Anw- h4 Het heelal



Dovnload 123.16 Kb.
Datum25.07.2016
Grootte123.16 Kb.
ANW- H4_Het heelal

§1_ Hoe is het heelal gebouwd

Inleiding

Heelal: zon, maan en sterren

Door de eeuwen heen veel strijd over wat het precies was. Eerst dacht met dat de aarde in het midden stond, 17e eeuw zon in het midden
§1.1_Wegwijs in tijd en ruimte

De vraag is lang geweest of de aarde plat of rond was. Erastothenes vond een bewijs dat de aarde rond was. Hij kon ook de omtrek van de aarde berekenen.


De zon


Komt op in het oosten, bereikt in het zuiden zijn hoogste stand en daalt in het westende schijnbare beweging van de zon(de aarde draait om haar as)

Zonnewijzer: oudste instrument om de hoogte van de zon te bepalen(verticaal opgestelde zuil, als de zon omhoog klimt wordt de schaduw korter, als hij z’n hoogste punt heeft bereikt wordt de schaduw weer langer) De hoek h noemen we de zonnehoogte. Maximale zonshoogte verandert in de loop van het jaar. Zomer: hoog, winter: laag. Bij ons: 61,5°(juni)  14,5°(dec.) Op bijvoorbeeld het eiland Loppa (Noorwegen) gaat de zon soms helemaal niet onder.


Sterrenhemel


Overdag zijn er ook sterren, niet te zien door de zon. Is ook beweegbaar. Men heeft geprobeerd in de loop der eeuwen orde in de chaos aan te brengen. Ze gaven de groepjes sterren die boven de aarde zitten namen van vormen en figuren: sterrenbeelden. De poolster staat precies in het verlengde van de rotatie-as van de aarde en maakt als enige ster geen schijnbare beweging.

De maan


In 1969 zette de mens voet op de maan. Het is het enige hemellichaam dat door de mens bezocht is. De maan voert een dagelijkse schijnbeweging uit. Al vanaf de oudheid denkt men dat de maan tegelijkertijd in een baan om de aarde draait. De draaiing is verantwoordelijk voor het optreden van de zgn. schijngestalten van de maan.
§1.2_Het zonnestelsel

De aarde maakt deel uit van het zonnestelsel. Ze draait in 1 jaar 1 keer om de zon, samen met 8 planeten. Ze draaien in ellipsvormige banen om de zon. De zon staat daarbij in een van de brandpunten van de ellips( bijna cirkels) De zoneen ongelooflijk grote gloeiende gasbol, de straal daarvan is ±700 000 km.

Aarde : 1 maan

Mars : 2 manen

Jupiter(de grootste planeet): 12 grote en een heleboel kleintjes

Maanhemellichaam dat om een planeet draait.


§1.3_Oude denkbeelden over het heelal

1 van de wetenschappen die in Griekenland in ontwikkeling kwam: Sterrenkunde. Ptolemaeus: de aarde staat in het midden en alle planeten draaien eromheen, is tot 1500 geaccepteerd. Omdat het wereldbeeld overeen kwam met die van de bijbel. Kritiek op de bijbel is niet geoorloofd

Aristarchos: Alle sterren en de zon staan stil. Hij kreeg weinig aanhang.

Astronomen hielden zich bezig met het precies waarnemen van de positie van de hemellichamen. Dit was vaak nodig voor astrologische doeleinden, zoals vb. toekomst voorspellen. Later beperkten zij zich tot het vervolmaken van het stelsel. Daarbij kwamen steeds meer problemen met het stelsel van Ptolemaeus, maar ze hielde er door de bijbel toch aan vast. Uitgangspunt: hemellichamen volmaakt. Ze bewegen eenparig in cirkels en cirkels bij cirkels.

St.Thomas Aquino een katholiek theoloog en filosoof bracht in de 13e eeuw de Griekse wetenschap en de bijbel tot in detail met elkaar in overeenstemming(hij liet zien dat de leer van de natuurwetenschappen van Aristoteles overeenkwam met de leer van het Christendom.

Copernicus schreef in de 16e eeuw een boek waarin hij een wereldbeeld beschreef waarbij de zon in het midden zou staan en de aarde en de planeten daaromheen draaien. Hij was zich er heel goed van bewust dat het niet goed zou vallen bij de kerkelijke hoogwaardig-heidsbekleders. Met zijn beweringen riskeert hij een aanklacht wegens ketterij, daarom stelde hij de publicatie uit tot zijn dood. Het model van Copernicus was veel eenvoudiger dan die van Ptolemaeus. Het was aantrekkelijker omdat het een samenhangend systeem bood. Copernicus baseerde zijn conclusies niet alleen op wetenschappelijke metingen. Zijn theorie leidde dus niet tot nauwkeuriger voorspellen van de posities van hemellichamen. Daarom duurde het een eeuw voordat zijn model door de astronomische wereld geaccepteerd werd.


De kerk speelde in de Middeleeuwen een grote rol. Men keek uit hun arme leven uit naar de hemel. Docenten aan de universiteiten gaven les uitgaande van wat de kerk voorschreef.
In de 15e eeuw ontstond in Italië een beweging van geleerden, kunstenaars en rijke lieden (later ook edelen en vorsten)die ontevreden waren over hun eigen tijd. Ze namen een voorbeeld aan de manier van denken van de Grieken en Romeinen. De Renaissance(de wedergeboorte van de klassieke cultuur)ontstond. Deze cultuur paste niet bij de Middeleeuwse manier van leven. In het klassieke denken stond de individuele mens en zijn leven hier op aarde centraal, dit vonden velen wel een aantrekkelijke visie (kooplieden, vorsten, edelen).

Deze beweging spreidt zich in de loop van de 15e en 16e eeuw over heel Europa uit, maar de natuurwetenschap van de klassieke oudheid stond op een dood spoor(niet verder dan Aristoteles). Wetenschappelijke ontwikkeling: aan het begin van de Renaissance moest de natuurwetenschap op gang komen. Belangrijke kenmerken:



  • Een nieuwe manier van onderzoeken: observeren(waarnemen), experimenteren (proeven doen), redeneren (nadenken over wat er is gebeurd, conclusies trekken uit observaties en experimenten)

  • Een geweldige toename van kennis. De manier van leven veranderde hierdoor sterk voor de mensen.

Copernicus weinig aanhangers Er moest een discussie komen tussen voor- en tegenstanders.

Tycho Brahe(16e eeuw) richtte op het eiland Hven, die hij ter beschikking kreeg van de Deense koning Uraniborg(sterrenwacht)op. Daar werkte hij van 1576-1597, daarna ging hij naar Praag waar hij kort daarop stierf. Hij slaagde er in met het blote oog veel nauwkeuriger te maken door te werken aan een nauwkeurig onderzoek. Hij was geen aanhanger van Copernicus. In 1572 nam hij een ster waar die 8 maanden zichtbaar bleef. In 1576 zag hij een komeet voorbij de baan van de maan die de kristallijnen bol waaraan de planeten bevestigd waren(Ptolemaeus)doorsneed. De hemellichamen waren niet volmaakt en veranderlijk. T.B. was keizerlijk astronoom en wiskundige. Hij werd opgevolgd door Johannes Keppler, die wel aanhanger van Copernicus was. J.K. stelde zich als doel met de meetgegevens van T.B. de juistheid van Copernicus te bewijzen. Het lukte hem niet. Hij erkende dat de planeten in ellipsen draaien. Hij had 6 ellipsen nodig om zijn theorie over de bouw van het heelal in overeenstemming te brengen met T.B. i.p.v. 10-tallen cirkels en hulpcirkels die Ptolemaeus nodig had.


