Werkblad bij: Bewegingen van Aarde, Zon en Maankhooyman.home.xs4all.nl/aanv2.doc · Web...

Algemene natuurwetenschappenOok wel: Actuele NatuurwetenschappenSt. Bonifatiuscollege, Utrechtaanvullend lesmateriaal bij Solar Schooljaar 2009-2010 – Periode 2

Zonnestelsel, heelal & leven

hoofdstuk 3 Blik op oneindighoofdstuk 2 Biosfeer in beweging

Frank Holtslag, Lodewijk Koster, Carolien Kootwijk, D Panday

De vijf ANW-vragen:• Hoe beïnvloeden natuurwetenschap, techniek en samenleving

elkaar?• Hoe pas je natuurwetenschappelijke kennis toe?• Hoe ontstaat natuurwetenschappelijke kennis?• Hoe weet je wat waar is?• Mag alles wat kan? Hoe bepaal je jouw standpunt?

MOGELIJKE Leswijzer ANW, 4 vwo / 5 havo

datum presentatie klassikaal opdrachten

1 Intro PO41 Oriëntatie op heelal en ruimteonderzoek Verdelen PO4, 1 t/m 4

2 2 Invloed van de zon en de maan (Deel 1) 5 t/m 11

3 2 Invloed van de zon en de maan (Deel 2) 12 t/m 22

4 3 Bewegingen van zon, aarde en maan 23 t/m 41

5 4 Planeten en manen 42 t/m 53

6 Starry night 1.1 /1.2

7 5 Meteoren, meteorieten en kometen 54 t/m 65

8 Starry night 1.3

9 6 Sterren en sterrenstelsels 66 t/m 86

10 Starry night 1.4 // NOVA tour

11 7 De zoektocht naar buitenaards leven 87 t/m 88

12 0 – De kwetsbare AARDE

Werken met Starry Night Backyard

A PO2b Intro Introductie op PO2b

B PO2b

C PO2b

D PO2b

E PO2b

F PO2b

G PO2b

PO2: De praktische opdracht in periode 2 bestaat uit twee opdrachten:

a Actualiteit bij onderzoek in/aan het heelal - individueelb Klimaat - groep

2

Zonnestelsel en heelal1 Oriëntatie op heelal en ruimteonderzoek

Al sinds de oertijd kijken mensen ’s nachts naar de hemel. Jij vast ook wel. Kun je de poolster ook vinden? Misschien heb je je wel eens afgevraagd hoe groot het heelal zou zijn. Of dat er nog meer planeten zouden zijn zoals de aarde. En als je een vallende ster ziet mag je een wens doen. Maar wat valt er eigenlijk naar

beneden? Toch geen ster hopelijk…

Overzicht hemelobjectenHet onderstaande overzicht is een eerste kennismaking met alles wat er in het heelal te ontdekken valt. De vragen die bij de verschillende onderwerpen genoemd worden komen later in het hoofdstuk aan bod. Het is dus niet de bedoeling om ze direct te beantwoorden!

Zon en maanDe zon is een heel gewone ster, die licht uitzendt doordat er in het binnenste van de zon kernfusie plaatsvindt. Het licht van de zon doet er 8 minuten over om de aarde te bereiken.• Hoe komt het dat de zon in de zomer hoger aan de hemel staat?

De maan staat veel dichter bij de aarde en lijkt (toevallig) even groot als de zon. Dat is natuurlijk maar schijn, het licht van de maan is al na 1,3 s op aarde. • Hoe kun je de schijngestalten van de maan verklaren?

PlanetenEr zijn in totaal acht planeten, waarvan je er vijf met het blote oog kunt zien: Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus. Omdat de planeten ook rond de zon bewegen staan ze elke avond op een iets andere plek aan de hemel. Daardoor werden ze vroeger ook wel ‘dwaalsterren’ genoemd. Het licht van de zon doet er 5,5 uur over om de buitenste ex-planeet Pluto te bereiken.• Lijken alle planeten op de Aarde? Zou er leven mogelijk zijn?

Periode 2 - Zonnestelsel en heelal 3

Kernvraag 1 Wat zie je allemaal als je ’s nachts naar de hemel kijkt?

Kernvraag 2 Waarom wordt er onderzoek in de ruimte gedaan? Welk soort wetenschappelijk onderzoek wordt er in de ruimte gedaan?

Saturnus

Fotoserie van Mars met tussenpozen van een week, genomen van eind juli 2005 (rechtsonder) tot februari 2006.De lusbeweging wordt veroorzaakt door de beweging van de aarde.

KometenEen komeet herken je aan zijn staart, die ontstaat doordat de zonnewind het ijsoppervlak verwarmt waardoor het ijs verdampt. Een komeet is vaak enkele dagen tot weken aan de hemel zichtbaar, om pas na tientallen jaren opnieuw langs te komen.• Waar komen de kometen vandaan?

Meteoren en meteorietenEen meteoor is een kortstondig lichtspoor aan de hemel, veroorzaakt door een meteoriet. Veel mensen noemen dit een vallende ster, maar de meteoriet is een klein stofdeeltje dat met een enorme snelheid (tot tientallen kilometers per seconde!) in de atmosfeer van de Aarde terecht komt. Door de enorme wrijvingskrachten "verdampt" het stofdeeltje in een lichtspoor. Een deeltje ter grootte van een erwt geeft al een bijzonder heldere lichtstreep. • Waardoor is een meteoriet waardevol voor het astronomisch

onderzoek?

Satellieten en vliegtuigenLangzaam bewegende stipjes aan de hemel zijn meestal satellieten, een vliegtuig kun je herkennen aan de knipperende lampjes. De meeste satellieten die dichtbij de aarde staan draaien in enkele uren rond de aarde, en een grote satelliet zoals het ISS (International Space Station) is met het blote oog goed zichtbaar.• Hoe worden satellieten gebruikt bij onderzoek aan het heelal?

SterrenAlle sterren die je aan de hemel ziet maken deel uit van de Melkweg, en in feite is het slechts een klein stukje van de melkweg (de omgeving van de zon). De dichtstbijzijnde ster staat op 4,3 lichtjaar, de meeste andere op enkele honderden lichtjaar. Dankzij de Hubble Space Telescoop zijn er prachtige foto’s gemaakt.• Welke verschillen zijn er tussen die sterren?

SterrenstelselEén simpel stipje aan de hemel kan ook een sterrenstelsel zijn. Het meest bekende sterrenstelsel is Andromeda. Een sterrenstelsel is net als de Melkweg een enorme verzameling van wel 100 miljard sterren. Andromeda staat maar liefst 2.400.000 lichtjaar bij ons vandaan, maar dat is vergeleken met de rest van het heelal dichtbij.• Hoe zijn sterrenstelsels ontstaan?

Al in de vroege oudheid ontdekte men allerlei patronen aan de hemel. Onze sterrenbeelden zijn daar een voorbeeld van. Mensen kwamen tot de ontdekking dat je aan de hand van de stand van hemellichamen iets kon zeggen over tijd. Met de uitvinding van de


Leoniden gezien vanuit de ruimte in 1997, NASA

De komeet Hyakutaki

International Space Station

Foto van Stonehenge, 5000 jaar oud en een soort observatorium voor hemellichamen. Sommige stenen hebben een voorspellende waarde voor de plaats van de zon en de maan.

telescoop werden tot dan toe onzichtbare objecten zichtbaar. Het zette ons hele idee over de bouw van het heelal op zijn kop: onze aarde bleek niet het centrum van het heelal te zijn!Er wordt tegenwoordig meer dan ooit veel onderzoek gedaan aan het heelal. Daarom zal ook bij dit onderwerp veel gebruik worden gemaakt van berichten over nieuwe ontdekkingen.


Foto’s van de HubbleDankzij de Hubble Space Telescoop beschikken we over de prachtigste foto’s van sterren en sterrenstelsel. Daarnaast weten we van de meeste sterren erg veel, ondanks het feit dat we nog nooit op bezoek zijn geweest (en dat zal waarschijnlijk ook nooit gebeuren).• Hoe komen we aan al die kennis over het heelal?

Object Hoe herken je het object aan de hemel?

Vliegtuig Knipperende lampjes, die vrij snel verplaatsen langs de hemel.

Een stipje dat je kunt zien bewegen langs de hemel.

Sterren Hebben een vaste plaats in de vorm van sterrenbeelden zoals de Grote Beer.

Planeten

Met een sterke telescoop zie je dat het niet één stip is, maar een vlek die bestaat uit heel veel stipjes

Meteoor

Dit object heeft soms een staart, die veroorzaakt wordt door de zonnewind. Het is meestal enkele dagen zichtbaar en verplaatst zich daarbij langs de hemel.

Wat zie je allemaal aan de hemel?Als je ’s nachts bij helder weer naar de hemel kijkt zie je een onvoorstelbare hoeveelheid stipjes, maar dat zijn niet allemaal sterren. Wat valt er allemaal te ontdekken?1 Vul de tabel in. Gebruik de informatie op de vorige bladzijden.


Lichtexplosie bij een Rode ReuzensterDe Krabnevel, het restant van een supernova

Babysterren in de Melkweg

Waarom wordt er onderzoek gedaan aan het heelal?Er wordt veel geld uitgegeven aan onderzoek in en aan het heelal. Een groot deel is bestemd voor wetenschappelijk onderzoek. Op televisie, in kranten en tijdschriften vind je dan ook regelmatig nieuws dit onderwerp. Ook in het ANW-krantje staan veel artikelen die over ruimteonderzoek gaan. Maar waarom eigenlijk? Eén van de redenen is nieuwsgierigheid. Men hoopt er een aantal dingen te kunnen vinden.

2 Noem een aantal dingen waar ze naar op zoek zijn in het heelal of noem een aantal dingen dat men in het heelal hoopt te vinden.

