Werkstuk Natuurkunde Heelal

Transcriptie

1 Werkstuk Natuurkunde Heelal Werkstuk door een scholier 3031 woorden 15 jaar geleden 6,3 115 keer beoordeeld Vak Natuurkunde Hoofdstuk 1 Het begin. Het begon met een Oerknal Alles is begonnen met een grote knal. Vóór die knal was er niets. Geen ruimte, sterren, planeten, helemaal niets. Die knal wordt de Oerknal genoemd. Ongeveer 15 miljard jaar ( ) geleden vond die knal plaats. Uit die grote knal zijn sterrenstelsels ontstaan. En sterren. En planeten, zoals de aarde. Ons zonnestelsel is ontstaan uit een ronddraaiende gaswolk. In het midden van die gaswolk werd de zon geboren. Aan de randen ontstonden de planeten. Kleine deeltjes uit de gaswolk plakten samen. Als een soort stofzuiger werden meer deeltjes opgeveegd. Na een heel lange tijd ontstonden zo de planeten. De aarde was in die tijd nog vloeibaar. Langzaam koelde de aarde af en stolde. Net als kaarsvet. En toen heeft het nog heel lang geduurd voordat er mensen rondliepen. Een heel lange tijd Vijftien miljard jaar is een heel lange tijd. Moeilijk om je voor te stellen hoe lang. Daarom gaan we de leeftijd van het heelal vergelijken met een jaar. De Oerknal vond dan plaats op 1 januari om 's nachts. In maart worden de eerste sterrenstelsels gevormd. In april wordt ons eigen Melkwegstelsel geboren. De zon bestaat nog niet. In september wordt pas ons eigen zonnestelsel gevormd. Eind november komen in de oceanen op aarde de eerste levende wezentjes voor. De dinosaurussen sterven op 30 december uit door een inslag van een komeet. Pas op 31 december, om vier minuten voor twaalf, komt de mens op aarde. Dat is in vergelijking met de sterrenstelsels dus pas sinds heel kort. De aarde beweegt en draait Onze aarde is één van de 9 planeten die rond de zon draaien. Om één keer rond te gaan, heeft de aarde één jaar nodig. We bewegen met 30 kilometer per seconde rond de zon. De aarde draait ook nog eens zelf rond, net als een tol. In 24 uur één rondje. Op het deel dat naar de zon is gericht, is het dag. De andere kant van de aarde zit in de schaduw, daar is het nacht. Doordat de aarde ronddraait, lijkt het alsof de zon beweegt. Hij komt in het oosten op en gaat in het Pagina 1 van 7

2 westen onder. In werkelijkheid blijft de zon op één plek. Ook de sterren lijken 's nachts van oost naar west te bewegen. Je ziet dit niet al na een paar minuten. Maar als je goed kijkt waar een ster staat en je kijkt een uurtje later weer, dan zie je duidelijk dat hij 'verschoven' is. Ook dat komt doordat de aarde om haar as draait. Zonnestelsels en sterrenstelsels De aarde is een planeet. Rond de aarde beweegt de maan. Samen draaien zij rond de zon. De aarde is niet de enige planeet die rond onze zon draait. Nog acht andere planeten doen dat ook. Onze zon is een ster. Hij geeft licht en warmte. De zon met de negen planeten en al de manen noemen we het zonnestelsel. De zon is niet alleen. Hij staat samen met miljarden andere sterren bij elkaar in een sterrenstelsel, het Melkwegstelsel. Dat is een soort platte pannenkoek. Ons Melkwegstelsel is niet het enige sterrenstelsel. Overal in het heelal vind je groepjes van sterrenstelsels. Deze groepjes noemen we clusters. En al deze clusters samen lijken een beetje op hele grote zeepbellen. De randen van de zeepbellen zijn dan de clusters van sterrenstelsels. Daartussen is het eigenlijk heel leeg. Hoofdstuk 2 Zon, Aarde en Maan. 2.1 DE ZON De zon is ongeveer 4600 miljoen jaar oud! Dat is 10 keer zo oud als de eerste planten op het land, 2300 keer zo oud als de mensheid en 39 miljoen keer zo oud als de oudste mens ter wereld. De zon is de ster die het dichts bij de aarde staat. En staat model voor de meeste van vele andere