§1.4_Galileo Galilei ‘bewijst’ het gelijk van Copernicus

Galilei was een wiskundige en natuurkundige, hij speelde een grote rol in de historie van sterrenkunde en moderne natuurwetenschap. Dat kwam omdat:



  • hij vond opnieuw de verrekijker uit en richtte hem op de sterrenhemel

  • hij was gewend openlijk voor z’n mening uit te komen en zonodig een conflict aan te gaan.

In 1609 hoorde Galilei dat een Hollander(Hans Lippershey uit Mburg) een verrekijker had geconstrueerd. Hij was in staat er zelf 1 te bouwen aan de hand van vage beschrijving van dit apparaat. Hij maakt als 1e een instrument waarmee je aan de hemel veel meer kon zien dan met het blote oog. Hij ontdekte heel veel sterren die men met het blote oog niet kan zien. Hij publiceerde een boek met daarin z’n waarnemingen in 1610. Men had moeite om het te accepteren. Ze dachten dat het lag aan lensfouten. Jezuïeten bewezen dat het klopte. G werd openlijk geëerd. Behalve door de aanhangers van Ptolemaeus, zij verzetten zich hevig tegen G’s ideeën. G bespotte al zijn tegenstanders en kreeg daardoor veel vijanden, als hij dat niet had gedaan was hij heel beroemd geworden. Hij bracht weer een boek uit om de juistheid van Copernicus te bewijzen, dit keer geen commentaar van de kerk. Die had hij naar z’n hand gepraat. Galilei had geen diploma’s, hij was al genie bekend door zijn prestaties, die hij nooit geleverd had(telescoop, microscoop, thermometer uitvinden) Indrukwekkend persoon, omdat:

  • Hij legde het fundament van de mechanica(belangrijk onderdeel van de natuurkunde)

  • Hij breidde het instrumentarium van de sterrenkundige uit met de kijker

  • Hij was in staat met de kerk een gevecht te voeren over de interpretatie van natuurwetenschappelijke waarnemingen en theorieën.


§2_ Een nieuwe wetenschap wordt volwassen

§2.1_Hoe kun je iets bewijzen?

De Copernicaanse revolutie vormt een grens tussen de Middeleeuwen en de Renaissance en later. In de Middeleeuwen geloofde men alles wat in heilige boeken stond. Ze accepteerden alleen deductie(vanuit algemene geldige stellingen conclusies trekken over bijzondere situaties) Ze hielden vast aan de theorie van Ptolemaeus. Copernicus werkte met inductie(op grond van waarnemingen dingen vaststellen) In de natuurwetenschap moeten stellingen te bewijzen zijn, voordat ze geaccepteerd worden.


§2.2_Francis Bacon

In t begin van de 17e eeuw maakte de Engelse filosoof Francis Bacon een nieuwe werkwijze die in de nieuwe wetenschap gewerkt zou worden. Gegevens verzamelen zonder vooroordeel hypothese vaststellentesten van de hypothese door experimenten juist? Hypothese wordt wetenschappelijke wet.


§2.3_Christiaan Huygens

C.H. was te vergelijken met Newton. Hij leverde een fundamentele bijdrage aan de ontwikkeling van de astronomie uit zijn tijd. Hij deed een onderzoek aan telescopen. Hij en zijn broer werden bekende lenzenslijpers. C.H. ontdekte een maan(Titan)van Saturnus. Ook hij schreef een boek over zijn waarnemingen van Saturnus.


§2.4_Sir Isaac Newton

Newton was n dromer, hij was alleen geïnteresseerd in wiskunde en natuurwetenschappen. Toen de universiteit een poos was gesloten, omdat de pest uitbrak bedacht hij op het platteland alle oplossingen voor de wetenschappelijke problemen van die tijd. Hij werd hoogleraar. Hij twijfelde of hij een boek zou uitbrengen. Zijn ideeën werden door heel Europa verspreidt door een tijdschrift. In 1684 en in 1706 publiceerde hij een boek. Zij belangrijkste werk is principia.

Gravitatiekracht= zwaartekracht, zwaartekracht is een woord dat gebruikt wordt als het object in de buurt van de aarde is.
§2.5_Een beter instrumentarium

William Herschel(1738-1822)maakte spiegeltelescopen(18e eeuw)Hij was eerst musicus.

Hij ontdekte 850dubbelsterren en dus ook dat de gravitatiewet buiten het zonnestelsel in werking was. Hij maakte een catalogus waarin de sterren op afneembare helderheid gerangschikt waren. Hij ontdekte ook infrarode straling, de planeet Uranus(waardoor hij werd toegelaten tot het royal society of Londen en wereldberoemd werd). Hij kreeg v/d Engelse koningin een toelage dat hij al z’n tijd kon besteden aan waarnemen. Nevels zijn objecten buiten het zonnestelselmelkachtige vlekken.

Voltairefranse schrijver die werd verbannen naar Engeland. Hij schreef principia zo over dat een geïnteresseerde lekke het zou snappen(1737).

Manier van beoefening van natuurfilosofie volgens Newton:


  • Je neemt niet meer oorzaken als verklaring dan nodig is

  • Je moet dezelfde soort verschijnselen met dezelfde soort verklaren

  • Eigenschappen van voorwerpen waarmee men kan experimenteren moet men beschouwen als universele eigenschappen van al deze voorwerpen

  • Men moet de wetten gebruiken bij experimenten tenzij er een tegenbewijs is gevonden (sluit aan bij Bacon)

H
ij maakt: New General Catalogue waar 2500 nevels in stonden
§2.6_De afstand van de sterren

Edmond Halley ontdekte dat de sterren verplaatsen uiterst langzaam langs de hemel t.o.v. andere sterren=eigenbeweging. Ze staan dus niet allemaal op dezelfde afstand van de aarde.

Friedrich Besselbepaalde in 1838 de afstand van een ster met de parallaxmethode, was nooit iemand eerder gelukt.
§3_ Een moderne kijk op het heelal

§3.1_Bliep…bliep…

Rusland lanceert de 1e kunstmaan(1957)Was technische doorbraak, maar bovenal: propaganda. Communisten waren als 1e in de ruimte. Rusland en de VS 1e landen met een satelliet(nu zo’n 25 landen)voor: wetenschappelijk onderzoek van ons zonnestelsel, communicatie over de hele wereld, navigatie van vliegtuigen en schepen.


§3.2_Onderzoek van de ruimte

1959-1971: VS en Rusland concentreren zich op de maan, zon, Mercurius, Venus en Mars, Later ook op grotere planeten.


§3.3_Ons zonnestelsel

zonnestelsel: zon, Mercurius, Venus, aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto(kometen, planetoïden en meteoroïden) Alle planeten draaien om de zon. Het zonnestelsel draait om het midden van het melkwegstelsel(platte schijf van ±200mlrd sterren)

Heelal zit vol met melkwegen.

De zon is de belangrijkste bron van elektromagnetische straling. Wij ontvangen die in de vorm van warmte en licht. Het is 98% van de massa van het hele zonnestelsel.

De zichtbare laag: fotosfeer (6000°) Die laag is door granulatie(energie die aan de opp. komt) vlekkerig. Het vertoont zonnevlekken (bestaat uit een umbraeen centraal donker gebied omgeven door een iets lichter gestreepte bandpenumbra). Een zonnevlek is een deuk in het opp.

Ze ontstaan en verdwijnen door een 11-jarige cyclus:

Zonne-energie ontstaat diep in de kernkernreacties(door hoge temp. en druk)4 waterstof kernen omgezet in een heliumkern door verschil in massa(kern lichter dan 4 stoffen) energie in de vorm van licht en warmte

Boven de fotosfeer: atmosfeer (onderste deel chromosfeer, daarbovencorona) De atmosfeer is alleen te zien bij zonsverduistering. De zon schint al 4,6 miljard jaar en nog ±5 miljard. Het zal op den duur de aarde uitdrogen en veranderen in een ster als de onze.