Nog een reden om onderzoek in de ruimte te doen is dat we daardoor meer over de aarde te weten kunnen komen. Er draaien tegenwoordig veel satellieten rond de aarde. Allemaal gericht op de aarde. Deze waarnemingen kunnen behoorlijke invloed hebben op ons dagelijks leven.

3 Bedenk drie voorbeelden van toepassingen waarbij men gebruik maakt van waarnemingen vanuit de ruimte. Welke invloed hebben ze?

De Amerikaanse president Bush had vorig jaar plannen om het Amerikaanse ruimtevaartprogramma nieuw leven in te blazen. Hij heeft als doel gesteld om ergens in 2020 mensen op Mars te zetten. Zie onderstaand artikel.


In 2003 bedroeg de begroting van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA € 2,7 miljard.De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie had in datzelfde jaar een begroting van ongeveer $ 16 miljard.Ter vergelijking: Nederland gaf in 2005 ongeveer € 27 miljard uit aan onderwijs.

Satelliet in een baan om de aarde.

8

Bush wil man naar Mars sturenVolkskrant, januari 2004De Amerikaanse president George Bush zal volgende week plannen bekendmaken om Amerikanen naar Mars te sturen. Hij zou ook plannen onthullen voor een permanent bemande post op de maan. Dat hebben hoge Amerikaanse ambtenaren donderdagavond gezegd. De missie naar Mars vindt waarschijnlijk niet eerder dan in 2014 plaats.

De president zou met de plannen nieuw leven in het Amerikaanse ruimtevaartprogramma willen blazen. Er zijn geen bemande Amerikaanse vluchten geweest sinds het ruimteveer Columbia vorig jaar verongelukte, waardoor de zeven bemanningsleden om het leven kwamen. Cynici oordelen dat de plannen de Republikein ook moeten steunen in zijn campagne om te worden herkozen tot president. De laatste keer dat er Amerikanen op de maan stonden, is meer dan dertig jaar geleden. Er is een groot verschil tussen de reis naar de maan of een

expeditie naar Mars: de eerste duurt drie dagen, terwijl een enkele reis naar Mars zeker zes maanden duurt.

Periode 2 - Zonnestelsel en heelal

9

4 Bedenk zelf minimaal twee goede redenen om mensen op Mars te zetten.

KernvragenBeantwoord nu de kernvragen bij dit

onderdeel

Periode 2 - Zonnestelsel en heelal

Individuele opdrachtPO 2A: Actualiteit bij onderzoek in/aan het heelalJe hebt nu een beeld gekregen waarom er onderzoek gedaan wordt in de ruimte. Maar wat voor soort onderzoek wordt er nu eigenlijk gedaan? In deze opdracht ga je dat onderzoeken.

Individuele opdrachtZoek één recent artikel over een aansprekend ruimteonderzoek of over een expeditie in de ruimte. Kies in elk geval een onderwerp of onderzoek dat jouw belangstelling heeft, en waarvan je vindt dat het belangrijk is dat het onderzoek uitgevoerd wordt. Bij de beoordeling speelt ook de keuze van het onderzoek/artikel een rol.Gebruik bij voorkeur internet (omdat dat het meest actueel is). Je kunt ook gebruik maken van het ANW-krantje.

Bronnen op internetDe volgende sites kunnen je goed helpen:www.allesoversterrenkunde.nl (site van Govert Schilling)noorderlicht.vpro.nlwww.kennislink.nlwww.natunieuws.nl

Print het artikel (of een gedeelte ervan), of maak een kopie als je een artikel uit een tijdschrift of krant gebruikt. Beantwoord op hetzelfde blad de volgende vragen:

1. Waar gaat het onderzoek over?2. Op welke plek wordt het onderzoek uitgevoerd? (b.v. op aarde, in

een satelliet of in een ruimtesonde)3. Zijn er al resultaten bekend?4. Welke verwachtingen heeft men van het onderzoek?

Ruimteonderzoek kost vaak erg veel geld, en het onderzoek dat je uitgekozen hebt kan alleen uitgevoerd worden als er voldoende argumenten voor zijn.• Noteer zoveel mogelijk argumenten waarom jouw onderzoek

uitgevoerd moet worden.

Werk de opdracht uit en lever het resultaat in bij je docent. Vraag naar de mogelijkheden om het via de ELO in te leveren.

Periode 2 – Zonnestelsel en heelal 10

Satelliet met UV-detectoren (FUSE)

Ruimtesonde Cassini bij de geringde planeet Saturnus

Zonnestelsel en heelal2 Invloed van de zon en de maan (Deel 1)

De zon en de maan blijken van grote invloed op ons dagelijks functioneren. Ons besef van tijd en onze tijdwaarneming vinden hun oorsprong in het periodiek terugkeren van bepaalde verschijnselen aan de hemel. Veel dieren blijken, net als de mens, een bioritme te hebben. Ook eb en vloed zijn terug te voeren op de invloed van de zon en de maan.

Kernvraag 3 Wat merk je in het dagelijks leven van de invloed van de zon?

Kernvraag 4 Wat merk je in het dagelijks leven van de invloed van de maan?

Als er tijd is kun je de video Reis door de ruimte deel 3 (De aarde) en deel 4 (De maan) bekijken. Elk deel duurt ongeveer 10 minuten.

5 Welke tijdseenheden (seconde, minuut, uur, dag, week, maand, jaar, eeuw) zijn gebaseerd op bewegingen van hemellichamen? Leg kort uit.

6 De oorsprong van de zevendaagse week ligt vermoedelijk in het feit dat zeven hemellichamen met het blote oog zichtbaar zijn. Bij de benamingen in het Frans is dat nog duidelijker zichtbaar. Maak het overzicht compleet en gebruik bron 3.21 uit Solar.

zondag = dimanche = Zon donderdag = jeudi =maandag = lundi = Maan vrijdag = vendredi =dinsdag = mardi = zaterdag = samedi =woensdag = mercredi =

De baan van de zon aan de hemelDe zon lijkt te bewegen langs de hemel (in feite is het de aarde die draait). De baan van de zon verandert in de loop van het jaar, en daardoor wordt de zon van oudsher gebruikt voor tijdwaarneming.

7 Vul aan:• De zon komt op in het . . . . . . . . . . . . . .• De zon gaat onder in het . . . . . . . . . . . . . .• Als de zon zijn hoogste punt bereikt dan staat hij in

het . . . . . . . . . . . . . .

8 De zon beweegt dus langs de hemel. Wat is de oorzaak van deze beweging van de zon?


Dagbogen van de zon getekend op de halve hemelbol aan het begin van de zomer, de lente en de herfst en de winter

Dagboog van de zonDe baan die de zon langs de hemel beschrijft noemen we een dagboog. Deze is elke dag weer anders. In de figuur hiernaast zie je drie dagbogen die horen bij zomer, herfst (of lente) en winter. In de zomer staat de zon hoger en langer aan de hemelDe afbeelding hoort bij een plek op dezelfde breedtegraad als Amsterdam. In Marokko zal de zon hoger aan de hemel staan, en lopen de dagbogen steiler.

Hieronder zie je de horizon getekend als een rechte lijn.

9 Teken de baan van de zon ten opzichte van de horizon in de herfst en de lente. Geef met een pijl de bewegingsrichting aan. (Gebruik de informatie uit het kader hierboven)

10 Teken in dezelfde figuur globaal de baan van de zon in de winter en de baan in de zomer (let op, de zon komt niet altijd precies is het oosten op, en gaat niet precies in het westen onder). Gebruik weer de informatie uit het grijze kader

11 Als je nu de baan van de zon op een zomerdag vergelijkt met die op een winterdag, welke twee verschillen vallen je dan op?


oost zuid west

Zonnestelsel en heelal2 Invloed van de zon en de maan (Deel 2)

Het ontstaan van de seizoenenIn de winter staat de zon minder hoog aan de hemel en schijnt hij minder lang. Dit verschijnsel wordt veroorzaakt door de schuine stand van de aardas ten opzichte van de baan van de aarde om de zon. In het plaatje zie je hoe de aarde in de meest schuine stand staat. De draaias van de aarde staat dan 23,5º schuin. Het zonlicht komt van rechts. Verder zie je de evenaar en de draaias (gestippeld) van de aarde getekend. Lees ook bron 3.5 op bladzijde 87 Solar.

12 Arceer in het plaatje hierboven het gebied waar het nu nacht is.13 Geef met een kruis de plek aan waar de zon nu recht boven de aarde

aan de hemel staat.14 12 uur later, als de aarde is gedraaid zal de zon op andere

plekken recht boven de aarde aan de hemel staan. Op welke plekken is dat het geval?

15 Hoort het bovenstaande plaatje bij 21 december of bij 21 juni? Leg uit waarom?

De aarde draait rond de zon, en daarbij blijft de draaias van de aarde altijd schuin staan in een hoek van 23,5°. Een half jaar later is het op het noordelijk halfrond winter, op het zuidelijk halfrond zomer.

16 Leg met behulp van de tekening hiernaast uit wat er in de zomer anders is aan de positie van de zon en de aarde tov van de winter. Vul daarbij de volgende zinnen in:


In de zomer is het……………………..halfrond naar de zon gericht. Hierdoor valt er ………………. zonlicht in op het bovenste deel van de aarde en is het daar dus…………….

Een …………… jaar later is het……………………..halfrond naar de zon gericht.

Hierdoor valt er……………………………zonlicht in op het bovenste deel van de aarde en is het daar dus……………………………………

Nederland ligt op 52° noorderbreedte (zie het pijltje in de afbeelding hieronder). In de zomer staat de zon veel hoger dan in de winter.

17 Leg met behulp van de afbeelding hierboven uit, dat de zon in de zomer in Nederland veel hoger staat dan in de winter. Doe dat door de volgende stappen te doen.

a. Teken de plek waar de zon in de zomer staat (teken de zon als een klein bolletje)

b. Teken een lijn van de zon naar NederlandTeken de plek waar de zon in de winter staatTeken een lijn van de zon naar de plek waar het in Nederland op dat moment dag is.Vergelijk de hoeken, wat valt op?Beantwoord nu de vraag

18 Geef in de figuur hiernaast met letters aan waar het zomer(Z), winter (W), herfst/lente (HL) is (Ga er daarbij vanuit dat de Noordpool in het noorden van de bol zit).