sterren. Onze ster bestaat voor 80% uit waterstof en 20% helium. In het centrum van deze reusachtige gasbol, met een diameter van 100x die van de aarde, vinden kernreacties plaats. De energie hiervan bereikt in de vorm van warmte en licht het oppervlak van de zon. De temperatuur van de zon neemt van 10 miljoen graden Celsius in het centrum af tot 6000 graden Celsius aan het oppervlak, de temperatuur van een witgele vlam, vandaar de kleur van de zon. De zon behoort tot een groep sterren die astronomen Gele dwergen noemen. Vergeleken met andere Sterren is de zon slechts middelgroot. De sterren die we superreuzen noemen, hebben een diameter die 1000 keer groter is dan die van de zon. Wetenschappers denken dat meer dan 3000 miljoen jaar geleden de eerste levensvormen op de aarde verschenen. Zonder zonne-energie zou er geen leven mogelijk zijn. Het lichaam gebruikt zonlicht om vitamine D te maken. We ademen vaak dieper en gelijkmatiger wanneer we in de zon zitten Hierdoor kunnen we tot rust komen. Met warm weer verbetert de bloedsomloop, omdat de bloedsvaten zich verwijderen. Delen van het lichaam werken dan beter. Mensen in tropische landen lopen minder kans op een hartaanval dan mensen in koude gebieden. Wetenschappers denken dat dit onder anderen komt doordat ze meer zonlicht krijgen. Nog een weetje: oude volken richten monumenten op voor de zon. Met dommige daarvan kon je zien hoe laat het was. De Inka s ontwierpen een zonnekalender die uit 12 maanden bestond, overeenkomstig de stand van de zon aan de hemel. 2.2 AARDE De aarde zou als zij geen hoogte en diepte verschillen zou kennen, bedekt zijn door een laag water van 3 Pagina 2 van 7

3 kilometer dik. Deze grote massa water heeft een matigend effect op de temperatuur, die varieert van - 80 graden Celsius aan de polen tot + 60 graden Celsius aan de evenaar. Door de voortdurende vulkanische activiteit in de aardkorst en erosie aan het aardoppervlak van zand, wind en regen is er van de veelheid kraterinslagen van meteorieten, zoals we die zien op de meeste andere hemellichamen, weinig terug te vinden. De dampkring bestaat uit 80 procent stikstof en 20 procent zuurstof. De wolkenlaag bestaat uit waterdruppels, sneeuwvlokken en ijskorrels. De scheve stand van de aardas veroorzaakt de seizoenen. De aardas behoudt in haar jaarlijkse baan om de zon namelijk steeds dezelfde stand ten opzichte van de sterren. Daardoor worden afwisselend de bovenste en onderste helft van de aarde meer door de zon belicht. De aarde en 8 ander planeten vormen het belangrijkste deel van het zonnestelsel, de familie van hemellichamen die meestal met de zon door de ruimte bewegen. De afstanden tussen de planeten zijn zo groot dat ze bijna niet voor te stellen zijn. Zelfs Venus, de planeet die het dichts bij de aarde staat, komt nooit dichterbij dan zo'n 42 miljoen kilometer. Toch kunnen we Venus een buurtplaneet noemen. Saturnus is de verste planeet die nog makkelijk met het oog te zien is. Uranus is veel kleiner dan Saturnus en staat veel verder weg. Maar onder goede omstandigheden is Uranus toch met het oog te zien. Hij lijkt op een hele zwakke ster. 2.3 DE MAAN Op de maan ontbreken lucht en water. Overdag is het daardoor steeds droog, zonnig en zeer warm met maximum temperaturen tot 120 graden. De nacht is koud en helder met minimum temperaturen tot 150 graden onder nul. Op de maan zien we vele structuren, zoals vlakten, kraters, bergen en dalen. Een dikke laag maanstof bestaande uit talloze glasachtige korreltjes bedekt grote delen van de bodem. De tientallen Maria, reusachtige vlakten van vele honderden kilometers breed, zijn de grootste structuren op de maan. Het zijn bassins volgelopen met destijds