Werkstuk Natuurkunde Kometen

Transcriptie

1 Werkstuk Natuurkunde Kometen Werkstuk door een scholier 2371 woorden 21 mei ,9 147 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Inleiding Ik ben niet aan dit onderwerp gekomen omdat het mij leuk leek, of interessant leek maar omdat ik gewoon snel een onderwerp moest hebben. Ik wilde mijn werkstuk eerst ergens anders over houden, maar dat kon niet. Toen heb ik snel een ander onderwerp moeten kiezen en dit werd dus kometen. Nu ben ik blij dat ik dit onderwerp gekozen heb. Want toen ik in de bieb en op internet ben gaan zoeken naar informatie over kometen kwam ik er achter dat ik het eigenlijk allemaal erg interessant vond. De informatie die ik gevonden heb probeer ik goed te verwerken in mijn werkstuk. Ik denk dat het de bedoeling is om allerlei dingen te leren van dit werkstuk. Dit zal zeker gaan lukken want ik ben net begonnen en heb al van alles geleerd. Ik zou zelf graag wel eens een komeet willen zien maar ik heb er nog nooit een gezien. Dus ik dacht bij mezelf, als je kunt uitrekenen wanneer de komeet Halley voorbij komt dan kijk ik dan gewoon. Maar toen ik zag wanneer die voor het laatst voorbij was gekomen was ik meteen wat minder enthousiast. In 1986, dan moet ik wachten tot ik 76 ben, tot ik hem zie! 1. Wat zijn kometen? Kometen behoren net als de planeten tot het zonnestelsel. Kometen zijn kleine onregelmatig gevormde lichamen die zichtbaar worden als ze in de nabijheid van de zon komen. Ze zijn meestal enkele kilometers in diameter, en ze zijn erg donker van kleur. Men beschouwt kometen als de restanten van de oerwolk waaruit ons zonnestelsel is ontstaan. (1.3, blz. 5) Kometen zijn vaak slechts zichtbaar als een zwak nevelachtig object tussen de sterren. Langzaam bewegen ze zich ten opzichte van de sterrenachtergrond en ze veranderen geleidelijk in helderheid. Eigenlijk vormt de staart het meest spectaculaire onderdeel van een komeet. In een enkel geval kan een komeet voldoende helder worden om met een verrekijker of met het blote oog te kunnen zien. In tegenstelling tot de andere kleine hemellichamen van ons zonnestelsel, kennen we de kometen al sinds de oudheid, maar hier vertel ik later nog over. Sinds ongeveer 1950 worden de kometen vergeleken met grote vuile sneeuwballen. 1.1 De samenstelling van kometen: Kometen zijn in feite grote brokken ijs bestaande o.a. uit bevroren: - CO(koolstofmonoxide) - CO2(koolstofdioxide) - H2O(water) Pagina 1 van 5

2 - NH3(amoniak) - CH4(methaan) Gemengd tussen deze ijsbrokken zitten silicaatkorrels(kiezelzuur zout), koolstof en zelfs wat samengestelde koolstofverbindingen. 1.2 De onderdelen van een komeet: Men kan bij een komeet als die in de omgeving van de zon is de volgende onderdelen onderscheiden(zie figuur2): 1. De kern of nucleus is in feite de komeet zoals ze op grote afstand van de zon eruitziet. Dit is in feite de vuile sneeuwbal. Die vuile sneeuwbal heeft een grootte van enkele kilometers tot maximaal enkele honderden kilometers. 2. De waterstofwolk (Hydrogen Corona) is een enorme(miljoenen kilometers in diameter) maar zeer ijle wolk van neutrale waterstof rondom de kern. 3. De wolk gas rond de kern noemen we de coma. Die coma ontstaat als het ijs in de korst van de komeet smelt. Dus hoe dichter je bij de zon zit hoe groter de coma. Deze ijle wolk kan veel details bevatten, zoals donkere vlekken, jets of steamers. Jets en steamers zijn een soort fonteinen die ontstaan als de druk in de komeetkern zo sterk is dat het gas eruit spuit. 