Als de zon in Nederland hoog aan de hemel staat is het veel warmer dan wanneer de zon lager staat. Hoe komt dat eigenlijk? De zon staat dan toch niet verder weg? Er komt toch niet minder straling van de zon?19 Leg uit waarom het warmer is als de zon hoger staat (maak een

tekening!).


Eb en vloedAls je aan het strand bent dan merk je dat het per dag twee keer hoogwater en twee keer laagwater is, maar niet elke dag op hetzelfde tijdstip. De periode tussen laagwater en hoogwater noemen we vloed, de periode tussen hoogwater en laagwater noemen we eb (het water ebt weg). Eb en vloed worden veroorzaakt doordat de zon en de maan door hun massa als het ware aan de aarde ‘trekken’. De maan is weliswaar kleiner, maar de invloed van de maan op de getijden is veel groter dan de invloed van de zon. De twee getijden zijn in de figuur vergroot weergegeven.

In bovenstaand plaatje zie je de aarde, maan en de zon van bovenaf. Je ziet wat het gecombineerde effect is van draaibeweging en aantrekkingskrachten: het zorgt voor twee waterbergen. De twee ‘waterbergen’ bevinden zich dus steeds aan de kant van de maan en aan de tegenovergestelde kant.

20 Verklaar met dit plaatje waardoor er elk dag twee keer eb en twee keer vloed is.

De maan draait in ongeveer 4 weken tegen de klok in om de aarde. Op de tekening staat de maan precies tussen de zon en de aarde. De onderstaande figuur geeft de situatie respectievelijk 1 en 2 weken later.

21 De waterbergen van het zonsgetij zijn al getekend. Teken in beide plaatjes de waterbergen van het maansgetij.

Bij springtij komt het hoog water extra hoog, bij doodtij is het verschil tussen hoog- en laagwater klein.22 Leg uit dat er twee keer per maand springtij is, en twee keer

doodtij.

Beantwoord nu de kernvragen bij dit onderdeel


EXTRA: Eb en vloed, een ingewikkeld verhaalBehalve de aantrekkingskracht van de maan en de zon spelen ook andere krachten een rol. Zo ontstaat de ‘tweede’ waterberg door een centrifugaal effect van het draaien van aarde en maan rond een gemeenschappelijk zwaartepunt. Verder spelen de continenten ook een rol in het ontstaan van eb en vloed. Rond de zuidpool zijn de vloedgolven erg hoog, in de Middellandse zee is eb en vloed nauwelijks merkbaar.

1 week later 2 weken later

Het maansgetij is sterker dan het zonsgetij

Zonnestelsel en heelal3 Bewegingen van zon, aarde en maan

Op aarde zijn de gevolgen van de aanwezigheid en de beweging van de zon en de maan goed te merken. In de afgelopen bladzijdes heb je daar de voorbeelden van gezien: de kalender, de klok, de tijdzones, de seizoenen, eb en vloed. De beweging van de zon wordt veroorzaakt door het draaien van de aarde, maar hoe zit dat met de maan? Hoe ontstaan de schijngestaltes (volle maan, nieuwe maan, sikkeltje) van de maan? Waardoor ontstaan zons- en maansverduisteringen?

Alles draaitOp het plaatje zie je hoe de aarde en de maan om de zon draaien. De noordpool van de aarde zit aan de bovenkant. Er zijn daarbij vier verschillende draaibewegingen:

• De aarde draait in een jaar (365,256) dagen om de zon.• De maan draait in ongeveer een maand (29,5 dagen) om de aarde. • De aarde draait in een dag (23,93 uur) om haar as.• De maan draait ook om haar as, maar precies zo langzaam dat steeds

dezelfde kant van de maan naar de aarde gericht is.

23 Draait de aarde naar het westen of naar het oosten toe?


Kernvraag 5 Hoe zijn de schijngestalten van de maan te verklaren? In welk deel van de nacht is de maan zichtbaar?

Kernvraag 6 Hoe ontstaan zons- en maansverduisteringen? Waardoor kun je veel vaker een maansverduistering zien dan een zonsverduistering?

EXTRA: RotatieperiodeHet lijkt misschien vreemd dat de aarde niet in precies 24 uur een rondje om haar as draait (de aarde draait 360º in 23,93 uur). Dat komt omdat de aarde na een dag ook een stukje van plaats verschoven is. De aarde moet dan nog een klein stukje verder draaien voordat precies dezelfde kant van de aarde naar de zon gericht is.Iets dergelijks geldt ook voor de maan.

In de bovenstaande afbeelding kijk je van recht boven de noordpool naar de aarde. Het zonlicht komt van links, Nederland is getekend met een stipje.24 Arceer het gedeelte van de aarde waar het nu nacht is.25 Geef met een pijltje de draairichting van de aarde aan. 26 In welke richting kijk je vanuit Nederland naar de zon,

oost/zuid/west?27 Leg met het draaien van de aarde uit of het in Nederland nu avond

of ochtend is.

In de volgende afbeelding zie je nogmaals dezelfde aarde van boven de noordpool, nu met de baan van de maan ingetekend.

28 Arceer de gebieden op de aarde en de maan waar het nu donker is.29 Hoe ziet iemand in Nederland nu de maan? Geef in de foto in de

kantlijn aan welk deel van de maan dan donker is. Dit noemen we eerste kwartier.

30 Kun je vanuit Nederland de hele nacht de maan aan de hemel zien? Leg uit.

Ongeveer een week later is de maan een kwart cirkel opgeschoven.31 Teken waar de maan dan staat. Hoe noemen we deze maan?32 Kun je vanuit Nederland de hele nacht de maan aan de hemel zien?

Leg uit.

Soms is de maan vanuit Nederland gezien aan de linkerkant verlicht, dat noemen we laatste kwartier (zie foto).33 Waar staat de maan dan? Geef de plek in de tekening aan.34 In welk deel van de nacht is de maan dan zichtbaar?

35 Hoe zien we de maan een week later? Dit noemen we nieuwe maan.


Arceer het schaduwgebied

laatste kwartier

36 Leg uit waarom we de maangestalte op de foto ‘laatste kwartier’ noemen.


Soms is de maan niet meer dan een dun sikkeltje, zoals op de foto.37 Waar (ongeveer) staat de maan als je een klein sikkeltje aan de

linkerkant ziet (zie foto)?

We zien een maansikkeltje op de dagen vlak voor en vlak na nieuwe maan. Toch zul je het niet vaak meemaken dat je de maan zo ziet.

38 Waardoor zien we de maan maar heel zelden zoals op de foto?

Zon- en maansverduisteringEen zonsverduistering is een spectaculaire gebeurtenis, vooral als je in het gebied zit waar er een totale zonsverduistering optreedt. Dat gebeurt alleen in een zeer smalle strook op aarde.

39 Waardoor is een zonsverduistering niet overal op aarde te zien?

40 Zal een zonsverduistering optreden bij nieuwe maan of bij volle maan?

Bij een maansverduistering schuift de maan door de schaduwbaan van de aarde. Dat duurt ongeveer 2,5 uur. Bij volledige verduistering heeft de maan nog een rode gloed.

41 Is een maansverduistering overal op aarde te zien? Is dat bij volle maan of bij nieuwe maan?


Optioneel: Starry Night (Bijlage 1; opdr. 1.1)


zonsverduistering

maansverduistering

zonsverduistering maansverduistering

Zonnestelsel en heelal4 Planeten en manen

Met het blote oog kun je de zon en de maan overdag goed zien. ’s Avonds als het donker wordt, verschijnen er allerlei andere lichtpuntjes aan de hemel. De meeste daarvan zijn andere sterren. Maar als je goed kijkt blijken er ook andere

hemellichamen tussen te zitten.

Wat is een planeet?Een planeet is een hemellichaam dat een baan om een ster beschrijft. In bron 3.21 cirkelen acht planeten om onze zon. Een aantal planeten kun je met het blote oog zien. De bekendste planeet die je goed kunt zien is Venus, die zie je vooral heel goed rond zonsondergang en zonsopkomst. Het is dan een hele heldere ‘ster’ aan de hemel. Ze wordt dan ook morgenster of avondster genoemd.Lees bladzijde 97 van Solar.

42 Griekse astronomen konden 3000 jaar geleden al met het blote oog onderscheid maken tussen sterren en planeten. Hoe konden zij zien of een object aan de hemel een planeet was in plaats van een ster?

43 Planeten geven zelf geen licht. Hoe komt het dat je ze dan toch kunt zien?

Volgens Wikipedia is een planeet een hemellichaam dat aan voldoet aan vier voorwaardenEen planeet:Bevindt zich in een baan rond een zon; Heeft een massa die groot genoeg is om hydrostatisch evenwicht te bewerkstelligen (een planeet is daardoor nagenoeg rond); Heeft de omgeving van haar baan schoongeveegd van andere objecten; Heeft een atmosfeer.


Kernvraag 7 Welke eigenschappen hebben de planeten?

Kernvraag 8 Welke planeten maken deel uit van ons zonnestelsel? Wat zijn de belangrijkste verschillen?

De Griekse astronoom Ptolemaeus die leefde in de 2e eeuw na Christus

EXTRA: Hydrostatisch evenwichtHydrostatisch evenwicht is een term uit de sterrenkunde. Het evenwicht is tussen de zwaartekracht van de ster (die zonder tegenwerking voor het steeds kleiner worden zorgt) en de (gas)druk in de ster (die ontstaat omdat de ster kleiner wordt)

Er is een mooie formule voor:

Planeten in ons zonnestelselHet zonnestelsel kent acht officiële planeten (vorig jaar is pluto weggevallen als officiële planeet). In de afbeelding hiernaast zijn de acht planeten en de zon getekend. De afbeelding is op schaal: Jupiter en Saturnus zijn in diameter ongeveer tien keer zo groot als de aarde, de diameter van de zon is ongeveer honderd keer de diameter van de aarde.Bekijk bron 3.21 uit Solar op bladzijde 98.44 Noteer de namen van de planeten in de afbeelding hiernaast.

