Samenvatting ANW Artikel 9 en Artikel 43 t/m Artikel 56 Samenvatting door een scholier 2694 woorden 5 juli 2004 4,9 43 keer beoordeeld Vak ANW A9 Hemelbewegingen: uurwerk of glazen bol? Ruimtetijd Het heelal wordt wel eens vergeleken met de klok. De zon maakt altijd dezelfde baan langs de hemel en ook de maan beweegt regelmatig. Ook de sterren staan niet stil. Met behulp van een gnomon kon men vroeger de tijd bepalen aan de hand van bewegingen van de hemel. Wat gebeurt in de ruimte, gebeurt ook op aarde Het samenvallen van veel hemelse en aardse ritmen is al heel lang bekend. De Egyptenaren konden al voorspellen wanneer de Nijl zou overstromen aan de hand van de hemellichamen. De Babyloniërs ontwikkelde de astrologie. Ze geloofden dat het lot van de mens van geboorte tot dood beïnvloed zou worden door de loop van de planeten. In de Middeleeuwen geloofde men dat er een verband bestond tussen de gezondheid van de mens en de stand van zon, maan en sterren. Meteoren: Geen echte vallende sterren, maar stofjes die met grote snelheid de aardatmosfeer binnendringen en dan ten gevolge van wrijving met de lucht gaan opgloeien tot ze binnen enkele seconden zijn verbrand. Meteorieten: Brokstukken uit de ruimte die zo groot zijn dat ze in de aardatmosfeer helemaal verbranden. Ze zijn als vuurbollen te zien voordat ze op de aarde inslaan Kometen: Vliegende bergen van (met stof vervuilt) ijs. Als ze bij de zon komen verdampt een deel. Vroeger waren kometen een voorteken van onheil, oorlog of dood. (Super)nova s: Vroeger werden nova s of supernova s beschouwd als nieuwe sterren, ze zouden speciale gebeurtenissen of rampen aankondigen. Het zijn exploderende oude sterren. A 43 De nachtelijke hemel Lichtvervuiling Door lichtvervuiling is de kennis over sterrenbeelden sterk afgenomen. De sterrenhemel is niet meer in volle glorie te zien. Veel gebieden zijn namelijk ster verstedelijkt. De hemel wordt daardoor sterk verlicht door lampen. Het gevolg is dat de nachtelijke hemel bijna permanent verlicht wordt door lampen en veel sterren zijn daardoor niet meer zichtbaar. Je ogen kunnen heel zwakke lichtbronnen waarnemen, maar het moet dan verder wel donker zijn. Pagina 1 van 7
Sterrenbeelden Onze sterrenbeelden zijn voornamelijk ontstaan in het gebied van de Middellandse Zee en de namen komen uit de Griekse mythologie. Vroeger ging men ervan uit dat de sterren van een sterrenbeeld bij elkaar hoorden en goddelijke of halfgoddelijke wezens vormde. Het is moeilijk om in de sterrenbeelden echt de bijbehorende figuren te zien. Er zijn eigenlijk maar een paar sterrenbeelden die lijken. Eén daarvan is Orion. Dit sterrenbeeld is in Nederland alleen in de winter te zien. In de zomer staat het overdag aan de hemel, maar die is dan natuurlijk niet te zien. Orion is al duizenden jaren oud. Sommige culturen zagen er een herder in, andere een jager. Geschiedenis van de sterrenbeelden Waarschijnlijk hebben mensen al vanaf het begin van de beschaving patronen aan de hemel proberen te ontdekken om sterren te herkennen. Waar de sterrenbeelden van vandaag de dag vandaan komen is moeilijk te zeggen. Sommige geleerden stellen dat sterrenbeelden stammen uit de Babylonische beschaving. Als de sterrenbeelden uit andere landen afkomstig waren hadden ze waarschijnlijk andere namen gekregen (bijv India: olifant, tijger en Egypte: nijlpaard, krokodil) Het eerste geschrift van sterrenbeelden zoals wij ze kennen is een kleitablet uit Mesopotamië, het dateert uit 1700 voor Christus. Vandaar