vloeibare nu gestolde donker gekleurde lava. De maan is bezaaid met vele kraters. Deze kraters zijn van vulkanische oorsprong of gevormd door de inslag van meteoren. De grootte van de kraters varieert van nauwelijks zichtbaar tot vele kilometers. De grote kraters en vlakten worden omringd door steile bergketens. Duizenden lage heuvels en koepelvormige verheffingen zijn op de maan aanwezig. De vorming hiervan wordt toegewezen aan de inwerking van vloeibare lava en ontsnappende gassen. Mercurius, Venus en Mars worden ook wel aardse planeten genoemd. Niet omdat ze op de aarde lijken maar omdat ze een vergelijkbare opbouw hebben. De aarde bestaat uit gesteenten en metalen, voornamelijk ijzer. Wetenschapperpers die de aarde onderzoeken zeggen dat de aarde uit een aantal lagen bestaat. Dit zijn ze te weten gekomen door het bestuderen van de manier waarop aardbevingsgolven door de aarde bewegen. Aan de buitenkant zit de korst, en dunne laag van harde gesteente. Eronder bevind zich een veel dikkere laag van zwaardere gesteente, de mantel. Onder de mantel, in het centrum van de aarde, zit de kern, die voornamelijk uit ijzer bestaat. Het buitenste deel van de kern is vloeibaar. Pagina 3 van 7

4 Hoofdstuk 3 Nabije Planeten 3.1 MARS Hoewel mars 2x kleiner is dan de aarde en 2x groter dan de maan, is mars de planeet die het meeste lijkt op de aarde, wat betreft klimaat en landschap. Helaas is er geen vloeibaar water aanwezig, waardoor de planeet er uit ziet als een rode zandwoestijn. Enorme vulkanen en kloven. De dag duurt hier even lang als op aarde en de wisselende seizoenen 2x zo lang, vanwege de twee jaar durende baanperiode. Ook de scheve stand van rotatie as van de planeet gelijkt op die der aarde, waardoor de verschillen der seizoenen vergelijkbaar zijn voor beide planeten. De beide poolkappen worden met de winter en zomer groter en kleiner, door de koolzuursneeuw die neerslaat of vervluchtigt. Bovendien ligt de gehele watervoorraad van mars hier waarschijnlijk opgeslagen als waterijs en als permafrost in de bodem. Oude droge rivierbeddingen getuigen nog van veelvuldig voorkomen van vloeibaar water in de warmere gebieden bij de evenaar in een ver verleden. Wanneer het helder is, is Mars heel gemakkelijk te herkennen omdat hij een opvallende roodoranje kleur heeft. Vroeger zagen mensen de kleur rood als teken van het bloed. Daarom werd de planeet Mars naar de Romeinse oorlogsgod genoemd. Een gemiddelde weerbericht op Mars zou misschien niet zo anders zij als een gemiddeld weerbericht op de aarde. `In de vroege ochtend rijp en mist, die snel zullen verdwijnen. Een krachtige wind zal de wolken uit de hooglanden verdrijven, maar even later kan er een storm opsteken. Mist, wolken, wind, storm, rijp en ijs spelen alle een rol in het weer op mars, net als op de aarde. Dit wekt misschien verbazing omdat 2 planeten een heel verschillende atmosfeer hebben. D atmosfeer van Mars is veel ijler, wat betekent dat er maar een kleine hoeveelheid gas om de planeet zit. 3.2 MERCURIUS Mercurius en onze maan zijn praktisch even groot en lijken in veel opzichten op elkaar. Het oppervlak is bezaaid met kraters, bergen en valleien. Er is geen water en lucht aanwezig. De temperaturen variëren van graden Celsius aan de nachtzijde tot aan de dagzijde van de planeet. De temperatuur variaties worden versterkt door de sterke ellipsvormige baan van mercurius waardoor de planeet in de een maand durende zomer veel dichter bij de zon staat dan in de even lange winter. De planeet draait drie keer om haar as in twee omlopen om de zon, waardoor bovendien in de zomer steeds dezelfde gebieden naar de zon toegekeerd zijn, namelijk afwisselend de 0- en 180 graden meridiaan. In