45 De hoeveelste planeet is de aarde gerekend vanaf de zon?

De ‘aardse’ planetenDe vier binnenste planeten zijn klein en lijken qua structuur op de aarde: ze zijn rotsachtig, het oppervlak bestaat uit het element silicium (zand) en is veelal vast. De kern van deze planeten bestaat uit ijzer. 46 De aarde is één van de vier binnenste planeten. Wat zijn de andere

drie binnenplaneten?

47 Er wordt veel onderzoek gedaan aan deze planeten. Waar zijn de onderzoekers vooral naar op zoek? Waarom?

48 Leg uit waarom men een onderscheid maakt tussen deze vier planeten en de andere planeten.

De gasreuzenDe volgende vier planeten zijn veel groter dan de aarde. Ze zijn het beste te beschrijven als reusachtige gasbollen. Het binnenste van deze gasbollen bestaat wel uit een kleine vaste kern.49 Welke planeten zijn de vier gasreuzen’?

Op Jupiter is de temperatuur aan het oppervlak redelijk hoog, bij de andere gasreuzen ligt de temperatuur in de buurt van - 200 °C.50 Waardoor is het op die andere drie planeten zo koud?


Venus, met een zeer dikke dampkring

Pluto hoort er niet meer bijOp 24 augustus heeft de Internationale Astronomische Unie besloten dat het zonnestelsel acht planeten telt in plaats van negen. Pluto wordt niet langer als planeet gezien, maar als dwergplaneet.Onderstaand artikel gaat over deze omslag in de astronomie

Lees het artikel en beantwoord de vragen.


2Periode 2 – Zonnestelsel en heelal

2

Pluto geen planeetKidsweek, 1 september 2006Sinds vorige week zijn er nog maar acht planeten in het zonnestelsel in plaats van negen. De kleine, verre ‘planeet’ Pluto hoort er niet meer bij. Voortaan is Pluto een dwergplaneetje.

Bijna iedereen kent het rijtje van de negen planeten uit z’n hoofd: Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus en Pluto. Maar sterrenkundigen ruziën al

jarenlang over de vraag of Pluto wel echt een planeet is.

Pluto is véél kleiner dan de andere planeten. Bovendien draait hij in een rare, scheve baan om de zon. En tot overmaat van ramp zijn er de laatste tijd nog honderden ijsklompen ontdekt in de omgeving van Pluto. Een daarvan is zelfs een slag groter.

Op een groot congres in Praag zijn sterrenkundigen van over de hele wereld het nu eindelijk eens geworden over de vraag wat een planeet is en wat niet. Op donderdag 24 augustus was er zelfs een officiële stemming. De uitslag: Pluto telt niet langer mee.

Om een planeet te zijn, moet je natuurlijk in een baan om de zon draaien. Bovendien moet je zo groot zijn dat je door je eigen zwaartekracht mooi rond wordt. Maar volgens de nieuwe definitie mag een planeet ook geen deel uitmaken van een hele familie van soortgenoten in hetzelfde deel van het zonnestelsel. Daarom doet Pluto niet meer mee: het is gewoon een van de talloze ijsdwergen.

Niet iedereen is het met de uitkomst van de stemming eens. Sommige sterrenkundigen zijn zo boos dat ze Pluto gewoon een planeet blijven noemen.

Periode 2 – Zonnestelsel en heelal

http://allesoversterrenkunde.nl/cgi-bin/scripts/db.cgi?db=abc&uid=default&ID=263&mh=1&ww=1&view_records=1

2


51 Welke drie redenen worden in de tekst genoemd voor het feit dat Pluto geen planeet is.

1.

2.

3.

52 Sommige astronomen beweren dat Pluto eigenlijk een door de zon gevangen brok steen is dat afkomstig is uit de Wolk van Oort (de groep van rotsblokken die zich aan de rand van ons zonnestelsel bevinden). Welke van bovenstaande redenen is het belangrijkste argument voor deze stelling?

53 Aan welk onderdeel van de nieuwe definitie van een planeet voldoet Pluto niet?

Beantwoord nu de kernvragen bij dit onderdeelOptioneel: Starry Night (Bijlage 1; opdr. 1.2)


Zonnestelsel en heelal

5 Meteoren, meteorieten en kometenEr draaien nog meer objecten rond de zon. Sommige van deze objecten zien we periodiek langskomen aan de hemel, anderen storten met enige regelmaat op aarde neer.Een meteoor is een kortstondig lichtspoor aan de hemel. Veel mensen noemen het een vallende ster, maar het is een klein stofdeeltje dat met een enorme snelheid (tot tientallen kilometers per seconde!) in de atmosfeer van de Aarde terecht komt. Door de enorme wrijvingskrachten "verdampt" het stofdeeltje in een lichtspoor. Een deeltje ter grootte van een erwt geeft al een bijzonder heldere lichtstreep! Als er nog wat overblijft van zo’n stofdeeltje (“meteoride”) dan komt dat op de aarde terecht. Dit noemen we dan een meteoriet.

In de bovenstaande afbeelding zie je hoe meteoren kunnen ontstaan: de aarde kruist de baan van kleine stofdeeltjes die zijn afkomstig zijn van een komeet. De aarde beweegt met enorme snelheid door de baan van deeltjes, en als de deeltjes in de atmosfeer komen verbranden ze. Het lichtspoor zie je als een vallende ster.


Kernvraag 9 Wat is een meteoor en een meteoriet en wat is het verschil?

Kernvraag 10 Wat is een komeet?

Een erg heldere meteoor

De middelste foto is een tijdopname van enkele minuten. De meeste streepjes op de foto zijn sterren die lijken te bewegen. De streepjes worden veroorzaakt door het draaien van de aarde.Omdat de aarde door de baan van deeltjes beweegt zijn de lichtsporen in de dampkring parallel. Vanaf de grond gezien lijkt het dan alsof die sporen uit één plek uit de hemel komen. Vergelijk het met het perspectief in een tekening.54 Op de middelste foto zijn een paar meteoren te zien. Omcirkel

de juiste streepjes.55 De streepjes lijken inderdaad uit hetzelfde punt te komen,

waar zit dat punt? (tip: verleng de streepjes)

Perspectief in een tekening: de rails enhet hek lijken uit één punt te komen.

De twee buitenste afbeeldingen zijn door kunstenaars gemaakt. 56 Wat is er in de linkerafbeelding niet erg realistisch?

57 Welke twee fouten zie je in de rechterafbeelding?

Meteoren zijn elk jaar waar te nemen aan de hemel. Als je geluk hebt kun je per minuut wel tientallen meteoren waarnemen. Bekende meteorenzwermen zijn de Perseïden (rond 12 augustus), de Geminiden (rond 14 december) en de Leoniden (rond 20 november).58 Verklaar waardoor meteorenzwermen elk jaar rond dezelfde

tijd terugkeren.


Drie afbeeldingen met meteoren. De middelste is een foto (een tijdopname van de hemel), de andere twee zijn afbeeldingen van kunstenaars.

'Heldere vuurbol zichtbaar boven Nederland' (Nu.nl 13-10-’09)GRONINGEN - Veel Nederlanders hebben dinsdagavond rond zeven uur een vuurbol in de lucht gezien.

De Groningse sterrenkundige Theo Jurriens bevestigde dat het om een zeer heldere meteoor ging die op een gegeven moment in drie stukken uiteenspatte. Jurriens zei uit heel Nederland ongeveer honderd meldingen te hebben ontvangen van mensen die de vuurbol hebben gezien.

Het KNMI meldde ook een behoorlijk aantal telefoontjes te hebben ontvangen. ''De vuurbol was bijzonder helder, terwijl het nog niet helemaal donker was'', aldus de sterrenkundige. Het KNMI bevestigde dinsdagavond dat de seismoloog van het instituut om 19.05 uur een duidelijk signaal heeft geregistreerd dat wijst op een meteoor. Volgens een woordvoerder scheerde de meteoor vanuit het noorden over Nederland.

http://www.youtube.com/watch?v=rUHsxwBmaME

http://twitgoo.com/42p74

Lees bladzijde 97 en 98.59 Wat is een meteoriet? En waar komt een meteoriet vandaan?

60 Welk effect kan een meteoriet op de aarde hebben?

In het verleden is de aarde meerdere malen getroffen door een inslag van een meteoriet. Wetenschappers zijn het er over eens dat dit weer zou kunnen gebeuren. Er zijn zelfs al een aantal films over dit rampscenario gemaakt: ‘Deep impact’ en ‘Armageddon’. Dit geeft een beeld van de invloed die het heelal op onze maatschappij zou kunnen hebben.

Lees onderstaand artikel


Aanwijzingen voor grote inslag op grens Perm met TriasNederlandse Geologische Vereniging, februari 2005Er zijn aanwijzingen gevonden dat de grens tussen Perm en Trias (die ook de grens vormt tussen het Paleozoïcum en het Mesozoïcum, 251 miljoen jaar geleden) net als de grens tussen Krijt en Paleoceen (die ook de grens vormt tussen Mesozoïcum en Tertiair, 64 miljoen jaar geleden) veroorzaakt werd door de inslag van een grote meteoriet. Op de grens tussen Perm en Trias stierven nog meer soorten uit dan op de K/T-grens: ongeveer 80% van de soorten op het land en ongeveer 90% van de soorten in zee

verdwenen bij deze massa-uitsterving van de aardbodem.