Mercurius: binnenste planeet van het zonnestelsel en na Pluto de kleinste. We kregen pas een helder beeld ervan toen de Amerikaanse ruimtesonder erlangs vloog en foto’s naar de aarde zond. Het opp lijkt op die van de maan. Het heeft veel kraters en bergen. Er is bijna geen atmosfeer(overdag 400°, ‘s nachts -180°)

Venus: wordt wel eens morgen/avondster genoemd, omdat hij vlak voor zonsopgang en zonsondergang als heldere ster te zien is. Hij wordt bedekt met een dik wolkendek. Hij lijkt op de aarde(zusterplaneet): zelfde afmeting, dichtheid, massa en volume. Verder zijn er veel verschillen: Venus heeft geen oceanen en is omgeven door een zeer dikke atmosfeer (koolstofdioxide,bijna geen water) De wolken bestaan uit druppeltjes zwavelzuur. 480°. De Russen en Amerikanen hebben er sondes opaf gestuurd en zo de opp in kaart gebracht.

de maan: Vanaf het midden van de 17e eeuw in kaart gebracht. Het opp bestaat uit kraters. We zien de maan altijd van dezelfde kant omdat hij er net zolang over doet om rond de aarde de draaien als om haar eigen as. De jaren 60 stonden in teken van de race naar de maan.

Mars: De laatste 100jaar geloofden velen dat er leven op Mars voorkwam. Het lijkt slechts een kwestie van tijd, omdat de hype nu voorbij is. Mars bestaat uit inslagkraters. Vanaf de zon is Mars de 4e planeet, ook wel rode planeet genoems. Omdat de rotsen,stof en atmosfeer rood zijn. Hij is met het blote oog goed te zien.

planetoïdengordel :Het zijn kleine planeetjes die alle in een baan met dezelfde straal om de zon draaien. De grootste is Ceres. De kleinste zijn niet groter dan een kiezelsteen. Ze vormen het materiaal wat bij de vorming van het zonnestelsel is overgebleven. Theorie: resten van een planeet die lang geleden bij een botsing met een hemellichaam vernietigd zou zijn. Maar dat is niet zo waarschijnlijk, want met alles bij elkaar zou die planeet de helft van de middellijn van onze maan groot zijn.
Jupiter :

Is door 5 sondes bezocht en in kaart gebracht. Grootste, hij is zo groot dat we hem met het blote oog kunnen zien als heldere ster. Het heeft 16manen en een ringenstelsel. Is een ovale schijf. Heeft geen vaste opp. Heeft wolkenbanden die evenwijdig aan de evenaar lopen.


Saturnus :

buitenste planeet die men met het blote oog kan waarnemen, lijkt op een bleek geel schijfje.

Is op 1 na de grootste. Het heeft geen vast opp, maar wel een rotsachtige vaste kern. Heeft 18 manen, grootste daarvantitan(ook grootste maan van het zonnestelsel). Heeft wolkenbanden die evenwijdig aan de evenaar lopen.
Uranus :

Is ontdekt door Herschel. Heeft wolkenbanden die evenwijdig aan de evenaar lopen. Heeft een blauw-groene kleur doordat de atmosfeer bestaat uit methaan(rood licht wordt geabsorbeerd). Heeft 15manen en een ringenstelsel.


Neptunus :

Een gasachtige planeet, iets kleiner dan Uranus. Werd in 1846 ontdekt door Johan Galle en Louis d’Arrest. Is ook blauw door methaan in de atmosfeer. Hij is heel dynamisch, zie je aand de grote donkere vlek: een wervelstorm. Bezit een (zwak) ringenstelsel.


Pluto :

Verst verwijderde planeet. Hij werd in 1930 ontdekt, heeft een maan Charon(’78 ontdekt).


§3.4_Ons melkwegstelsel

Als je naar de sterrenhemel kijkt zie je een lichte band, dat is de melkweg(gebied van miljarden sterren). De zon is 1 van die sterren. De zon draait met al haar planeten en manen op het middelpunt van de melkweg. Er zijn verschillende stelsels waar te nemen.


§3.5_De oorknal

De kosmologie bestudeert het heelal in z’n totaliteit zegt dat het heelal homogeen en isotoop is, omdat men ervan uitgaat dat het heelal in alle richtingen en overal hetzelfde gebouwd is. In het heelal gelden ook de gravitatie-, beweging-, elektriciteit- en magnetisme- wetten Omdat dat allemaal zo is, kunnen we het heelal als een geheel bestuderen.

Men vraagt zich af hoe het heelal is ontstaan. Er zijn veel theorieën over opgesteld, de bekendste is de oerknal(big bang). Eerst was alles geconcentreerd in 1 punt, heelal zette snel uit. Alles werd zoals een explosie ergens heen geslingerd. Het heelal is 10 à 20 miljard jaar geleden ontstaan en was toen oneindig klein en heet. De aanwijzingen naar deze theorie worden alsmaar sterker.

Edwin Hubblede melkwegstelsels bewegen zich van elkaar af. Hoe verder ze van ons verwijderd zijn hoe sneller ze bewegen. Wil niet zeggen dat ons sterrenstelsel in het midden ligt. Hij maakte een formule: v=H x d V is de snelheid van het stelsel, d de afstand tot ons. H is een constante(van Hubble)

Wij zijn kinderen van sterren, omdat wij bestaan uit stoffen die zij ontwikkeld hebben. Het heelal was oorspronkelijk een soep van de meest elementaire deeltjes die men kent: quarks. Er waren nog geen atoomkernen. Toen het heelal afkoelde klonterden de quarks samen.

Microgolfstraling: is ontstaan uit licht dat bij de oerknal eerst opgesloten was en daarna onze richting uitschoot. Het werd een soort kosmische horizon, door uitdijing van het heelal is de golflengte van het licht geworden. Hij is zo groot dat het microgolfstraling is geworden.

De ontdekking van deze straling was het definitieve bewijs voor de oerknaltheorie.

§4_ Gebruik van de ruimte

§4.1_ Wat is een satelliet?

Satelliet: elk voorwerp dat om de aarde draait. De eerste satelliet was de maan. En de aarde is een satelliet van de zon. Onze satellieten(±600)zorgen ervoor dat de moderne wereld kan draaien.

We kunnen satellieten in 3 klassen onderverdelen:


  • Communicatiesatellieten: voor telefoongesprekken, tv-serie

  • Satellieten voor plaatsbepaling op de aarde

  • Satellieten voor remote sensing. Vb. Weersatellieten, milieusatellieten, spionagesatellieten.

We kunnen ze ook indelen naar de soort baan:

  • Geostationaire satellieten: Ze lopen boven de evenaar, hebben een omlooptijd van 24 uur t.o.v. de aarde.

  • Circumpolaire satellieten: draaien om de aarde in een baan die over de polen loopt. Hebben een omloopstijd van ongeveer 1,5 uur.


§4.2_Satellietbanen

Newton verklaarde de beweging van satellieten door een gedachte experiment: als je een voorwerp over tafel schuift en je doet dat steeds sneller zal hij steeds verder op de grond landen. Als je dat vb bij een berg zou doen zou op den duur het voorwerp om de aarde heen draaien, omdat de arde bol is. Het is een satelliet geworden. Satellieten bewegen zich met een snelheid van 8 km/s, als ze 11 km/s gaan zullen ze ellipsvormige banen maken, dat gebeurt bij raketten die richting de maan of planeten gaan.