uit moet de kennis zich verspreid hebben. Waarschijnlijk hebben zeevaarders daaraan bijgedragen, ze maakten gebruik van sterrenbeelden bij de navigatie. Astronoom komt uit het Grieks, en betekent: Hij die de sterren benoemt. Degene die als eerste op systematische wijze sterren onderzoekt is de Griekse Hipparchus. Hij deelde de sterren op in zes groepen. Dit kwam neer op de helderheid van de sterren: Helderste ster zaten in groep 1, noemde ze: magnitude = 1, sterren in de 2e groep waren 2 x zo helder dan die in de 1ste groep, noemde ze: magnitude = 2. Deze waren 2 keer zo helder dan als de 3e groep enz enz.. Tegenwoordig gebruiken we dit nog, is alleen wel aangepast. Magnitude 6 is nu 100 x zwakker dan sterren met magnitude 1. Dit betekent dat als de magnitude met 1 toeneemt, de helderheid 2.516 keer groter wordt. Werk van Hipparchus is verloren gegaan, we weten het nog wel door Ptolemaeus. Hij heeft het overgenomen en verbeterd. Ptolemaeus heeft een lijst gemaakt van 48 sterrenbeelden, die zijn nu ook nog in gebruik (op één na.) De Europese astronomie leeft pas weer op in de 15e eeuw, dan worden de eerste Europese steratlassen gemaakt. A 44 De hemelbol De hemelkoepel Als je op een heldere nacht naar de hemel kijkt kan je niet zien hoe ver de sterren van je af staan, je ziet geen diepte. Als een ster namelijk heel helder is, kan het zijn dat hij erg groot is en veel licht uitstraalt, of hij kan heel dichtbij staan. Wanneer je op de grond ligt en je kijkt recht omhoog tegen de hemelkoepel aan zie je recht boven je het zenit. De poolster staat in het noorden, maakt deel uit van kleine beer. Van sommige sterren ligt de gehele cirkel boven de horizon (bijv. Grote Beer en Cassiopeia, ook wel circumpolaire sterren genoemd) Ze staan elke nacht aan de hemel. Pagina 2 van 7
Bij andere sterren ligt de cirkel voor een groot gedeelte onder de horizon. (Bijv. Orion, ook wel nietcircumpolaire sterrenbeeld genoemd.) De poolster: De poolster is een vrij heldere ster en staat vrijwel precies boven het noorden. De poolster staat in het verlengde van de aardas en verandert zijn positie daarom niet. De hemelbol Om bewegingen aan de hemel te begrijpen kan je het beste gebruik maken van een hemelbol. Op de bol zijn de horizon en de zenitlijn ingetekend. De horizon verdeelt de hemelbol in twee stukken. Het zenit loopt door het middelpunt van de aarde naar het nadir dat onder onze voeten ligt. De poolas heeft ten opzichte van de sterren een vrijwel vaste stand; wijst naar Poolster. De hemelequator is de projectie van de aarde op de hemelbol. De poolas staat loodrecht op equatorvlak. Hemelmeridiaan is een grote cirkel. Zijn middelpunt is ook het middelpunt van de bol. Principe van de hemelbol is waarschijnlijk uitgevonden rond 1500 (ten tijde van ontdekkingsreizen van vooral Portugezen en Nederlanders.) A 45 Hemelonderzoek Hemelkunde in de vroege Oudheid Al in de vroege Oudheid moet men het besef gehad hebben dat de hemel invloed heeft op het leven op aarde. Het voorspellen van de seizoenen was vroeger erg belangrijk met het oog op voedsel en jacht. Men had veel behoefte aan een kalender. De oudste bekendste kalender zijn de maankalenders. Maar het werkte niet goed. De afwisseling van de seizoenen liep niet gelijk met de omloop van de maan Astronomische observatiemethoden Om voorspellingen te kunnen doen over seizoenen of over zonsverduistering moeten posities van zon, maan en sterren worden bepaald. Er is op veel manieren geprobeerd deze posities te