijn andere methoden nodig. Het licht van een ster wordt 4x zo zwak als de ster 2x zo ver weg staat. Sterrenbeelden Tot in de 16 eeuw dachten mensen dat de sterren als lichtpuntjes aan de binnenkant van een bol zaten. Alle sterren stonden voor hen op dezelfde afstand en vormden daar sterrenbeelden. Die bestaan uit patronen van heldere en zwakkere sterren waarin afbeeldingen zijn van goden, dieren en voorwerpen. Veel namen van sterrenbeelden zijn afkomstig van de Griekse mythologie. Bekend zijn de Grote Beer het steelpannetje- en het sterrenbeeld Cassiopeia. Andere sterrenbeelden zoals de Vissen, Ram, Waterman en Leeuw horen tot de dierenriem. Ze liggen rond de ecliptica. Dat is de denkbeeldige lijn waarlangs - vanaf de aarde gezien- de zon in de loop van het jaar langs de hemel trekt. Sommige mensen hechten waarde aan astrologie. Ze denken dat de stand van hemellichamen tijdens de geboorte hun karakter en levensloop beïnvloedt. Daarom lezen ze een horoscoop waarin voorspellingen staan waar ze hun voordeel mee denken te kunnen doen. Pagina 5 van 7

6 De parallaxmethode Door de jaarlijkse beweging van de aarde in de baan om de zon zien we nabije sterren een beetje heen en weer schuiven t.o.v. de verder weg gelegen sterren in de achtergrond. De mate waarin dat gebeurt, de verschuivinghoek of parallax, wordt kleiner als de afstand groter wordt. Uit de heel kleine jaarlijks verschuiving aan de hemel als gevolg van de beweging van de aarde om de zon blijkt dat de dichtstbijzijnde ster op 4,0 x 1013 km afstand staat. Omdat het onhandig groot getal is, gebruiken sterrenkundigen een andere eenheid dan de kilometer: het lichtjaar. Een lichtjaar is de afstand die het licht in één jaar aflegt met de lichtsnelheid ( km/s). De dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, staat ongeveer 4,2 lichtjaar ver weg. Het licht van die ster doet er dus 4,2 jaar over om ons te bereiken. Met de parallaxmethode zijn afstanden bepaald tot maximaal ongeveer 1000 lichtjaar. Hoe weet je dat het heelal uitdijt? Hubble ontdekte dat je uit de spectra van sterrenstelsels kunt afleiden met welke snelheid deze sterrenstelsel van ons af bewegen. Hij ontdekte ook: hoe groter de snelheid van zo n sterrenstelsel hoe verder het van ons afstaat. Dit is de Hubble-relatie. Hij leidde daaruit af dat het heelal zo n 13,7 miljard jaar geleden moet zijn begonnen met uitdijen, na de oerknal of Big Bang. Sterrenstelsels In bron 3.27 zie je het melkwegstelsel, dat op heldere, maanloze avonden ook zelf als een zwak oplichtende band aan de hemel kunt zien. De zon bevindt zich in de buitengebieden van de grote platte sterrenschijf met een bult in het midden. Er staan meer dan 100 miljard sterren in dit stelsel. Op maanloze nachten kun je in het sterrenbeeld Andromeda met het blote oog een heel wazig vlekje zien dat niet tot het melkwegstelsel behoort. Met een verrekijker zijn nog meer van die vlekjes te zien. Om verwarring te voorkomen gaf de Fransman Charles Messier nummers aan deze honderden neveltjes. Die in Andromeda kreeg het nummer M31 (bron 3.28). De steenrijke wilde het raadsel van dit soort neveltjes oplossen en liet een gigantische telescoop bouwen met twee 4000 kilo zware spiegels van bijna 2 meter doorsnee. Deze toonde aan dat ver weg in het heelal andere sterrenstelsels lagen. Afstand tot M31 Hubble ontdekte bij de gemaakte foto s van de sterren dat ze op een regelmatige manier in helderheid wisselden. Hij realiseerde zich dat dit patroon ook voorkwam bij andere sterren in de Melkweg waarvan hij de afstand kende. Als het dezelfde soort sterren zouden zijn, kon hij uit het verschil in helderheid tussen de M31-sterren en de vergelijkbare sterren in het melkwegstelsel de afstand tot M3 bepalen. Uitdijing en oerknal Hubble ontdekte ook dat de snelheid van de sterrenstelsels groter werd naarmate de afstand groter was. Dit verband tussen afstand en snelheid heet nu de Hubble-relatie. Pagina 6 van 7

7 Spectroscopie: wit licht met een prisma splitsen in straling met verschillende golflengten. De spectraallijnen geven informatie over de samenstelling van sterren en gaswolken. Uit de spectra van het licht van sterrenstelsels kan worden berekend hoe snel dit sterrenstelsel zich van ons af beweegt. De verschuiving van kenmerkende lijnen is hierbij een maat voor de snelheid waarmee de bron beweegt. Een verschuiving naar de infrarode kant betekent dat de bron van ons vandaan beweegt. Pagina 7 van 7