Een kosmische rampGovert Schilling, april 2004Over 24 jaar ontsnapt de aarde ternauwernood aan een kosmische ramp. Een 320 meter groot rotsblok vliegt op vrijdag 13 april 2029 rakelings langs onze planeet. Zo’n nauwe passage komt volgens sterrenkundigen slechts eens in de 1300 jaar voor. Bij een inslag zou een gebied zo groot als Nederland verwoest worden. De planetoïde (2004 MN4 geheten) werd vorig jaar ontdekt. Al snel bleek dat hij de aarde in 2029 heel dicht zou naderen. Met radarmetingen is de baan nu uiterst nauwkeurig bepaald. Een inslag is uitgesloten, maar het rotsblok zal

op een hoogte van slechts 30.000 kilometer voorbijscheren – lager dan de banen van sommige satellieten. Vanuit Azië, Europa en Afrika zal 2004 MN4 met het blote oog zichtbaar zijn als een snel bewegende ‘ster’ aan de hemel. In de jaren dertig van de 21e eeuw vliegt het rotsblok nog een paar

keer dicht langs de aarde. Illustratie van een planetoïde in de buurt van de aarde.


http://www.allesoversterrenkunde.nl/cgi-bin/scripts/db.cgi?db=abc&uid=default&ID=121&mh=1&ww=1&view_records=1


61 Leg uit dat de inslag van een grote meteoriet of planetoïde kan leiden tot het massaal uitsterven van diersoorten.

Als er tijd is kun je aflevering 18 van de serie ‘Reis door de ruimte’ bekijken.


3

KometenKometen hebben altijd tot de verbeelding gesproken. Juist omdat het zulke bijzondere en mooie verschijningen waren. Kometen komen vermoedelijk uit de wolk van Oort. De bekendste komeet is de komeet van Halley die eens in de 76 jaar in de buurt van de zon komt en dan goed te zien is. De laatste keer dat hij verscheen was in 1986. In 2062 moet hij weer te zien zijn!De spectaculairste komeet was wel die van Hale-Bopp. Deze komeet was in 1997 zo’n 18 maanden met het blote oog te zien aan de hemel, ook overdag.In 2005 hebben onderzoekers van NASA een ruimtesonde in de kern van een passerende komeet geschoten. Lees het artikel “Deep Impact neemt komeet onder vuur” en beantwoord onderstaande vragen.62 Geef twee redenen waarom onderzoek aan een komeet zo

interessant is voor wetenschappers.

63 Waardoor is het noodzakelijk dat niet de buitenkant van de komeet onderzocht word, maar juist de binnenkant?

64 Dit Deep Impact programma heeft nog een ander doel dan alleen het verzamelen van wetenschappelijke gegevens? Welk doel wordt hier bedoeld?

65 Geef je mening over dit andere achterliggende doel. Gebruik minimaal 2 argumenten voor je mening.


Deep Impact neemt komeet onder vuurEos, juli 2005Voor het eerst in de geschiedenis komt een door mensen gemaakt voorwerp terecht op de kern van een komeet. De resultaten van het onderzoek zullen naar verwachting ook veel impact hebben op onze kennis over kometen en over de ontstaansgeschiedenis van het zonnestelsel.

Steen- en ijsklompenKometen zijn kleiner dan ze er uitzien. De kern bestaat voornamelijk uit ijs en gruis. Wanneer de komeet in zijn langgerekte baan in de buurt van de zon komt, begint het ijs te verdampen. De komeet hult zich dan in een uitgestrekte wolk van gas- en stofdeeltjes.Hedendaagse astronomen zijn gefascineerd door de kleine hemellichamen, omdat ze waarschijnlijk informatie bevatten over de geboorte en de vroege evolutie van het zonnestelsel. De kosmische ijsklompen zijn namelijk de overblijfselen van de vorming van de planeten.

Onder het oppervlak Onderzoek aan planetoïden en kometen vertelt je dus iets over de samenstelling van de zonnenevel – de oerwolk waaruit het zonnestelsel langgeleden ontstond. Maar metingen verrichten aan de buitenkant van een komeetkern is niet genoeg. Die buitenkant heeft namelijk miljarden jaren lang blootgestaan aan de invloed van kosmisch stof, ultraviolette straling en energierijke elektrisch geladen deeltjes. Door dat bombardement van stof, straling en deeltjes zijn aan het oppervlak van de komeetkern nieuwe chemische verbindingen ontstaan, waaronder een grote verscheidenheid van organische moleculen. Wil je echt de samenstelling van de zonnenevel achterhalen, dan moet je onder het komeetoppervlak kijken. NASA’s ruimtesonde Deep Impact gaat dat doen op een niet bepaald subtiele wijze. Er wordt een min of meer bolvormig projectiel op de komeetkern afgeschoten, met een massa van 370 kilogram en een snelheid van ruim tien kilometer per seconde. Door de inslagenergie ontstaat een enorme krater: misschien wel zo groot als een voetbalveld en met een diepte van enkele tientallen meters. Op die manier komt het

inwendige van de komeetkern vanzelf bloot te liggen. De ruimtesonde verricht precisiemetingen aan de wolk van komeetstof die bij de inslag de ruimte in wordt geworpen. Ook de wanden van de krater worden met camera’s en spectrografen onderzocht.

Kosmisch vuurwerk De inslag wordt niet alleen door Deep Impact zelf bekeken en vastgelegd; ook andere ruimtetelescopen, zoals de Hubble Space Telescope en de infrarode Spitzer Space Telescope zullen op 4 juli op komeet Tempel 1 worden gericht. Daarnaast worden grote telescopen op aarde ingeschakeld in de waarnemingscampagne, en zullen ongetwijfeld veel amateurastronomen proberen iets van het kosmische vuurwerk te zien. Overigens is niet duidelijk of de inslag gemakkelijk vanaf aarde waarneembaar zal zijn. Op kosmische schaal gaat het immers om een heel bescheiden knalletje.


Impressies van de inslag van Deep Impact op de komeet. Bovenste afbeelding is een getekende voorstelling van de inslag. Onderste afbeelding is een echte foto van de inslag.

Zonnestelsel en heelal6 Sterren en sterrenstelsels

De wereld van de sterren is fascinerend. Vanaf de aarde gezien zijn het allemaal kleine stipjes, maar dankzij o.a. de Hubble telescoop weten we dat er enorme verschillen zijn tussen sterren. Deze

paragraaf geeft je een idee hoe wetenschappers informatie uit sterren en het heelal halen.

De zon, een ster dichtbijOm wat meer over sterren te weten te komen gaan we eerst eens kijken naar een ster die heel dichtbij staat. Onze zon. Doordat de zon relatief dichtbij staat is het goed mogelijk om er onderzoek aan te doen. De enige informatiebron over de zon en alle andere sterren is het licht dat ze uitzenden: het zogenaamde spectrum. Daarin blijken allerlei gegevens over aanwezige gassen te staan. Het onderzoek daarnaar heet spectraalanalyse. Hieruit kunnen we onder andere afleiden welke stoffen er in een ster zitten, in welke richting hij beweegt en hoever hij weg staat, aan het eind van de paragraaf leer je hier meer over. Ook weten we hoe hij zich heeft ontwikkeld en zal gaan ontwikkelen. Als we dus wat van de zon af weten, dan kunnen we ook wat meer begrijpen van andere sterren en van de stelsels waarin al die sterren zich bevinden, de sterrenstelsels.De zon bestaat, net als bijna alle andere sterren, vooral uit waterstofgas. Bij de zon is dit 70% van de totale massa, 28% van de zon bestaat uit helium. Waterstof en helium komen in de scheikundige volgorde precies na elkaar. Waterstof is het eerste element en Helium het tweede. Onder grote druk kan uit twee waterstofatomen een heliumatoom ontstaan. Daarbij komt veel energie vrij. Dit proces heet kernfusie.66 Ken je al een of meerdere andere toepassing(en) van kernfusie?

67 Bij dit proces komt er veel energie vrij, wat gebeurt er met deze energie? Wat merken wij daar bijvoorbeeld van op aarde?


Kernvraag 9 Waar bestaat een ster uit?

Hoe weten we dat?

Kernvraag 10 Hoe is het heelal opgebouwd?

De zon heeft ook een enorme grote massa. Als je alle massa van ons zonnestelsel bij elkaar op zou tellen, dan is 99,9% daarvan de zon. Hij is 339946 keer zo zwaar als de aarde. Het volume van de zon is meer dan 1 miljoen maal dat van de aarde. De hele baan van de maan om de aarde zou zich wat afmeting betreft 3x in het zonnelichaam kunnen bevinden.Kortom de zon en bijna alle andere sterren zijn grote, zware objecten in het heelal.

Licht van de zonOmdat de zon heel heet is, zendt hij licht en warmte uit in het zonnestelsel; de temperatuur aan de oppervlakte bedraagt ongeveer 5800 graden Celsius. De temperatuur in het centrum wordt berekend op 15,5 miljoen Celsius. De temperatuur van de zon bepaalt ook zijn kleur, denk maar aan een gloeiend stuk ijzer: dat is als je het begint te verwarmen eerst rood en als je het nog heter maakt, dan wordt het uiteindelijk een witte staaf (of een gloeidraad in een gloeilamp).68 Welke kleur heeft onze zon, denk je?

69 Wat denk je dat er gebeurt, met de kleur van een ster als de temperatuur hoger wordt?

Als je kijkt naar andere sterren zul je zien dat er inderdaad verschillende kleuren te zien zijn. Die kleuren wijzen dus op andere temperaturen. De Amerikaanse astronome Annie Jump Cannon bestudeerde aan het begin van de 20e eeuw honderdduizenden kleurenfoto’s van sterren. Zij was de eerste die zo’ n indeling van sterren maakte op grond van hun kleur. Haar indeling wordt nog steeds gebruikt en is als volgt:

Hete, blauwe of witte sterren type O (blauw) – temperatuur 50.000 Kelvin (K) type B (blauw) – temperatuur 33.000 K type A (wit) – temperatuur 11.000 K Gele of oranje, zonachtige sterren type F (wit) – temperatuur 8000 K type G (geel) – temperatuur 6000 Ktype K (oranje) – temperatuur 5000 K Koele, rode sterren type M (rood) – temperatuur 3600 K

Deze indeling is te onthouden aan het onderstaande ezelsbruggetje. De R-, N- en S sterren zijn speciale sterren die niet op basis van temperatuur zijn ingedeeld.