bepalen maar dat is nooit volledig gelukt. Draagbare meetinstrumenten Al snel zijn andere meetinstrumenten ontwikkeld. De positie van een ster is namelijk ook vast te stellen door middel van twee hoeken, en wel de hoogte en het azimut van een ster. De hoogte is de hoek die de gezichtslijn maakt met de horizon en het azimut is de kompasrichting, dat is de hoek in het horizontale vlak vanaf het noorden naar oostelijke richting tot aan het punt waar de ster boven de horizon staat. A 46 De zon aan de hemel Seizoenen De aarde draait in een jaar om de zon. Dit vormt de basis van onze kalender. Wij hebben dus een zonnekalender. A 47 De gnomon De gnomon De gnomon is een van de oudste fysische instrumenten die er bestaan. En in ieder geval is deze het Pagina 3 van 7
eenvoudigst. Het is een stok die schaduw werpt. De lengte van de schaduw verandert in de loop van de dag. En ook de richting van de schaduw verandert. Daarom kan je met een gnomon de tijd meten maar ook de datum bepalen. Eratosthenes heeft met behulp van een gnomon de omtrek van de aarde bepaald. A 48 De maan aan de hemel zie figuur 48-1 (blz 171) Naar de maan Galileo Galilei was de eerste die ontdekte dat het oppervlak van de maan niet glad was. De maan is bezaaid met kraters, ontstaan door inslagen van meteorieten. In 1969 zette Neil Armstrong als eerste mens voet op de maan. Model: om te verklaren en te voorspellen gebruikt de natuurwetenschapper modellen. Een model is een vereenvoudigde voorstelling van de werkelijkheid. Maansverduistering: word veroorzaakt doordat de maan in de schaduw schuift van de aarde. A 49 Navigatie via de sterren: breedtegraden Positiebepaling op zee Vroeger was men op zee aangewezen op een kompas en de hemellichamen. Er werd een zogenaamd gegist bestek opgemaakt waarmee via verschillende methoden een schatting werd gemaakt van de positie op zee. Dit gegist bestek zat er wel vaak naast. Een positie op aarde wordt vastgelegd met behulp van coördinaten. Over de aarde is een coördinatennet gelegd dat bestaat uit meridianen (lengtegraden) en breedteparallellen. Meridianen zijn grote cirkels die over de beide polen lopen. Breedteparallellen zijn cirkels die evenwijdig lopen aan de equator. Deze wijze van plaatsaanduiding ontwikkeld door Erathostenen en Ptolemaeus in Alexandrië. De poolster Voor een zeeman op het noordelijk halfrond is de poolster de belangrijkste ster. Hij kan d.m.v. meten van de hoogte van de Poolster zijn breedtepositie bepalen. Hoogtemeters Astrolabium: was niet handig op zee, boot schommelde te veel. Jacobsstaf (kruisstaf): Portugese uitvinding, vooral 16e en 17e eeuw op Hollandse schepen. Maar je moest hierbij recht tegen de zon inkijken en dus was bijna iedere zeeman wel blind aan een oog. Rugstaf: ontwikkeld door John Davis. Davis-kwadrant: verbeterde versie van rugstaf. Bestond uit 2 bogen. De waarnemer stond met zijn rug naar de zon. Dus blindheid werd voorkomen. Octant: door John Hadley. Heeft 2 spiegels, 1 hiervan is halfdoorlatend, zo kan je naar horizon kijken. Sextant: werkt zelfde als octant. Wordt de laatste jaren niet meer gebruikt want nu zijn er satellieten. A 50 Navigatie: het lengtegradenprobleem Vroeger had men veel moeite om op volle zee de lengtegraden te bepalen. De breedtepositie is veel makkelijker te bepalen omdat de breedteparallel vastligt in de ruimte en de meridiaan langzaam Pagina 4 van 7