het midden van deze gebieden liggen aan beide kanten van de planeet de zogenaamde hittepolen met zeer extreme temperaturen. Een belangrijk verschil tussen de aardse planeten zit in de atmosferen, de gaslagen die hen omgeven. Mercurius heeft er geen en mars heeft slechts een zeer ijle atmosfeer. Venus heeft een dichte atmosfeer, veel dichter dan die van de aarde. De 3 nabije planeten zien er heel verschillend uit aan de hemel. Venus is het gemakkelijkst te zien, omdat ze zo helder is. Ze is vooral bekend als de avond ster, die vlak naar zonsondergang in het westen verschijnt. Maar in sommige delen van het jaar is ze te zien als de morgenster in het oosten, vlak voordat de zon opkomt. Mercurius kan ook een morgen of avondster zijn, maar is moeilijker te zien. Mars is daar in tegen aan de donkeren nachthemel te vinden. Hij schijnt niet altijd helder. Alleen wanneer hij dicht bij de Aarde staat, is hij helderde dan de andere sterren. Dan kunnen we hem gemakkelijk herkennen aan zijn rode kleur. Pagina 4 van 7

5 Duizenden jaren geleden begonnen mensen met het observeren van Mercurius. De Grieken noemde de planeet Hermes, naar de snelle boodschapper van de goden in de Griekse mythologie. De Romeinen noemde hem Mercurius. De planeet Mercurius is moeilijk waar te nemen omdat hij vanaf de aarde gezien altijd dicht bij de zon staat. Dit betekent dat hij bij zonsopkomst of zonsondergang nooit ver boven de horizon staat. En hij is nooit aan een donkere hemel te zien. Maar onder ideale omstandigheden schijt hij feller dan alle andere sterren, zelfs feller dan de helderste ster, Sirius. 3.3 VENUS Venus is de planeet die het gemakkelijkst te zien is. Op vele avonden zien we haar bij zonsondergang in het westen schijnen als avondster. En als je vroeg opstaat, kun je haar bij zonsopkomst in het oosten zien als morgenster. Vroege astronomen dachten dat morgen- en avondsterren verschillende hemellichamen waren. De Grieken noemden de morgenster Phosphorus en de avondster Hesperus. Maar vanwege haar mooie uiterlijk werd de planeet naar Venus genoemd, de Romeinse godin van schoonheid en liefde. Venus schijnt helderder dan alle sterren en alle andere planeten. De enige die helderder schijnt is de maan. Er zijn twee verklaringen voor het heldere schijnsel. Ten eerste is Venus de planeet die het dichts bij de aarde staat. Hij staat op een afstand van ongeveer 42 miljoen kilometer van de aarde. En ten tweede is Venus omgeven door een atmosfeer van wervelende witte wolken die het zonlicht goed weerkaatsen. Hoofdstuk 4 Verre Planeten. 4.1 JUPITER Jupiter is de grootste planeet van ons zonnestelsel en lijkt meer op de zon dan op een planeet. Alleen treden er geen kernreacties op in het centrum van de planeet zoals bij de zon. Jupiter bestaat vooral uit waterstof en helium. Ook andere dingen zijn in geringere mate aanwezig, zoals water, ammoniak en methaan. In de buitenste laag van de planeet, die zeer snel om eigen as draait, treden woeste taferelen op. We vinden daar atmosferische stromen in de vorm van gordels die de planeet omspannen, stormen en cyclonen, zoals het rode oog, groter dan de aarde. De temperaturen aan de bovenkant van de wolkenlagen gaan van -120 graden tot 0 graden Celsius in de onderste lagen. De schitterende kleuren van Jupiter worden veroorzaakt door allerlei scheikundige verbindingen in de wolkenlagen ontstaan bij de diverse temperaturen. Jupiter heeft 52 manen. 4.2 URANUS 13 maart in de nacht 1781 was William Herchel aan het sterren kijken. Die nacht keek hij naar de sterren in het sterrenbeeld Gemini, de tweelingen. Hij zag dat een van de sterren er niet zo uit zag als de andere. Het was geen rare ster of een komeet maar het was een nieuwe planeet! Dit was de eerste ster die sinds een lange tijd is ontdekt. Hij werd Uranus genoemd. Uranus staat 2800 miljoen kilometer van de zon vandaan. Uranus is na Jupiter en Saturnus de grootste planeet. Saturnus is 2 keer zo groot als de aarde, maar Uranus is 4 keer zo groot als de aarde. Pagina 5 van 7