4. De gasstaart(gas Tail) ontstaat door verdampt ijs dat onder invloed van de zonnewind wordt losgerukt. Deze staart wijst recht van de zon weg, want door de zonnewind wordt deze als het ware naar achter geblazen. De komeetstaart is dus altijd van de zon afgekeerd, ook wanneer de komeet van de zon af beweegt. De staart gaat dan voor de komeet uit. 5. De stofstaart(dust Tail) bestaat uit stof en gruiskorreltjes, die natuurlijk zwaarder zijn dan het gas uit de gasstaart. De stofstaart vormt zich nadat de gasstaart al goed is ontwikkeld en de bovenste laag ijzig materiaal al verdampt is. Die staart kan in totaal wel 100 miljoen kilometer bereiken. 6. Soms kan men ook een zogenaamde antistaart waarnemen. Dit is een staart die in tegengestelde richting schijnt te wijzen dan de normale staart, dus naar de zon toe. Deze staart kan worden waargenomen als we ons in het baanvlak van de komeet bevinden door een perspectiefeffect(vanuit een bepaald punt). Als de komeet langs de zon is gepasseerd, heeft ze langs haar baan stofdeeltjes achtergelaten. Als de komeet dan ergens tussen ons en de zon staat, dan verlicht de zon het stof dat de komeet langs de andere kant van haar baan heeft achtergelaten, waardoor dit verlichte stof vanuit de komeet schijnt te vertrekken. Dit verschijnsel is zeer zeldzaam, omdat de omstandigheden redelijk bijzonder moeten zijn eer dit verschijnsel zich voordoet. 1.3 Waar komen kometen vandaan? De kometen zijn afkomstig uit een bolvormige wolk van zeer grote afmetingen( straal ca maal de afstand aarde-zon) om ons zonnestelsel. Uit het aantal kometen dat jaarlijks nabij zon en aarde komt, kan men schatten hoe groot het totale aantal kometen in de wolk is: ca. 10 tot de macht 13. Volgens de theorie die de Nederlandse astronoom Jan Hendrik Oort heeft opgesteld is de wolk vermoedelijk lang geleden ontstaan ten gevolge van de storende invloeden van vooral Uranus en Neptunus. Men noemt dit dan ook wel de Oortwolk. Alle zichtbare kometen zijn oorspronkelijk uit deze wolk afkomstig en zijn van daaruit in de richting van de aarde gekomen door de storende krachten van de naburige sterren en planeten. 2. De banen van kometen Pagina 2 van 5

3 De meeste kometen hebben heel langgerekte banen die vaak nog ver voorbij de baan van Pluto(de buitenste planeet van ons zonnestelsel) komen. We zien ze dus meestal heel even en dan verdwijnen ze voor duizenden jaren. Het grootste deel van hun tijd brengen kometen dus ver van de zon door. We onderscheiden twee soorten kometen, periodieke en niet-periodieke kometen. De periodieke kometen, maken onder invloed van de planeten, met name Jupiter, elliptische(langwerpig rond) banen rond de zon(zie figuur4). Een komeet waarvan de periode korter is dan 200 jaar is kortperiodiek. Zo n komeet verliest, telkens als ze in de buurt van de zon komt, ongeveer één procent van het ijs in haar kern. Na een honderdtal omlopen is de komeet opgebruikt: al het ijs is weg en er blijft alleen nog een verzameling steentjes en brokstukjes over. Deze blijven nog lange tijd de baan van de vroegere komeet volgen, maar ze worden verspreid over de volledige baan. Hierdoor ontstaan meteoorzwermen. Soms gaat de aarde door de baan van zo n meteoorzwerm, door wrijving trekken ze dan een lichtspoor. Het bekendste voorbeeld daar van zijn de jaarlijks terugkomende Perseïden. 