ronddraait. Uiteindelijk werd het probleem opgelost door een klokkenmaker: Neem van thuis een klok mee die de tijd van de thuishaven bij vertrek aanwijst en zorg dat deze goed blijft lopen. - Sir Nevil Maskelyne werkte in het Koninklijk Observatorium in Greenwich. - De nulmeridiaan van de wereld is in de binnenhof van het oude Koninklijk Observatorium te Greenwich te zien. A 51 Astrologie De astrologie gaat ervan uit dat de grote lijnen in iemands leven bepaald worden door de toestand van de kosmos bij diens geboorte. Vroeger had de astrologie veel aanzien. Nu weten we dat de sterren te ver weg staan om invloed op ons uit te kunnen oefenen. Alleen de zon en de maan hebben invloed. Ecliptica: baan van de zon langs de hemel. A 52 Wereldbeeld Alles is water Eén van de eerste pogingen om het veranderlijke te verklaren uit het onveranderlijke is Thales van Milete die zegt: Alles is water. De vroege filosofen zoeken naar de oorzaken van al het zijnde. De aarde: een platte schijf of een bol? Voor de verklaring van natuurverschijnselen wordt niet langer een beroep op de goden gedaan. Thales van Milete verklaarde dingen wetenschappelijk i.p.v. met behulp van mythologie. Hij dacht dat de aarde een platte schijf was die in een enorme oceaan dreef. Pythagoras en zijn volgelingen namen aan dat de aarde bol was, niet volgens waarnemingen maar omdat de aarde dan volmaakt zou zijn. Aristoteles: schepen verdwijnen onder de horizon en bij een lange zeereis veranderd de sterrenhemel en daarom is de aarde bolvormig. Grieken wisten dat maansverduistering veroorzaakt werd door schaduw van de aarde, als deze plat was dan moest de schaduw ovaal zijn. De Griekse kosmos Pythagoras en zijn volgelingen gingen uit van een mystieke orde. Ze veronderstelde dat er hemelse sferen bestonden, die veroorzaken tonen die samen een hemelse harmonie vormen. De kosmos wordt volgens Aristoteles gekenmerkt door een tweedeling. Het onveranderlijke en onvergankelijke deel waarin de enig beweging cirkelvormig was. En de wereld van het vergankelijke. Hierin golden andere natuurwetten. De natuurlijke beweging van de hemellichamen is de cirkelbeweging, die heeft geen begin en einde. A53 Geocentrisch of heliocentrisch Sluimertijd van de wetenschap: was in de Romeinse tijd. Romeinse rijk heeft geen wetenschappers van betekenis voortgebracht. Een geocentrisch wereldbeeld In de veertiende en vijftiende eeuw van het gezag van Aristoteles zo groot dat hij werd gezien als De Pagina 5 van 7
Filosoof. Men zag toen de aarde als middelpunt van het heelal met daaromheen cirkelend de hemelse sferen (geocentrisch). Grondkenmerken van het model van Aristoteles: - aarde staat stil en hemelse sferen bewegen eromheen - de hemel is onvergankelijk, onveranderlijk en ontoegankelijk voor aardse wezens of voorwerpen - de enig mogelijke beweging aan de hemel is de eenparige cirkelbeweging Dit model was niet geschikt voor astronomische waarnemingen, men kon de posities van planeten niet voorspellen. Het model van Ptolemaeus (zie Artikel 43) kon dit wel, dus ging men hier van uit. Uiteindelijk bezweek de theorie van Ptolemaeus omdat het te ingewikkeld was, en daarmee ging ook het Aristotelische wereldbeeld ten onder. Nu wordt deze episode aangemerkt als wetenschappelijke revolutie. De Copernicaanse revolutie Volgens de theorie van Copernicus bewogen de zon en de planeten niet om de aarde, maar bewoog de aarde, samen met de andere planeten, om de zon. De aarde was zelf een planeet. Heliocentrische wereldbeeld: de zon staat in het midden en de andere hemelsferen draaien eromheen. Ecliptica: Alle planeten zijn steeds te