Foto van het sterrenbeeld Orion. Linksboven is de ster Betelgeuze. De ster rechtsonder is Riga. Betelgeuze is van het type M, Riga is van het type O.In Solar staat op bladzijde 107 een foto waarop de kleur van deze sterren goed te zien is.

70 Tot welk type ster behoort onze zon?


De levensloop van de zonOmdat er constant processen in de zon aan de gang zijn is de zon in de loop van de tijd veranderd en zal hij ook gaan veranderen. In eerste instantie was het helemaal nog geen ster, maar een soort nevel waarin zich een ster begon te vormen ( een proto-ster). Op dit moment is hij een stabiele ster (een hoofdreeks-ster). Hij zal gaan veranderen in een rode reus. In die fase zal hij al zijn buitenlagen gaan verliezen zodat er aan het eind van zijn leven alleen nog maar een heel hete kern overblijft, een witte dwerg.

Levensloop van een ster (in het kort)De meeste sterren ontstaan ongeveer op dezelfde manier. In de donkere moleculaire nevels gaat de materie samenklonteren door de zwaartekracht. Gaandeweg zal er door de zwaartekracht steeds meer materie aangetrokken worden, en er ontstaat een wervelende gasbol, een protoster. Als de gasbol samentrekt neemt de temperatuur flink toe, waardoor er kernfusie optreedt: van waterstof naar deuterium. Bij hele kleine en lichte sterren houdt het hier op, bij zwaardere sterren( net zo zwaar of zwaarder dan de zon) wordt de temperatuur uiteindelijk zo hoog dat fusie tot helium mogelijk wordt. Bij sterren als de zon begint de kern samen te trekken als de waterstof op is. De buitenkant van de ster wordt hierbij opgeblazen tot voorbij de baan van Venus, en de ster wordt zo een rode reus. De kern veroorzaakt een flits waarbij helium en koolstof ontstaan. Afhankelijk van de massa van de ster kunnen ook nog zwaardere elementen ontstaan. Het omhulsel van de kern dat was uitgezet tot voorbij de baan van Venus, drijft uiteindelijk weg in de interstellaire ruimte. De kern die dan overblijft noemen we een witte dwerg.Reuzensterren (zwaarder dan 10 keer de zonsmassa) blijven verder fuseren totdat er uiteindelijk ijzer ontstaat. Er is dan geen fusie meer mogelijk en dus stort de kern daarna in elkaar hij implodeert. De buitenlagen worden daarbij heel hard de ruimte ingeschoten en dat noemen we een supernova. De kern die achterblijft, is een neutronenster, slechts 20km in doorsnede en zwaarder dan onze zon nu! Als de reuzenster nog zwaarder was, zodat de kern die na de supernova overblijft zwaarder is dan 5 keer onze zon, dan ontstaat een zwart gat.Alle processen die hierboven beschreven staan zijn processen die meestal wel een paar miljard jaar!! duren.

71 Schrijf de vier fasen van de levensloop van de zon onder elkaar1.2.3.4.

72 Schrijf de volgende woorden op de juiste plek in de hokjes in de onderstaande afbeelding: Rode Reus; Witte dwerg; Nu(= hoofdreekster)

De zon zal over ruim vier miljard jaar opzwellen tot een rode reus. Deze reus kan zo groot worden als de baan van mars om de zon. 73 Wat zal er met de aardse planeten gebeuren?

74 Wat verandert er op de andere planeten?


Deze nevel bestaat uit gigantische massa's gas en stof. De foto laat protosterren zien: kleine compacte wolkjes waaruit sterren ontstaan.

Informatie uit sterlicht – spectraal analyseWe kunnen dus aan de kleur niet alleen de temperatuur van een ster bepalen, maar ook de leeftijd. Over het algemeen geldt dat hoe hoger de temperatuur, des te jonger is de ster. Rode sterren van het type M zijn dus heel oud (gemiddeld 10 miljard jaar). Zij zwellen meestal sterk op om daarna weer in elkaar te krimpen en uit te doven. Als de massa heel groot is, kan een rode reus zo inkrimpen dat uiteindelijk een zwart gat ontstaat.We weten inmiddels dat de zon uit waterstof bestaat. Dit hebben ze ook bepaald aan de hand van het licht van de zon. Ook de snelheid waarmee ze van ons vandaan bewegen wordt bepaald aan de hand van het sterlicht.75 Welke 4 eigenschappen van een ster kun je uit sterlicht halen?

Hoe kun je er nu met behulp van het licht achter komen uit welke stoffen een ster bestaat? Dit werkt als volgt:

- Zuiver wit licht bestaat uit alle kleuren van de regenboog. Dit noemen we een spectrum. Dit spectrum kun je zien als je wit licht door een prisma laat gaan. (afbeelding 1)

- Als wit licht door een gaswolk gaat, worden bepaalde kleuren uit het spectrum niet doorgelaten (geabsorbeerd). Zo ontstaan zwarte lijnen in het spectrum. (afbeelding 2)

- Een ster bestaat uit allerlei gasvormige stoffen, die een deel van het spectrum absorberen.

- Als je naar het spectrum van een ster kijkt zie je allerlei zwarte streepjes in het spectrum. (afbeelding 3)

- De streepjes vertellen je welke stoffen er in een ster aanwezig zijn. (afbeelding 4)

76 In afbeelding 4 zie je het absorbtiespectrum van een ster. Leg uit of dit spectrum bij een oude of een jonge ster hoort. Bedenk dan eerst of je in een oude ster veel of weinig verschillende stoffen zou vinden.


Afbeelding 1

Afbeelding 2

Afbeelding 3

Afbeelding 4

Sterrenstelsels

Ons melkwegstelselMet het blote oog zijn ‘s nachts ongeveer 1000 sterren te onderscheiden. Dat lijkt heel veel. Maar als je daarna met een verrekijker of telescoop gaat kijken, blijken er ineens veel meer sterren te zien, ook op plekken waar we met het blote oog niets konden onderscheiden. Maar sommige stipjes zijn geen sterren. Lees bladzijde 104 en 105 van Solar en bekijk bron 3.27.77 Wat ontdekte Lord Rosse in 1845 over de betekenis van bepaalde

stipjes of neveltjes?

Wanneer we de structuur van het heelal dus goed bekijken zien we dat de sterren, planeten en andere objecten vaak bij elkaar staan in verschillende stelsels. Zo bevindt de aarde zich in een zonnestelsel. Dit bevat de zon de 8 planeten van onze zon en andere objecten als meteoriden etc. Dit zonnestelsel maakt deel uit van een sterrenstelsel. Het sterrenstelsel waar wij deel van uit maken heet: de melkweg. In deze melkweg bevinden zich heel veel andere zonnen (sterren) met daar omheen ook weer planeten en manen. In ons melkweg stelsel bevinden zich wel 100 miljard! zonnen. De melkweg heeft (zoals je ook in de afbeelding hiernaast kunt zien) de vorm van een soort platte schijf met een aantal armen. We noemen dit een spiraalvormig sterrenstelsel.78 Als je de afbeelding van de melkweg bekijkt, waar bevinden zich

dan de meeste sterren? Hoe zie je dat?

In de onderstaande afbeelding zie je waar wij (ons zonnestelsel) zich bevindt in de melkweg. Het is dus een beetje aan de rand.

79 Leg met behulp van de vorm van ons melkwegstelsel uit dat als je naar de nachtelijke hemel kijkt, je in één richting heel veel sterren van onze melkweg ziet en in alle andere richtingen niet.

Bekijk de animatie over het ontstaan van ons zonnestelsel. (http://bcs.whfreeman.com/universe6e/pages/bcs-main.asp?v=chapter&s=07000&n=00110&i=07110.04&o=)80 Probeer in een paar stappen samen te vatten hoe een zonnestelsel

ontstaat.


Impressie van het sterrenstelsel waarin ons zonnestelsel zich bevindt: de melkweg

Verschillende sterrenstelsels

Melkweg,gezien vanuit La Palma,Belichtingstijd: 30 minuten,Datum: Zomer 2003,

Andere sterrenstelselsOns melkwegstelsel is één van de vele sterrenstelsel die er zijn. Er zijn ongeveer 100 miljard sterrenstelsels. Veel van deze sterrenstelsels hebben, net als de melkweg, een spiraalvorm, maar er bestaan ook elliptische stelsels (van bol tot vrij plat) en zogenaamde balkspiralen. Daarnaast heb je ook nog onregelmatige stelsels.81 Wat voor soort sterrenstelsel is er in afbeelding 6 te zien?

Hieronder zie je drie verschillende soorten sterrenstelsels.82 Welke van de drie is het balkspiraalstelsel? Waaraan zie je dat?

83 Welke van de drie zou ons melkwegstelsel kunnen zijn?

Afstanden

Het heelal is oneindig groot. We weten eigenlijk niet precies waar (en of) het einde heeft, maar toch proberen we een schatting te maken. Omdat de afstanden zo groot zijn rekenen we met de snelheid van het licht. We geven aan hoe lang het licht erover doet om die afstand af te leggen en dat is dan een maat voor de afstand. Het licht legt 300000 km af in 1 seconde. Dat is 54 keer heen en weer van Amsterdam naar Athene in 1 seconde. Zo heeft het licht van de zon 8 minuten nodig om de aarde te bereiken. De afstand van de zon tot de aarde is dan ook 8 lichtminuten.Hiernaast staan een aantal afstanden, zodat je je een voorstelling

kunt maken van de grootte van het heelal.