§4.3_Ruimtevaarttechniek

De meeste satellieten worden door de Europese Ariane-raket of door de Amerikaanse spaceshuttle in de ruimte gebracht. Kan niet met een vliegtuig door de ijle lucht.

NewtonEen raket beweegt zich voort op de manier als een leeglopende ballon. De lucht drukt in alle richtingen, als het door de opening ontsnapt drukt het alleen nog op de overliggende kant. Mengsel van brandstof en zuurstof wordt in de brandstofruimte ontstoken, daardoor ontsnappen gassen met grote snelheid. Een raket is meestal trapsgewijs gebouwd. Als hij dan 1 van de trappen niet meer nodig heeft laat hij hem los.

Golflengte naam golfsoort naam toepassing .

10 km

lange golven

1km


middengolven radio

100m


high frequency(hf) FM-zenders

10m

very high frequency(vhf)

1m tv

ultra high frequency(uhf)

100mm radioastronomie

super high frequency(shf)

10mm radar

extremely high frequency(ehf)

1mm bepaling van scheikundige

microgolven verbindingen

100 ųm
10 ųm infrarood magnetron, warmtetherapie,

assimilatieproces

1ųm


licht zien

100nm fluorescentie, hoogtezon


10 nm ultraviolet
1nm
100pm

röntgenstraling diagnostiek(doorlichten)

10pm kristalstructuur


1pm gammastraling therapie
100 fm
§4.4_Communicatiesatellieten

1920: telefoonverbinding tussen Europa en Amerika gerealiseerd met korte golfzenders,(1 gesprek tegelijk)

1956: eerste telefoonkabel over de zeebodem tussen Engeland en Canada(36 gesprekken).

Tussen 1920 en 1956 werd de draadloze communicatie verder ontwikkelt, door vb steunzenders om de paar meter. Tegenwoordig gaat alles via communicatiesatellieten. Ze lijken stil te staan t.o.v. de aarde. Ze zijn geostationair, geosynchroom.


§4.5_Waar ben ik?

Door koerscontrole kan je in de auto gezegd worden wanneer je moet remmen welke weg je in moet etc. Is mogelijk dankzij GPS(Global Positioning system). Wordt vaak gebruikt door het leger, luchtvaart, scheepvaart, gewone burger maar ook voor wetenschappelijk onderzoek (vb. een beest volgen). Het is zo nauwkeurig dat geologen het gebruiken om de bewegingen van aardschollen te meten, en de kans op een aardbeving kan bepalen.


§4.6_Weersatellieten

Verschillende mensen hebben betrouwbare weervoorspelling nodig:



  • boeren, om te weten of ze zullen zaaien/ oogsten etc.

  • toeristen, ze willen met mooi weer eropuit en met ongevaarlijk weer reizen

  • huismannen en vrouwen, eigenlijk iedereen dus

Tot de opkomst van natuurwetenschappen werd het weer voorspelt dmv gezegden en bijgeloof. Toen waren er overal weerstations. Het weer werd in de plaatselijke krant gepubliceerd. Toen de telefoon en telegraaf ontwikkelden kon men info uitwisselen en kwam het in de landelijke krant. De kwaliteit van de voorspellingen werden steeds beter.

Met weersatellieten kun je van het weer waarnemen:



  • De wolken, door snel foto’s te maken van wolken kunnen we hun beweging volgen.

  • Temp van het aardopp. Aardopp. Straalt een infrarode straling uit, die in verband staat tussen de golflengte en de temp.

  • Hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Waterdamp absorbeert straling met golflengte tussen 5,7 en 7,1 um. De satelliet kan de concentratie waterdamp schatten.


§4.7_ Technologie

De relatie tussen natuurwetenschap en techniek maakt de ontwikkeling van nieuwe ideeën en technieken mogelijk, ontwikkeling in 4 stappen:



  1. Vaststellen van een behoefte of een probleem

  2. Het zoeken naar een oplossing

  3. De methode heeft meer mogelijkheden. De gekozen oplossing blijkt meer te bieden dan verwacht. Ze worden verder geëxploiteerd

  4. Nieuwe eisen. Als alles is ingevoerd komen er tekortkomingen boven water en ontstaan er nieuwe behoeften


§4.8_ De aarde onder de loep

2 belangrijkste satellieten die alles in kaart hebben gebracht: Amerikaanse Landsat-satelliet

en de Frans SPOT. Cirkelen in een polaire baan. Ze stralen vegetatie en infrarode straling. Op aarde worden de gegevens verwerkt en gepresenteerd door vb een kaart zoals bij het weer of door false-colour foto’s.

Wereldwijde verandering treedt vandaag de dag sterk op de voorgrond. Global Change vat de aarde als 1 geheel op en eist dat de atmosfeer, hydrosfeer, lithosfeer en de cyrosfeer in kaart worden gebracht.


Hoofdstuk 4 :::: ANW :::: Het heelal
4.1. Hoe is het heelal opgebouwd?

Inleiding

Een heliocentrisch wereldbeeld= de zon staat in het middelpunt van het heelal.
4.1.1. Wegwijs in tijd en ruimte

Eratosthenes (2e/3e eeuw v. Chr.)  Griekse geleerde, door schaduwen verklaard dat aarde rond is. Omtrek aarde  40.000 km.
Schijnbare beweging zon ----> zon beweegt niet van oost naar west, maar aarde van west naar oost!

Hoek h = zonshoogte. Is die max.?  zon in het zuiden (zomer: hoog, winter: laag).


Sterrenbeelden  mensen probeerden in de groepen sterren vormen/figuren te

herkennen.

Sterren hebben ook een schijnbare beweging. Sommige gaan onder.

Poolster staat stil. Deze staat precies in het verlengde van de rotatie-as van de aarde.
Verne schreef populair boek over de reis naar de maan. In 1969 1e mens op maan.

Maan heeft ook een schijnbare beweging.


4.1.2. Het zonnestelsel

Zonnestelsel: 9 planeten die ieder in een ellipsvormige baan rond de zon draaien.

De zon staat daarbij in één van de brandpunten van de ellips, die bijna cirkels zijn.


Zon= immens grote gasbol met een straal van 700.000 km.

Aarde heeft 1 maan, de meeste andere planeten ook. Mars: 2; Jupiter: ± 12 grote + veel kleine.



Maan= hemellichaam dat om een planeet draait.
4.1.3. Oude denkbeelden over het heelal

Ptolemaeus (2e eeuw na Chr.)  aarde is middelpunt van heelal.

Astronomen gingen de positie van hemellichamen bepalen en kwamen erachter dat het beeld van Ptolemaeus aan allerlei kanten niet klopte.



Epicykels = de banen rond een hemellichaam.
Copernicus  in 1543: zon staat in het midden, aarde en andere planeten draaien eromheen. Hij baseerde zijn beeld niet alleen op wetenschappelijke metingen, waardoor men hem niet snel geloofde.
In de Middeleeuwen: godsdienst belangrijk, in je leven werken om in de hemel te komen

In de Renaissance: wedergeboorte klassieke cultuur. De individuele mens en zijn leven hier op aarde staan centraal.


Kenmerken van de wetenschappelijke revolutie:

  • nieuwe manier van zoeken (observeren, experimenteren, redeneren, conclusies trekken)

  • toename van kennis


Tycho Brahe (16e eeuw) richtte op het eiland Hven de sterrenwacht Uraniborg op, waar hij de waarnemingen, waar iedereen vanaf Ptolemaeus mee werkte, aan een nauwkeurig onderzoek onderwierp. Hemellichamen waren, zo bleek, niet volmaakt en niet onveranderlijk.