6 Uranus staat zo ver weg dat een rondje om de zon 84 aarde-jaren duren! Zoals alle planeten beweegt Uranus door de sterrenbeelden van de dierenriem. Net als Jupiter en Saturnus bestaat Uranus veel uit gas en vloeistof. Uranus heeft 5 manen. De grootste is Titania daarna komt Oberon en daarna komt Umbriën de op 1 na kleinste is Ariël en de kleinste is Miranda. De 5 manen lijken uit steen en ijs te bestaan. De manen hebben kraters op hun hele oppervlak. Kraters zijn een soort gaten. Ze zijn veroorzaakt door inslagen van meteorieten. 4.3 NEPTUNUS Na de ontdekking van Uranus door William Herschel in 1781 berekende sterrenkundige uit hoe de baan om de zon er uit zou moeten zien. Uit dingen die ze gezien hadden bleek dat de planeet deze baan niet nauwkeurig volgde. Ze dachten dat deze planeet uit koers raakte door de zwaartekracht van een andere planeet. Verschillende mensen probeerden te bepalen waar deze nieuwe planeet te vinden zou moeten zijn. In op 23 september 1846 schreef Leverrier aan Johann Galle van de sterrenwacht in Berlijn waar hij de nieuwe planeet moest zoeken. Galle vond de planeet diezelfde nacht. Later werd hij Neptunus genoemd. Neptunus staat ongeveer 4400 kilometer van de zon vandaan. Met een doorsnee van kilometer is Neptunus maar iets kleiner dan Uranus. Neptunus is de op 3 na grootste planeet in het zonnestelsel. Neptunus doet er bijna 165 aarde-jaren om een rondje om de zon te maken. Op dit moment zweeft Neptunus door het sterrenbeeld Steenbok. Neptunus blijft daar tot PLUTO Na de ontdekking van neptunis begonnen sterrenkundigen naar een negende planeet te zoeken. De Amerikaanse sterrenkundige Percival Lowell brekende dat de planeet in het sterrenbeeld Gemini, de Tweelingen, te vinden zou moeten zijn. Het werd een lange zoektocht. In 1929 zette De sterrenkundige Clyde Tombaugh de zoektocht voort en op 18 februari 1930 vond hij de planeet Pluto, genoemd naar de god van de onderwereld en de doden. Pluto is een kleine planeet die ongeveer drie keer zo klein is als de maan. Pluto lijkt voornamelijk te bestaan uit ijs en steen. Er is weinig bekend over het oppervlak van pluto. Maar we kunnen met een ruimte telescoop wel donkere en lichte vlekken zien. Pluto beweegt zich traag in een lange ovale baan en bevindt zich 7000 miljoen kilometer van de zon. Pluto heeft ook zelf een maan. Deze maan heet Charon en is de helft kleiner dan Pluto. Hoofdstuk 5 Space Shuttle In 1961 werden de eerste mensen in de ruimte gebracht door Rusland en Amerika. Die landen hadden genoeg geld en genoeg knappe mensen om een raket te kunnen bouwen. Pagina 6 van 7

7 De Space Shuttle is een ruimtevaartuig dat na de vlucht terugkeert naar de Aarde. Bijna alles dat de ruimte ingestuurd wordt, is weer opnieuw te gebruiken. Alleen de grote brandstoftank, die bruin van kleur is, raakt verloren. Aan boord van de Space Shuttle is veel leefruimte en bovendien is er het grote vrachtruim, waarin een ruimteaboratorium gezet kan worden, maar ook een grote satelliet. In dat laatste geval is de Space Shuttle eigenlijk een soort vrachtwagen. Bij de start van een raket, dus ook de Space Shuttle, gaat alles heel erg snel. In negen minuten tijd bijvoorbeeld is de stilstand van de Space Shuttle veranderd in een snelheid van kilometer per uur! Door die versnelling word je heel erg in je stoel gedrukt. Je lichaam moet daar tegen kunnen. Pagina 7 van 7