84 Bekijk het filmpje “powers of 10” (http://www.cs.ust.hk/~cwfu/papers/powersof10/anim/powersof10.avi)

85 Denk je dat wij als mens ooit in staat zijn om een ander zonnestelsel te bereiken?



De tijd die het licht doet over de afstand tot .....de maan 1,3 secondede zon 8 minutenPluto 5,5 uurde eerste ster 4,3 jaarde meeste sterren aan de hemel

100 tot 1000 jaar

diameter melkweg

100.000 jaar

sterrenstelsel Andromeda

2.400.000 jaar

verste sterren in heelal

ca. 15 miljard jaar

Afbeelding 6

http://www.cs.ust.hk/~cwfu/papers/powersof10/anim/powersof10.avi

http://www.cs.ust.hk/~cwfu/papers/powersof10/anim/powersof10.avi

Optioneel: Starry Night (Bijlage 1; opdr. 1.4) en Bijlage 2: De Nova Tour


Zonnestelsel, Heelal & Leven7 De speurtocht naar buitenaards leven

Het heelal is heel groot. Zijn we daarin alleen, of is elders in het heelal ook leven? En als er leven is, hoe ziet dat er dan uit? Is er intelligent leven en zijn er beschavingen die ook op zoek zijn naar tekenen van leven, of zijn er alleen bacteriën? Is er buitenaards leven dat van ster naar ster kan reizen en hebben die ooit ons zonnestelsel aangedaan en onze aarde bezocht?

Kernvraag 17 WAT?Naar wat zoeken we eigenlijk? Wat is leven, of wanneer noemen we iets leven? Welke eigenschappen heeft het leven?

Kernvraag 18 WAAR?Waar zoeken we naar leven? In ons zonnestelsel of daarbuiten?

Kernvraag 19 HOE?Met welke middelen zoeken we naar leven? Welke natuurwetenschappelijke kennis gebruiken we bij deze speurtocht?

Hoe zoekt de wetenschap eigenlijk naar antwoorden op al deze vragen? Mogelijk is er elders in het heelal leven dat volstrekt anders is dan waar wij bekend mee zijn. De zoektocht naar buitenaards leven, ook wel exo-leven genoemd, is al begonnen. Ze richt, zich op het vinden van planeten en manen; in en buiten ons zonnestelsel; waar de omstandigheden op dit moment, of ooit in het verleden, in enige mate hebben geleken op die op aarde. Als onder vergelijkbare condities op aarde leven is ontstaan, waarom dan ook niet daar!

PanspermiatheorieIn 1901 formuleerde de Zweedse scheikundige Svante Arrhenius de zogenaamde Panspermiatheorie. Het idee van panspermia is dat het leven op aarde afkomstig is vanuit het heelal. Bepaalde soorten meteorieten bevatten grote hoeveelheden organische koolstofverbindingen. De meegevoerde aminozuren kunnen op termijn ontwikkeld zijn tot eiwitten en later tot het eerste leven.Tegenwoordig geloven wetenschappers niet zo in deze theorie. Al zijn de meeste er wel van overtuigd dat er zich elders in het heelal ook leven heeft ontwikkeld.

86 Waarom zegt de Panspermiatheorie niets over het ontstaan van het leven zelf?


Svante Arrhenius

http://nl.wikipedia.org/wiki/Eiwit

http://nl.wikipedia.org/wiki/Aminozuur

http://nl.wikipedia.org/wiki/Koolstof

http://nl.wikipedia.org/wiki/Meteoor

http://nl.wikipedia.org/wiki/Heelal

Onder welke omstandigheden is leven mogelijk?Leven kan alleen maar onder bepaalde omstandigheden tot ontwikkeling komen. Een belangrijke vraag is dan ook welke omstandigheden noodzakelijk zijn voor het ontstaan van leven, wat nog niet wil zeggen dat er ook daadwerkelijke leven zal ontstaan.Bij omstandigheden denken we dan bijvoorbeeld aan:temperatuurvloeibaar wateratmosfeer (als bescherming)druk, zuurtegraadelementen (zoals koolstof, stikstof, ...)stoffen (zoals zuurstof, CO2, koolwaterstoffen)zonlicht, energievulkanismeonweer, bliksem

Het is niet moeilijk om voor te stellen dat deze omstandigheden een rol spelen, maar het is erg lastig om te bepalen welke voorwaarden noodzakelijk zijn voor leven. Binnen welke grenzen moet de temperatuur liggen? Welke samenstelling moet de atmosfeer hebben? Welke stoffen zijn onmisbaar?Om iets zinnigs te kunnen zeggen over de omstandigheden waarbij leven kan ontstaan ligt het voor de hand om te kijken naar de omstandigheden op aarde waar nog leven kan bestaan.

87 Verdeel de onderstaande artikelen aan tafel, lees ze gezamenlijk allemaal en noteer alle gegevens over de (extreme) omstandigheden waarbij op aarde nog leven voorkomt.


Veldtesten van instrumenten voor onderzoek op Mars in de Atacamawoestijn in Chili.

Op zoek naar het ontstaan van leven op aarde om buitenaards leven te kunnen vindenSinds de NASA meende dat het fossielen van bacteriën gevonden had in een meteoriet van Mars (1996) is de astrobiologie in opkomst. Ook UvA-hoogleraar Sterrenkunde Pascale Ehrenfreund zoekt naar buitenaards leven. Om beter te weten waar ze zoeken moet, bestudeert ze het ontstaan van leven op aarde.

‘In de astrobiologie zijn we heus niet op zoek naar groene marsmannetjes’, zegt Pascale Ehrenfreund (1960) lachend. Ik denk niet dat we buitenaards leven zullen vinden dat net zo complex is als de mens. Om te weten waar we moeten kijken, onderzoeken we het ontstaan van leven op aarde. We willen weten onder welke omstandigheden dat heeft plaats gevonden, zodat we op zoek kunnen naar andere plekken in het heelal waar dezelfde omstandigheden heersen of geheerst hebben.’

Koolstofverbindingen

Er staat weinig vast over het begin van het leven het leven op aarde, maar volgens Ehrenfreund hebben alle theorieën één vooronderstelling gemeen: om leven voort te brengen heb je koolstofverbindingen nodig. Dergelijke verbindingen kunnen zijn ontstaan op de jonge aarde, bijvoorbeeld rond de heetwaterbronnen op de oceaanbodem. Organische stoffen zijn ook ontstaan in de ruimte. Ehrenfreund: ‘Zelfs ingewikkelde verbindingen als aminozuren en voorlopers van suikers. Een gedeelte van deze stoffen is op aarde terechtgekomen via asteroïden, kometen en meteorieten. Deze buitenaardse moleculen zouden het beginmateriaal van het leven op aarde gevormd kunnen hebben. Verder weten we dat er water nodig is voor het ontstaan van leven: al die organische verbindingen hebben een medium nodig om met elkaar te kunnen reageren. Maar over de manier waarop uit deze organische bouwstoffen leven is gevormd, bestaat nog veel onzekerheid.’ Geologen blijken nog weinig te weten van de omstandigheden die op de jonge aarde heersten. Wat was de precieze samenstelling van de atmosfeer, de oceanen, de gesteenten en de bodem? Ontstond het leven op een hete of juist op een bevroren aarde?

Taaie bacteriën

‘Je kunt echter ook uitgaan van de omstandigheden waaronder leven nu kan bestaan, ‘zegt Ehrenfreund. ‘Misschien zijn dat ook de omstandigheden waaronder leven vroeger is ontstaan. De grenzen waarbinnen organismen kunnen overleven blijken echter steeds weer breder te zijn dan we dachten. Zo blijken bepaalde bacteriën, de extremofielen, te kunnen overleven bij extreme temperaturen, druk, zoutgehaltes of zuurgraden, zoals

bijvoorbeeld in heetwaterbronnen van onderzeese vulkanen. In ons zonnestelsel zijn maar een paar plaatsen waar vloeibaar water bestaat of heeft bestaan.’ Op Europa, een maan van Jupiter, bevindt zich onder een dikke laag ijs misschien een vloeibare oceaan die een soort oersoep zou kunnen bevatten. Ook op Titan, de grootste maan van Saturnus, zouden voorlopers van leven gevormd kunnen worden. Het meeste onderzoek wordt echter gedaan naar de vraag of er ooit leven was op Mars. Ehrenfreund: ‘Op foto’s van het landschap op Mars zien we sporen van opgedroogde rivieren. Daaruit blijkt dat er in het verleden iets vloeibaars gestroomd heeft, vrijwel zeker water. Dat is nu in de bodem gezakt en bevroren.’

Mars-simulator

Dat eerdere Marsmissies geen organische koofstofverbindingen op het planeetoppervlak vonden, kan volgens Ehrenfreund verklaard worden door de spartaanse omstandigheden die op Mars heersen. In de atmosfeer komen oxiderende gassen voor die tezamen met de sterke UV-straling alle eventueel aanwezige organische moleculen aan het oppervlak afbreken. Ehrenfreund: 'In het laboratorium onderzoeken we welke organische moleculen kunnen overleven onder omstandigheden zoals die op Mars. Daarvoor gebruiken we de Mars-simulator. Dat is een vacuümkamer waarin dezelfde atmosfeer heerst als op Mars, met net zoveel straling en met een soort Mars-zand. Je kunt er moleculen in leggen om te kijken of die kapot gaan en hoe diep de UV-stralen en oxidatoren in de grond kunnen doordringen. Het is waarschijnlijk dat we minstens enkele decimeters diep moeten boren om eventuele overblijfselen van leven te kunnen vinden. In het laboratorium analyseren we ook meteorieten van Mars die vroeger op aarde zijn ingeslagen. Ook hier zoeken we naar complexe koolstofverbindingen als mogelijke voorlopers van leven.’