Planeten draaien om de zon, maar de zon met alle planeten draait om de stilstaande aarde.



Johannes Kepler volgde hem op. Zijn doel was om met de meetgegevens van Tycho Brahe de juistheid van het Copernicaanse stelsel te bewijzen.

Ellipsen: banen van de planeten

Kepler had maar 6 ellipsen nodig voor zijn theorie, het Ptolemeïsche tientallen cirkels en hulpcirkels.


4.1.4. Galileo Galilei ‘bewijst’ het gelijk van Copernicus

Galileo Galilei (16e en 17e eeuw)  bijna 70 jaar na het verschijnen van Copernicus’ boek, kwam hij (± 20 jaar oud) in de ban van Copernicus’ ideeën.
Hij heeft baanbrekend werk verricht op wiskundig en natuurkundig gebied.
2 oorzaken waardoor hij een grote rol heeft gespeeld in de historie van de sterrenkunde en de moderne wetenschap:

1: Hij vond de verrekijker opnieuw uit en richtte deze op de sterrenhemel

2: Hij kwam openlijk voor zijn mening uit (evt. met conflict)
Met z’n verrekijker ontdekte hij dat er veel sterren waren in Orion en de melkweg en dat het maanoppervlak ruw was.

Eerst geloofden de astronomen van het Jezuïtencollege in Rome hem niet zo, maar doordat de schijngestalten van Venus (dat verklaarde Galileo Galilei) het Ptolemeïsche stelsel weerlegden en het zo was dat er gekozen moest worden tussen de stelsels van Copernicus en Tycho Brahe, werd er voor het laatste gekozen, omdat de aarde daarbij centraal lag en de astronomische verschijnselen verklaard werden.

Galilei kon goed spreken en schrijven en kon daarom onjuiste argumenten gebruiken. Hij kreeg veel vijanden. Hij kreeg in 1633 levenslang huisarrest, omdat hij een boek had geschreven als een dialoog tussen iemand voor Copernicus’ stelsel, één voor het Ptolemeïsche en één iemand die zich liet overtuigen door argumenten.
Dingen die hij niet bereikt heeft:


  • De telescoop, microscoop, thermometer en slingeruurwerk uitvinden

  • De traagheidswet en zonnevlekken ontdekken

  • Gewichten laten vallen van de toren van Pisa

  • Aantonen dat het Copernicaanse wereldbeeld juist was


Wat hij wél gedaan heeft:

  • Hij legde het fundament van de mechanica, een belangrijk onderdeel van de natuurkunde

  • Hij breidde het instrumentarium van de sterrenkundige uit met de kijker

  • Hij was in staat met de kerk een gevecht te voeren over de interpretatie van natuurwetenschappelijke waarnemingen en theorieën


4.2. Een nieuwe wetenschap wordt volwassen

Inleiding


De verschijning van het boek De Revolutionibus Orbium van Nicolaas Copernicus in 1543 (zon in het midden)  begin Copernicaanse revolutie.

Meer dan 100 jaar later werd deze weer afgesloten door het werk van Isaac Newton.


4.2.1. Hoe kun je iets bewijzen?

De Copernicaanse revolutie is het breekpunt tussen het middeleeuwse denken en dat van de Renaissance en daarna



Deductie: van algemeen geldige stellingen kun je conclusies treken over bijzondere

situaties.



Inductie: je doet een aantal waarnemingen en op grond daarvan kom je tot een

uitspraak.


‘Bewijzen’  iedereen weet 100% zeker dat een visie de juiste is.

In de natuurwetenschap  manieren + argumenten zoeken om te bewijzen.


4.2.2. Francis Bacon

Francis Bacon (16e+17e eeuw) formuleerde een werkwijze voor in de nieuwe wetenschap

  • verzamelen van gegevens zonder vooroordelen

  • hypothese opstellen (om gevonden gegevens te verklaren/vergelijken)

  • testen van de hypothese door daarop toegesneden experimenten

  • hypothese juist?  wetenschappelijke wet

Wet van Behoud van Impuls  …………
Volgorde wetenschappers: Copernicus (15+16), Brahe (16), Bacon (16+17), Galilei (16+17), Kepler (16+17), Huygens (17), Newton (17+18)
4.2.3. Christiaan Huygens

Christiaan Huygens (17e eeuw):

  • enige natuurwetenschapper die te vergelijken is met Isaac Newton

  • belangrijkste dingen waar hij zich mee bezig hield:

- astronomie – leverde hier een fundamentele bijdrage

Hij ging telescopen onderzoeken, maar had daarvoor geen goede lenzen,

dus die ging hij die zelf, met z’n broer Constantijn, slijpen.

- optica


- natuurkunde

- wiskunde



  • hij ontdekte in 1655 een maan van Saturnus (Titan) met een zelfgemaakte telescoop


4.2.4. Sir Isaac Newton

Isaac Newton (17e+18e eeuw):

  • Na zijn schooltijd studeren aan de universiteit van Cambridge. Hij las de werken van geleerden van zijn tijd

  • Doordat in 1665 in Londen de pest uitbrak, sloot de universiteit 2 x haar deuren. Toen hij weer terugkon naar de universiteit, had hij alle grote problemen van de toenmalige wetenschap opgelost (theorieën over: kleuren van het licht, wiskundige beschrijving van de beweging van alle voorwerpen op aarde en de gravitatie, beweging van de planeten).

  • Op z’n 25e jaar werd hij hoogleraar in Cambridge.

Eerst werd er een tijdschrift uitgegeven (vanaf 1662) en later schreef Newton een boek (1684: Philosophiae Naturalis Principia Mathematica), om zijn ideeën over heel Europa te verspreiden.

Zijn ideeën over kleuren en licht publiceerde hij pas in 1706 in zijn boek OpticaI.


  • In 1699  directeur van de Engelse munt  munt kreeg stevige basis, doordat hij in zag welke relatie er bestond tussen de goederenvoorraad en de hoeveelheid geld die in omloop was.

  • Overleed op 85-jarige leeftijd. Hij kreeg een begrafenis als die van een koning.



De Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, kortweg Principiae, bestaat in feite uit 3 boeken. In de eerste twee worden alle wetten en regels van de mechanica behandeld. Newton verzamelt en bewerkt resultaten die anderen voor hem bereikt hebben.
1e boek de 3 bekende wetten. 1e 2  gebaseerd op het werk van Galilei. Newton formuleert ze alleen scherper en beter. Alleen 3e wet zo goed als zeker helemaal van Newton zelf.
De theorieën hebben tot 1905 ongewijzigd standgehouden. In het begin van deze eeuw publiceerde Albert Einstein zijn relativiteitstheorie, die de werkelijkheid beter weergeeft. Met Newton’s werk kun je veel gebeurtenissen uit het leven van alledag prima beschrijven.
3e boek  toepassing theorieën en wetten op de beweging van maan, planeten en sterren.

Gravitatiewet  Alle voorwerpen in het heelal trekken elkaar aan. Hoe verder de voorwerpen van elkaar af zijn, des te kleiner is de kracht. Is een voorwerp groter, dan is ook zijn aantrekking op andere voorwerpen groter.


Voltaire was in 1725 verbannen van Frankrijk naar Engeland. Daar kwam hij erachter dat men in Frankrijk een heel andere theorie over het heelal had dan de Engelsen. Na terugkeer in zijn vaderland, vertaalde zijn de geliefde de Principiae in het Frans mét commentaar. In 1737 verscheen het boek van Voltaire: La Philosophie de Newton pour tout le monde, die een stuk begrijpelijker was dan de Principiae.
In de tijd van Newton werden natuurkunde, scheikunde en biologie natuurfilosofie genoemd. Bij de beoefening 4 verschillende regels voor ogen houden:

  1. Alleen uitgaan van ware oorzaken. Niet meer oorzaken nemen als verklaring dan strikt noodzakelijk.

  2. Dezelfde soort vershijnselen met dezelfde soort oorzaken verklaren (ademhaling mens-dier, steen in NL-VS)

  3. Eigenschappen van voorwerpen, waarmee men kan experimenteren, moet men beschouwen als universele eigenschappen van al deze voorwerpen.