3. Fragmentatie van kometen Bij een passage langs de zon verliest een komeet dus erg veel materie, waardoor een zekere slijtage(fragmentatie) optreedt. Zo is de kortperiodieke komeet Encke bijna volledig uitgeblust. Kometen zijn ook redelijk broos, en zo kan een komeet zelfs volledig verbrokkelen. Hoe dat in zijn werk gaat ga ik nu proberen te vertellen. Een lichaam wordt in feite samengehouden door twee krachten, namelijk de zwaartekracht en de inwendige stevigheid. De zwaartekracht trekt alle massa van een lichaam naar het massamiddelpunt of zwaartepunt. Deze zwaartekracht werkt samen met elektromagnetische krachten in en tussen de moleculen om een lichaam samen te houden. Als nu bijvoorbeeld een komeet die door die krachten wordt samengehouden en in de buurt komt van een planeet als bijv. Jupiter, dan zal de onderlinge zwaartekracht tussen de komeet Jupiter voor een extra kracht zorgen. Nu is de kracht op het punt van de komeet dat het verst van Jupiter ligt kleiner dan de kracht op het punt dat het dichtst bij Jupiter ligt. Nu is dat verschil maar klein, maar zoals ik eerder heb verteld is een komeet heel broos en na een tijdje begint de komeet te breken in brokken. De komeet Shoemaker-Levy 9 die dit was overkomen draait al sinds 1929 in een baan rond Jupiter, en eerst ontstonden er barstjes, die telkens maar groter en groter werden tot er uiteindelijk een zwerm van meer dan 20 komeetkernen op Jupiter insloeg. Twee inslagen van brokstukken zijn in het midden te zien zijn als donkere vlekken(figuur5). 4. Verschillende kometen 4.1 De komeet Halley De bekendste komeet is toch wel de komeet Halley(figuur6). De Engelse sterrenkundige Edmund Halley vermoedde dat de komeetverschijningen in 1531,1607 en 1682 door één en dezelfde komeet veroorzaakt werden, wat inderdaad het geval bleek te zijn. Hij voorspelde dat ze in 1758 zou terugkeren. In 1758 was er inderdaad een komeet zichtbaar, Halley was ondertussen overleden. De baan van de komeet is sterk elliptisch, de omlooptijd is 76 jaar. De komeet Halley is waargenomen vanaf 250 v. Chr. En sinds 87 v. Chr. Is de komeet 28 keer verschenen, het laatst in De dichtheid van de kern van Halley is zeer laag: ongeveer 0.1 mg/cm3 wat er op wijst dat ze waarschijnlijk heel poreus(veel goed zichtbare poriën hebben) is. Halley is een unieke komeet omdat zij tegelijkertijd groot en actief is en een duidelijk te volgen baan heeft. Komeet Halley zal terugkeren in het jaar Pagina 3 van 5

4 4.2 De Hale-Bopp Nog geen jaar na de verschijning van de prachtige komeet Hyakutake in 1996, werd de wereld opnieuw verrast door een, ditmaal nog grotere en heldere komeet; Hale-Bopp. Miljoenen mensen over de hele wereld staarden naar de hemel en zagen de 'komeet van de eeuw'. Ook zaten talloze (astro)fotografen achter hun fototoestel, wat miljoenen foto's opleverde. Het resultaat mag er wezen(figuur7). De blauwe sliert is de gasstaart. 5. Weetjes over komeetjes 5.1 Kometen vroeger In de oudste tijden zagen mensen in kometen vaak een één of ander voorteken. De Grieken beschouwden ze kometen als een teken van rampen, de Chinezen noemden kometen bezemsterren, ze dachten dat ze gevraagd werden het oude op te ruimen en het nieuwe aan te kondigen. Vele keren is het einde van de wereld voorspeld als er een heldere komeet verscheen. 5.2 Kometen op aarde Niet helemaal onterecht dachten mensen vaak dat de wereld verging als ze een komeet zagen, want wanneer een komeet op aarde neerstort, kan ze een ramp veroorzaken. Waarschijnlijk is er in 1908 in Toengoeska in Siberië een deel van de komeet Encke neergestort. In een straal van dertig km werden alle bomen omvergeblazen door de kracht van de explosie. Als er een hele komeet kern zou inslaan zouden de gevolgen veel ernstiger zijn. Men vermoedt dat de dinosaurussen zeventig miljoen jaar geleden uitgestorven zijn na een dergelijke catastrofe. 