vinden bij de ecliptica.dat is de zonnebaan langs de hemel. De planeten liggen in een vlak. Als je naar een planeet kijkt, kijk je inde richting van dat vlak. De sterren die je dan ziet, behoren tot de dierenriem. A 54 Eppur si muove De telescoop Volgens Copernicus stond de aarde niet in het centrum van het heelal maar draaide zij om de zon, net als de andere planeten. Hij durfde de confrontatie met de kosmos van Aristoteles ook niet aan. Galileo Galilei is een van de grondleggers van de moderne natuurkunde. Galilei was de eerste natuurwetenschapper die systematisch experimenten verrichtte. De telescoop bracht uiteindelijk het Aristotelisch wereldbeeld ten val. Galilei slaagde erin zelf een telescoop te maken. Toen hij voor het eerst door zijn eigen telescoop keek zag hij dat de maan kloven en dalen vertoonde. Een hele ontdekking in die tijd. Ook bleek de zon vlekken te hebben. Galilei ontdekte dat Jupiter vier manen had. De schijngestalten van Venus Voor Galilei werd het definitieve bewijs van de juistheid van het heliocentrische wereldsysteem van Copernicus geleverd door de schijngestalten van Venus die hij in de telescoop zag. A 55 Tycho Brahe en Johannes Kepler Johannes Kepler heeft de bewegingen van de planeten om de zon beschreven in drie wetten 1e: Planeten bewegen in een ellips om de zon. De zon staat in een van de beide brandpunten. 2de: In gelijke tijden doorloopt de planeet gelijke oppervlakken 3de: De omlooptijd van een planeet neemt toe naarmate zijn afstand tot de zon groter is. De omlooptijd neemt sterker toe dan de afstand. Als de afstand toeneemt met de tweede macht, neemt de omlooptijd toe met de derde macht (vb afstand 3x3 zo groot; omlooptijd 3x3x3 zo groot) Pagina 6 van 7
A 56 Gravitatie Gravitatiekracht: de belangrijkste kracht op kosmische schaal. Regelt beweging van de hemellichamen; speelt een rol bij geboorte en ondergang van sterren e.d. Newton Newton was de man die de tweedeling van Aristoteles opheft. Op 22-jarige leeftijd deed hij drie fundamentele ontdekkingen: - de methode van fluxies - de leer van de samenstelling van het licht - de algemene gravitatiewet. (twee massa s trekken elkaar aan) Gevangen in beweging Hoe Newton precies tot de conclusie kwam dat er een kracht was die ervoor zorgde dat de planeten door de zon werden aangetrokken weet men niet. Ontsnappingssnelheid: als een voorwerp de baan van de aarde verlaat, en dus toe moet geven aan de zwaartekracht. (bijv. als je een bal gooit, wanneer deze neerkomt). Voor aarde is die 11 km/s. Newton moest een geheimzinnige werking op afstand invoeren om de beweging van planeten te verklaren. Voor sommige was dit de reden om de theorie af te wijzen. De gravitatiewet De fundamentele stelling van Newton was dus dat tussen twee massa s een aantrekkende kracht bestaat: de gravitatiekracht. Deze kracht is een wisselwerking: er is één kracht en die werkt tegelijkertijd zowel op het ene als op het andere lichaam. Na veel rekenen vond Newton zijn gravitatiewet. Hij ging ervan uit dat twee massa s van 1kg op een onderlinge afstand van 1 m een aantrekkende kracht op elkaar uitoefenen met een waarde G. Vervolgens ging hij uit van de kwadratenwet. Tot slot nam hij aan dat de gravitatie voor twee willekeurige massa s kan worden gevonden door de kracht tussen de afzonderlijke kilogrammen op te tellen. Volgorde van de planeten vanaf de zon: Zon, Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus, Pluto Al deze planeten zijn gasplaneten, behalve Pluto. Pagina 7 van 7