  4. In de experimentele natuurfilosofie moet men de wetten die door inductie uit verschijnselen gevonden zijn óf als exact waar, óf als bijna exact waar beschouwen, tenminste zolang er geen tegenbewijs wordt gevonden. Is dat wel het geval, dan moet men deze wetten nauwkeuriger formuleren of als een bijzonder geval van een nieuwe wet zien.


Gravitatiekracht  zwaartekracht  uit experimenten blijkt dat alle voorwerpen in de buurt van de aarde van elkaar een zwaartekracht ondervinden evenredig met hun massa
Blz 271!!
4.2.5. Een beter instumentarium

William Herschel (18e+19e eeuw): nadat hij telescopen bestaande uit lenzen en lange buizen gebruikt had, ging hij over op spiegeltelescopen. Voordelen: lichter qua gewicht, opening kon veel groter gemaakt worden  daardoor kun je zwakke sterren beter zien.

In 1773  telescoop met brandpuntsafstand van 5,5 voet.

Hij bouwde zijn kelder om tot gieterij  veel spiegels.

Zijn werk resulteerde uiteindelijk in de grote 20 voet (brandpuntsafstand) spiegeltelescoop met een middellijn van 18 inch.


Hij besteedde naast organiseren en telescoopbouw veel tijd aan het bestuderen van allerlei objecten aan de sterrenhemel, hij ontdekte± 850 dubbelsterren  toonde daarmee aan dat de gravitatiewet van Newton ook buiten ons zonnestelsel werkzaam is.

Stelde ook catalogus samen waarin sterren volgens afnemende helderheid gerangschikt waren.

Hij deed ook nog belangrijke ontdekkingen:


  • Infraroodstraling: zonlicht op een prisma laten vallen en met 3 thermometers de hoogste temperatuur zoeken  net voorbij het rode deel van het zichtbare deel van het spectrum. Ook wel warmtestraling.

  • Ontdekking van de planeet Uranus: in 1781 zag hij iets ‘verdachts’, iets dat geen ster kon zijn. Hij legde dit probleem voor aan collega-astronomen  planeet Uranus.
    Herschels naam wereldberoemd + toegelaten als lid van The Royal Society of London. Ontving toelage van Engelse koning, zodat hij al zijn tijd kon besteden aan zijn waarnemingen.

  • Nevels aan de sterrenhemel: nevels zijn melkachtige vlekken buiten het zonnestelsel. 20 Jaar lang verkende hij elke heldere nacht de lucht op zoek naar nevels, posities en beschrijvingen gaf hij door aan zus Caroline, zijn assistente  catalogus van 2500 nevels voor het noordelijk halfrond. = de basis van de New General Catalogue (NGC) waar nog wel naar verwezen wordt.


4.2.6. De afstand van de sterren

Sinds de Britse astronoom Edmond Halley (tijdgenoot van Newton) wist men dat enkele sterren zich in de loop van de jaren uiterst langzaam langs de hemel verplaatsen t.o.v. andere sterren  eigenbeweging  niet alle sterren op dezelfde afstand, door het hele heelal verspreid.

Duitse astronoom Friedrich Bessel bepaalde met de parallaxmethode de afstand van de ster 61 Cygni  0,293 boogseconde  10 lichtjaar.

Met modernste apparatuur kunnen max.afstanden tot 300 lichtjaar worden bepaald.



4.3. Een moderne kijk op het heelal

Inleiding


Mount Wilson had een kijker ontworpen met een brandpuntsafstand van 1280 cm, hiermee konden objecten worden gefotografeerd, die miljoenen lichtjaren van ons verwijderd zijn.

Nadelen van kijkers op aarde:



  1. Afmeting kijker kan door de zwaartekracht niet onbeperkt groter gemaakt worden.

  2. Het licht dat op de telescoop valt, moet eerst door de atmosfeer, waar bepaalde kleuren worden geabsorbeerd.


4.3.1. Bliep… Bliep…

Op 4 oktober 1957 werd de eerste kunstmaan gelanceerd  geweldige technische doorbraak + propagandastunt (communisten als eersten in ruimte). Nu hebben zo’n 25 landen satellieten, bijv. voor wetenschappelijk onderzoek van ons zonnestelsel en communicatieverbindingen.


4.3.3. Ons zonnestelsel

Zonnestelsel  Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto (vaak hebben zij 1 of meer manen), kometen, planetoïden en meteoroïden  draaiende rondom de zon.

Zonnestelsel draait om het midden van ons melkwegstelsel, een platte schijf van ± 200 miljard sterren.



Andormedastelsel: dichtstbijzijnde melkwegstelsel, net als de onze ook spiraalstelsel, maar deze heeft 4 x zoveel massa en is 2 miljoen lichtjaren van ons verwijderd.

Het heelal is vol van zulke melkwegstelsels.



ZON


  • belangrijkste bron van elektromagnetische straling  voornamelijk warmte + licht

  • 98% van alle massa van het zonnestelsel

  • afstand tot aarde: 150 miljoen km; middellijn van 1,4 miljoen km

  • buitenste zichtbare laag = fotosfeer  6000°C  bevat zonnevlekken (centraal donker gebied (umbra) omgeven door een iets lichter gestreepte band (penumbra)) = deuk in het zonsoppervlak  verdwijnen volgens een 11 jaar durende cyclus. Temperatuur in het centrum is 4000°C

  • In de kern: 15 miljoen °C, druk is 340 miljard keer zo groot als die op aarde op zeeniveau.  veroorzaak kernreacties  4 waterstofkernen samengevoegd tot een heliumkern die 0,7% lichter is dan de 4 samen. Dat verschil in massa wordt omgezet in energie, die naar het opp. van de zon gaat door stroming (duurt 1 miljoen jaar). Aan het opp. komt energie vrij als licht en warmte. De zon wordt steeds lichter!

  • Boven de fotosfeer is de atmosfeer van de zon. Onderste deel daarvan, tot ong. 5000 km boven het zonsopp.  chromosfeer. Boven 5000 km  corona

  • Waterstof op?  helium samen met andere, zwaardere elementen  zon zwelt op, aarde wordt warmer  levensvormen uitgeroeid, kusten verder weg, oceanen verdampen, atmosfeer verdwijnt het heelal in, aarde -> dor en droog.
    Zon supergroot  aarde omsluiten, een miljard jaar rode reus, daarna ingezakt tot witte dwerg  uiteindelijke vorm van ster  triljoen jaar voordat deze is afgekoeld



MERCURIUS


  • Lijkt zich veel sneller langs de hemel te bewegen dan de andere planeten

  • De op één na kleinste planeet + heel dicht bij zon  vanaf de aarde geen details te zien aan het oppervlak, wel toen een ruimtesonde (Mariner 10 op 29-03-1974) foto’s maakte en die naar aarde zond.

  • Opp. veel overeenkomsten met onze maan  groot aantal inslagkraters en bergen.

  • Bijna geen atmosfeer. Temp. overdag: > 400°C. Temp. ’s nachts: <-180°C.