5.3 Theorieën over kometen Er zijn theorieën die zeggen dat het leven op aarde zonder komeetinslagen niet mogelijk zou zijn geweest. Volgens die theorieën zijn kometen verantwoordelijk voor de oceanen. Zware inslagen hebben diepe gaten geslagen, en het water komt rechtstreeks van de komeet. Ook herkennen we elementen die op aarde zeer belangrijk zijn: koolstof, zuurstof, stikstof en waterstof. Maar aan de andere kant: hoeveel elementen zijn er niet belangrijk en deze elementen komen ook op andere plekken in het heelal voor. 5.4 De NKV(Nederlandse Kometen Vereniging) Het is echt waar, er bestaat een kometen vereniging. Ze hebben een eigen internet site: Op deze site kun je natuurlijk alles vinden over kometen. Maar je kunt er ook lezen hoe je zelf nieuwe kometen kunt ontdekken. De leden van NKV zelf houden zich bezig met het waarnemen en fotograferen van kometen. Met name voor het verrichten van helderheidschattingen is er veel aandacht. Maar ook het berekenen van komeetbanen, het verzamelen en analyseren van de waarnemingen en het publiceren over de waarnemingen en de resultaten behoren tot de activiteiten. Je kunt ook zelf lid worden van de NKV, dat kost f27, 50 per jaar. Samenvatting Wat zijn kometen? Kometen behoren ook tot het zonnestelsel. Zijn enkele kilometers in diameter. Kometen zijn alleen zichtbaar als ze dicht bij de zon komen. We kennen kometen al sinds de oudheid. We noemen ze ook wel vuile sneeuwballen. Kometen bestaan uit bevroren: - CO(koolstofmonoxide) - CO2(koolstofdioxide) - H20(water) Pagina 4 van 5

5 - NH3(amoniak) - CH4(methaan Ook zitten en silicaatkorrels, koolstof en samengestelde koolstofverbindingen in. Onderdelen van een komeet zijn: 1. De kern, nucleus ofwel de vuile sneeuwbal. 2. De waterstofwolk, Hydrogen Corona. 3. De coma, wolk gas rond de kern, bevat soms jets of steamers. 4. De gasstaart, verdampt ijs. Wijst van de zon weg. 5. De stofstaart, stof en gruiskorreltjes. 6. Soms ook een antistaart, lijkt in tegengestelde richting te schijnen. Kometen zijn afkomstig uit de Oortwolk. Theorie is opgesteld door Nederlandse astronoom Jan Hendrik Oort. De banen van kometen Meeste kometen hebben langgerekte banen. Twee soorten kometen, periodieke en niet-periodieke. Periodieke maken banen rond de zon. Een Komeet waarvan periode korter dan 200 jaar is kortperiodiek. Komeet verandert in verloop van tijd in een meteoorzwerm. Komen die bij de aarde dan trekken ze een lichtspoor. Fragmentatie van kometen Komeet verliest veel materie bij passage langs de zon. Komeet wordt samengehouden door twee krachten, zwaartekracht en inwendige stevigheid. Zwaartekracht werkt samen met elektromagnetische kracht. Als een komeet bij bijv. Jupiter komt laat de onderlinge kracht de komeet barsten. De komeet Shoemaker-Levy 9 is op die manier ingeslagen op Jupiter. Verschillende kometen Bekendste komeet is komeet Halley. Komeet Halley komt elke 76 jaar voorbij. Dichtheid van komeet Halley is zeer laag: 0.1 mg/cm3. Halley is een unieke komeet. Hij keert terug in De Hale-Bopp was in 1997 een prachtige verschijning. Mensen noemen hem ook wel de komeet van de eeuw. Weetjes over komeetjes In de oudste tijden zagen mensen kometen als voorteken. Vele keren dachten mensen dat de wereld verging als er een komeet kwam. Als een komeet op de aarde inslaat kan er een ramp ontstaan. Waarschijnlijk zijn dinosaurussen zo uitgestorven. Sommige theorieën zeggen dat leven op aarde niet mogelijk was zonder kometen. Veel elementen die een komeet bevat zijn belangrijk voor ons. Maar veel elementen zijn ook onbelangrijk en deze komen ook op andere plekken in het heelal voor. Er bestaan een kometen vereniging: NKV(Nederlandse Kometen Vereniging). Je kunt zelf ook lid worden hiervan. Je kunt ook hun site bezoeken. Pagina 5 van 5