VENUS


  • Morgenster/Avondster/zusterplaneet van de aarde

  • Dik wolkendek, wolken bestaan uit druppeltjes zwavelzuur

  • Meeste overeenkomsten met aarde (afmeting, massa, dichtheid, volume)

  • Geen oceanen, dikke atmosfeer (voornamelijk bestaande uit koolstofdioxide en bijna geen water).

  • Aan het opp. druk van de atmosfeer 92 x zo groot als die op zeeniveau op aarde

  • Opp.temp. ±482°C.

  • Door wolken niet goed details van opp. te zien.  bedekt met basaltachtig materiaal. Door Amerikaanse sonde Magellan bracht hele opp. in kaart.


AARDE =====> zie 4.4.

DE MAAN


  • Met blote oog te zien: relatief helder hoogland en donkere vlaktes

  • Het opp. bestaat bijna geheel uit kraters, die elkaar hier en daar overlappen

  • Ong. 384000 km van de aarde verwijderd; middellijn van 3400 km

  • Je ziet vanaf de aarde altijd dezelfde kant van de maan, doordat zij even snel om haar eigen as draait als om de aarde

  • Verschillende Apollo’s zijn op de maan geland (Apollo 11 als eerste)  wetenschappelijke kennis toegenomen.



MARS


  • Rode planeet (rotsen, stof en atmosfeer = rood)

  • Met blote oog goed zichtbaar.

  • Zomer 1975  2 sondes, 1 om opp. in kaart te brengen, 1 om te kijken of er leven was

  • Juli 1997  verschillende stenen geanalyseerd



De planetoïdengordel


  • Tussen Mars en grote planeten  kleine planeetjes (diameter 300 km- kiezelsteenformaat, die alle in een baan met dezelfde straal om de zon draaien.

  • Het materiaal dat bij het vormen van het zonnestelsel is overgebleven.

  • Volgens een theorie --> resten van planeet, onwaarschijnlijk omdat alle planetoïden samen een planeet met middellijn van < 1500 km vormen.



JUPITER


  • Heel groot. Met blote oog: heldere ster. Met verrekijker: ovaal schijfje. Met kleine telescoop: wolkenbanden te zien

  • Bevat ook ringenstelsel (net als Saturnus), is wel zwak.

  • Geen vast opp.

  • We kennen nu 16 manen van Jupiter



SATURNUS


  • Met blote oog: Lijkt op bleek geel schijfje. Met een telescoop: gewoon verschijnsel met grote vlakke ring

  • Geen vast opp.. Wel rotsachtige vaste kern

  • 18 manen. Grootste = Titan. Is grootste van hele zonnestelsel



URANUS


  • Uranus, Neptunus en Pluto  3 buitenste planeten

  • In 1781 ontdekt door William Herschel

  • Diameter van 52000 km.  groter dan de Aarde

  • In zijn bouw lijkt hij veel op Jupiter en Saturnus  wolkenbanden evenwijdig aan evenaar + ringenstelsel

  • Atmosfeer bevat methaan  rood licht wordt geabsorbeerd  Uranus: blauw-groene kleur

  • Minstens 15 manen



NEPTUNUS


  • Laatste van de gasachtige planeten.

  • Kleiner dan Uranus

  • In 1846 ontdekt door Johan Galle en Louis d’Arrest, naar aanleiding van berekeningen van Urbain Le Verrier.

  • Blauw door aanwezigheid van methaan in atmosfeer. Atmosfeer = dynamisch. Grote donkere vlek  wervelstorm.

  • Heeft héél zwak ringenstelsel



PLUTO


  • Verst verwijderd

  • Erg mysterieus

  • In 1930 ontdekt

  • 1 Maan Charon in 1978 ontdekt



4.3.4. Ons melkwegstelsel

Een lichtende band  melkweg  een gebied waarin miljarden sterren dicht bij elkaar staan. De zon is één daarvan.


4.3.5. De oerknal

De kosmologie bestudeert het heelal in zijn totaliteit. Probeert een antwoord te vinden op een paar van de meest elementaire vragen over de werkelijkheid waarin we leven.

Kosmologen kunnen geen ander heelal nemen en kijken wat daar gebeurt. Ze kunnen het niet vergelijken met iets anders, zoals andere astronomen dat doen met planeten, sterren en melkwegstelsels. Ze kunnen ook geen experimenten uitvoeren, alleen afwachten en waarnemingen interpreteren.

Het heelal is homogeen en isotroop  kosmologen gaan ervan uit dat het heelal overal op dezelfde manier is opgebouwd. Ook dat overal dezelfde natuurwetten (gravitatie, beweging, elektriciteit, magnetisme) geldig zijn. Dat is ook zo.

Volgens de theorie van de oerknal (big bang) is het heelal ontstaan tijdens een gigantische explosie. Alles was geconcentreerd in 1 punt. Heelal 10 à 20 miljard geleden ontstaan oneindig klein en heet. Zette zich uit en koelde af. Voorspelt niet hoeveel materie het heelal bevat en in welke vorm.

De aanwijzingen dat deze theorie juist is worden alsmaar sterker.


In 1929 nam de Amerikaanse astronoom Edwin Hubble de uitdijing van het heelal waar. Hoe verder een melkwegstelsel van ons vandaan is, des te groter is de snelheid.

Formule: v= H x d v=snelheid; d= afstand tot ons; H= constante van Hubble.


De meeste elementen waaruit ons lichaam bestaat (bijv. koolstof en zuurstof) werden pas miljarden jaren na het ontstaan van de aarde in de sterren gevormd.

Quarks (meest elementaire deeltjes) klonterden samen tot protonen en neutronen. Proton is kern van waterstof..  eerste element gevormd na oerknal. Ook werden toen helium en lithium gevormd. Alle andere elementen werden veel later uit sterren gevormd.


Kort na de oerknal was het licht nog opgesloten. Later kon het ontsnappen tussen alle materie door. Het licht van deze flits (flits van explosie) kom tvan alle kanten op ons af. Zo dicht kunnen we bij de oerknal komen  kosmische horizon.

Flits is niet meer zo intensief. Golflengte van het licht is groter microgolfstraling geworden ==> definitieve bewijs voor oerknaltheorie. Geen enkele andere theorie kon deze straling voorspellen of verklaren.


4.4. Gebruik van de ruimte

4.4.1. Wat is een satelliet?


Satelliet= een voorwerp dat om de aarde draait (bijv. de maan voor de aarde, de aarde voor de zon)

Satellieten registreren alles wat ze kunnen waarnemen en ze ontvangen radiogolven vanaf de aarde en sturen die (soms in andere vorm) weer naar de aarde terug. Zij zorgen ervoor dat de moderne wereld kan draaien (tv, telefoon, beurs). We kunnen niet meer zonder ze.

Zo’n 600 satellieten zijn in werking nu. Eén satelliet kost ƒ1 miljoen.  3 jaar bouwen + lanceren + ±100 mensen eraan werken in een steriele hal. Zonnepanelen voorzien van energie.

3 klassen satellieten:



  • communicatiesatellieten (telefoon, tv)

  • voor plaatsbepaling op aarde

  • voor remote sensing  data over aardoppervlak of aardatmosfeer. De ontvangen stralingen worden naar aarde gestuurd (weer-, milieu-, spionagesatellieten)

Indeling naar soort baan:



  • Geostationaire satellieten: 36000 km boven de evenaar  omlooptijd van 24 uur  staan stil t.o.v. het aardoppervlak

  • Circumpolaire satellieten: draaien rondom de aarde in een baan die over de polen loopt. Meeste zo’n 700 à 1000 km boven de aarde. Omloopstijd van ong. 1,5 uur.


4.4.2. Satellietbanen

Verklaring beweging satelliet  hoe harder je een voorwerp de ruimte inschiet, des te verder komt hij.

Op een bepaald ogenblik is de snelheid van een voorwerp zó, dat de kromming van zijn baan even groot is als die van het aardoppervlak  satelliet  8 km/s
4.4.3. Ruimtevaarttechniek

Als je zo slim denkt te zijn om een satelliet te kunnen ontwerpen, moet je ook zorgen dat ‘ie goed werkt voor 5-10 jaar. Een satelliet in de juiste baan brengen is een bijna onmogelijke combinatie van spin, snelheid, zwaartekracht en mechanica.

De meeste satellieten worden door de Europese Ariane-raket of door de Amerikaanse spaceshuttle in de ruimte gebracht.

Werking raket is als een opgeblazen ballon loslaten  ballon loopt leeg en vliegt als een gek door de kamer.

Newton: “Elke actie roept een reactie op.”.

Een raketmotor heeft een opening van onder. Motor is via 2 leidingen verbonden met brandstoftank en zuurstoftank. Een mengsel van brandstof en zuurstof wordt in de brandstofruimte ontstoken. Daardoor ontsnappen deze gassen met een zeer grote snelheid  raket beweegt omhoog.

Een raket kan maar weinig nuttige lading meenemen (max. 10% eigen gewicht), omdat het voor het grootste deel bestaat uit brandstof en zuurstof. Als dat opgebruikt is, zijn de lege tanks enkel ballast. Oplossing: meertrapsraket. Nuttige lading is bovenin. Onderste trap als eerste leeg  die afstoten  kleinere massa.

De juiste snelheid bereikt?  satelliet los en kan beginnen.


Satellieten maken op allerlei manieren gebruik van verschillende soorten elektromagnetische golven, zoals zichtbaar licht, infraroodstraling en radargolven. Sommige satellieten nemen golven waar die vanaf een deel van een planeet worden uitgestraald, andere sturen een bundel naar een plek op een planeet en meten de hoeveelheid teruggekaatste stralen.

(Licht heeft verschillende golflengtes.)


4.4.4. Communicatiesatellieten

In 1920: met kortegolfzender maar 1 gesprek tegelijk tussen Europa en Amerika

In 1956: eerste telefoonkabel over zeebodem  36 gesprekken tegelijk tussen Groot-Brittannië en Canada.

Tegenwoordig: met satelliet duizenden gesprekken tegelijk.
Steunzender  op speciale hoge torens  ontvangt een signaal en zendt dat versterkt uit  afstand van tientallen tot honderden km overbruggen  maar niet over zee!!

Oplossing: satellieten  communicatiesatellieten 35800 km boven evenaar.


Elke geostationaire satelliet heeft eigen plek aan de hemel  aangegeven met geografische lengte Soms staat een groep satellieten met opzet zo dicht bij elkaar  één coördinaat. Voordeel= alle satellieten met één schotel te ontvangen.

Het recht om een satelliet te mogen gebruiken koop je bij de eigenaar (één of meer van de beschikbare kanalen).


4.4.5. Waar ben ik?
GPS  Global Positioning System  koerscontrole  24 satellieten in een baan met een straal van zo’n 20000 km om de aarde draaiend.

Oorspronkelijk was het ontwikkeld door het leger van de VS. Verdwalen is onmogelijk.

GPS wordt steeds meer toegepast: in vliegtuigen, in de scheepvaart en in het weten­schappelijk onderzoek (blauwe vinvis volgen of bewegingen van aardschollen meten, om de kans op een aardbeving te bepalen).
4.4.6. Weersatellieten

Meteorologie wil een zo nauwkeurig mogelijke voorspelling van de temperatuur en de hoeveelheid regen en/of zon op een bepaalde plaats en op een bepaald tijdstip.

Men kreeg de behoefte aan gegevens over het weer vóórdat het er was. De komst van satellieten bood een oplossing. Met satellieten kun je waarnemen:



  • De wolken. Wolkenfoto’s worden gemaakt m.b.v. zichtbaar licht. Wolken kaatsen veel meer licht terug dan de atmosfeer.

  • De temperatuur van het aardoppervlak. Het aardopp. straalt infrarode straling uit met een golflengte van 10-12 μm. Hoe hoger de temperatuur, des te lager de uitgestraalde golflengte. Op dezelfde manier meet de satelliet de temp. van de wolken en van het zeeoppervlak in onbewolkte gebieden.

  • De hoeveelheid waterdamp in de atmosfeer. Om te schatten of er bewolking gaat komen is het van belang te weten hoeveel waterdamp zich in de lucht bevindt. Waterdamp absorbeert straling met een golflengte tussen 5,7 en 7,1 μm. M.b.v. de signaalsterkte kan de concentratie van waterdamp worden geschat.


4.4.7. Technologie

Problemen worden tegenwoordig goed aangepakt.

Bij de bespreking van weersatellieten hebben we al enigszins aangegeven hoe men in de loop der tijd de kwaliteit van de weersvoorspelling heeft verbeterd.

De relatie tussen natuurwetenschap en techniek maakt de ontwikkeling van nieuwe ideeën en technieken mogelijk. Ontwikkeling kent 4 stappen:



  1. Vaststellen van een behoefte of probleem. Eén persoon/groep mensen. (bijvoorbeeld behoefte aan goede weersvoorspelling)

  2. Het zoeken naar een oplossing. Wordt op een gegeven moment gevonden, maar hoeft niet direct de beste te zijn (kan langzaamaan nóg beter worden).

  3. De methode heeft meer mogelijkheden. Oplossing blijkt meer te bieden dan men aanvankelijk dacht. Deze mogelijkheden worden verder geëxploiteerd (zodat ze er zo veel mogelijk voordeel uit halen).

  4. Nieuwe eisen. Gekozen oplossing is goed ingevoerd, alle mogelijkheden zijn geëxploiteerd. Tekortkomingen komen  nieuwe behoeften.

Herhaalde cyclus totdat een permanente oplossing is gevonden of probleem niet meer belangrijk is.
4.4.8. De aarde onder de loep

De afgelopen 20 jaar hebben satellieten de aarde nauwkeurig in kaart gebracht. De 2 belangrijkste zijn de Amerikaanse Landsat-satelliet en de Franse SPOT.

De sensoren van deze satellieten meten zichtbare en infrarode elektromagnetische straling die vanaf de aarde de ruimte in terugkaatst.

Bij zichtbaar licht weinig reflectievermogen, bij nabije infrarood veel en bij gemiddelde infrarood veel bij droge vaste grond en weinig bij groene vegetatie.

Landsat  oplossend vermogen van 30 m  aardopp. wordt opgedeeld in vierkanten

van 30 x 30 meter

SPOT  oplossend vermogen van 10 m  aardopp. wordt opgedeeld in vierkanten van

10 x 10 meter



Van elk vierkant wordt informatie vastgelegd en doorgestuurd naar een grondstation. Daar worden de gegevens door de computer bewerkt. Deze probeert de gegevens zo duidelijk mogelijk te presenteren.

False-colour-foto’s  aan een bepaalde golflengte van infrarood kun je de onnatuurlijke kleur van infrarood een kleur toewijzen.
We weten nu dat de aarde een ingewikkeld systeem is dat door veel factoren bepaald wordt, factoren die elkaar vaak ook weer beïnvloeden. We moeten goed vastleggen wat er in de natuur gebeurt en wat de gevolgen zijn van ons ingrijpen.

Global Change treedt tegenwoordig sterk op de voorgrond. Het vat de aarde als één geheel op en eist dat de atmosfeer, de hydrosfeer, de biosfeer, de lithosfeer en de cryosfeer alle in kaart worden gebracht.




De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2019
stuur bericht

    Hoofdpagina