Bouwstenen leven gevonden bij andere sterallesoversterrenkunde.nl, 1 februari 2006

Bij een pasgeboren ster in het sterrenbeeld Slangendrager zijn de organische bouwstenen van leven gevonden. De ontdekking is gedaan met NASA’s Spitzer Space Telescope, door een team astronomen onder leiding van de Nederlander Fred Lahuis. De ster, IRS46, staat op 375 lichtjaar afstand. Hij lijkt veel op de zon, en wordt omgeven door een schijf van gas en stof waaruit planeten kunnen ontstaan.

Organische bouwstenen zijn gevonden in de stofschijf rond een jonge, zonachtige ster.Met de Spitzer-telescoop zijn grote hoeveelheden acetyleen en blauwzuur gevonden in de binnenste delen van deze schijf. Acetyleen en blauwzuur zijn bouwstenen van aminozuren, eiwitten en DNA. Het is voor het eerst dat deze twee gassen zijn aangetroffen in de directe omgeving van een jonge, zonachtige ster. De ontdekking vormt een ruggensteun voor de theorie dat de bouwstenen van het leven op aarde afkomstig zijn uit het heelal.

Marsoppervlak té extreem voor extremofiele bacteriënallesoversterrenkunde.nl, 25 januari 2006

Marsonderzoekers zouden sporen van leven op de rode planeet eerder onder de grond moeten zoeken dan aan het oppervlak. Aminozuren hielden geen stand onder de door de onderzoekster gesimuleerde Marsomstandigheden en zelfs extremofiele bacteriën legden het loodje.

Titonius Chasma op Mars, gefotografeerd door de Europese ruimtesonde Mars Express.De atmosfeer op Mars bevat veel meer kooldioxide dan de aardse dampkring. Doordat de Marsatmosfeer dunner is bereikt ook veel meer Ultraviolette straling het Marsoppervlak. Bovendien is het op Mars een stuk kouder dan op aarde. Met een speciale opstelling in het Leidse laboratorium bootste Inge Loes ten Kate de omstandigheden op


Mars na. Vervolgens bekeek de onderzoekster hoe voor leven essentiële aminozuren zich hielden in de Marssimulator. Ten Kate: "In Marsomstandigheden zou van de hoeveelheid door mij geteste aminozuren na ongeveer tien dagen nog maar de helft over zijn. Dat maakt de kans dat ze waargenomen worden door detectieapparatuur op nieuwe Marsmissies heel klein." Na de aminozuren moest een stam bacteriën aan de Marsomstandigheden geloven. Ten Kate koos een bacterie die op aarde gewend is aan de extreem droge omstandigheden. "Zelfs voor deze aardse extremofiel bleken de Marsomstan-digheden te extreem", zegt de promovenda. "De dosis UV-straling die de bacteriën onder de dunne Marsatmosfeer voor hun kiezen krijgen lijkt simpelweg te hoog." Het lijkt Ten Kate daarom logisch bij een volgende Marsmissie, zoals ExoMars van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA, ook de situatie onder het oppervlak van Mars te onderzoeken. ExoMars moet in 2013 op de rode planeet landen. Het landingsvoertuigje zal een pakket aan biologische en geofysische instrumenten aan boord hebben, waaronder een grondboor en een seismometer.

Bouwstenen van leven volop aanwezig in de ruimteNASA, 11 oktober 2005Amerikaanse sterrenkundigen hebben met de Spitzer Space Telescope ontdekt dat de bouwstenen van het leven volop aanwezig zijn in de interstellaire ruimte. Dat ondersteunt de theorie dat de zogeheten prebiotische evolutie zich voor een belangrijk deel in het heelal afspeelde. Al langer was bekend dat er in de ruimte tussen de sterren grote hoeveelheden koolwaterstoffen en andere organische moleculen voorkomen, waaronder zogehete polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAKs). Dat zijn extreem grote moleculen, die op aarde onder andere in rook- en roetdeeltjes voorkomen. In de biologie spelen PAKs geen belangrijke rol, maar met Spitzer is nu ontdekt dat de meeste PAKs ook stikstof bevatten - een sleutelelement voor het leven op aarde. De stikstofhoudende PAKs worden onder andere gevormd in de directe omgeving van stervende sterren. In zekere zin wordt bij de dood van een ster dus al de kiem gelegd voor het leven op een andere planeet.

Een stikstofhoudend PAK-molecuul.

Veel organische moleculen bij ster gevondenVolkskrant, 22 december 2005Sterrenkundigen hebben vlak bij een pasgeboren ster grote hoeveelheden organische moleculen ontdekt. De vondst ondersteunt de theorie dat de bouwstenen van het leven op aarde afkomstig zijn uit de ruimte. Organische moleculen zijn verbindingen van koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof. Ze komen in kleine hoeveelheden voor in koude interstellaire gas- en stofwolken. Astronomen en biologen gaan er vanuit dat zulke moleculen miljarden jaren geleden op de pas gevormde aarde terechtkwamen, en daar de vorming van leven in gang zetten. De Spitzer-waarnemingen lijken dit beeld te bevestigen. Met de ruimtetelescoop is de infrarode straling onderzocht van ruim honderd pasgeboren sterren in het sterrenbeeld Slangendrager, op een afstand van 400 lichtjaar. Veel van die sterren worden omgeven door een platte, ronddraaiende schijf van gas en stof, waaruit waarschijnlijk planeten zullen samenklonteren. Bij één van de sterren, IRS46 geheten, ontdekten Lahuis en zijn collega’s grote hoeveelheden acetyleen en blauwzuur – primitieve bouwstenen van onder andere aminozuren en DNA. De ontdekking wordt binnenkort gepubliceerd in Astrophysical Journal Letters.

Infraroodspectrum van IRS46.Uit vervolgwaarnemingen met aardse telescopen blijkt dat de organische moleculen zich in het binnenste deel van de schijf moeten bevinden. Volgens Lahuis is het de eerste keer dat deze moleculen zijn ontdekt bij een pasgeboren ster die veel op de zon lijkt. De grote hoeveelheden zijn te verklaren door de relatief hoge temperatuur in de binnendelen van de schijf, zegt hij. Overigens was de ontdekking alleen mogelijk doordat we de schijf van IRS46 vanaf de aarde onder een gunstige hoek zien. Als er rond IRS46 inderdaad planeten ontstaan, duurt het nog wel even voordat zich daar echt leven kan vormen. Lahuis: ‘Dan moeten we nog wel ongeveer één miljard jaar geduld hebben.’

Organische moleculen in 'oertijd' heelalallesoversterrenkunde.nl, 28 juli 2005Met de Amerikaanse infraroodsatelliet Spitzer zijn polycyclische aromatische koolwaterstoffen (PAK’s) waargenomen in melkwegstelsels op meer dan 10 miljard lichtjaar afstand. PAK’s zijn grote organische moleculen die uit koolstof en waterstof bestaan. Aangenomen wordt dat deze moleculen van cruciaal belang zijn voor het ontstaan van leven. Het bestaan van de moleculen kan worden afgeleid uit het spectrum van stervormingsgebieden in de verre stelsels. Het is voor het eerst dat PAK’s zijn waargenomen in objecten die al bestonden toen het heelal nog maar een kwart van zijn huidige leeftijd had bereikt.

PAK's zijn belangrijke ingrediënten van het leven








Organische moleculen ontdekt in Titandampkringwww.allesoversterrenkunde.nl25 april 2005Tijdens de zesde scheervlucht langs de grote Saturnusmaan Titan, op 16 april jongstleden, ontdekte de Amerikaanse planeetverkenner Cassini grote hoeveelheden koolwaterstoffen op grote hoogte boven het oppervlak. De organische moleculen (sommige met maar liefst zeven koolstofatomen) spelen ongetwijfeld een belangrijke rol bij de chemische kringloop in de Titandampkring, maar planeetonderzoekers hebben nog geen sluitende verklaring voor de herkomst van de moleculen, die op veel grotere hoogte voorkomen dan tot nu toe werd gedacht.

Valsekleurenbeeld van Titan, samengesteld op basis van infraroodopnamen door Cassini.

Fosfor in aardse levensvormen komt uit de ruimtewww.allesoversterrenkunde.nl University of Arizona, 24 aug 2004

Het leven op aarde heeft zijn bestaan mogelijk te danken aan meteorieten - stenen uit de ruimte. Die conclusie trekken onderzoekers van de Universiteit van Arizona. In ijzermeteorieten blijkt veel fosfor voor te komen, een element dat onmisbaar is voor de bouw van DNA-moleculen. Na waterstof, koolstof, zuurstof en stikstof is fosfor het belangrijkste element in biomoleculen. De herkomst van het aardse fosfor is echter altijd onduidelijk geweest; natuurlijke bronnen op aarde produceren relatief weinig fosfor. Nu blijkt dat ijzermeteorieten in de ontstaansperiode van het zonnestelsel enorme hoeveelheden

fosfor op aarde gebracht moeten hebben.

Illustratie van meteorietinslagen op de pasgevormde aarde.


Hoe zoeken we naar leven?De wetenschap is op allerlei manieren naar buitenaards leven aan het zoeken. De speurtocht naar leven is zeer omvangrijk, en er is ook veel geld mee gemoeid. In veel films en boeken komen buitenaardse wezens voor. De vraag of wij alleen zijn, heeft de mens eeuwenlang bezig gehouden maar is vooral actueel geworden in de 20e eeuw toen de ruimtevaart zich ontwikkelde.Het heeft geleid tot veel speculaties. Dat er elders leven bestaat, is tot op heden nooit aangetoond. Toch zijn er mensen die er heilig in geloven dat wij ooit bezocht zijn door intelligent buitenaards leven.Eén van die mensen is de Zwitser Erich von Däniken. Hij beweert dat als intelligente buitenaardse wezens bestaan en ons in het verleden hebben bezocht, het archeologisch materiaal dat moet kunnen aantonen. Hij heeft tal van boeken gepubliceerd waarin hij probeert aan te tonen dat dit inderdaad het geval is, maar tot op heden zijn er geen gevestigde wetenschappers die zijn bewijzen geaccepteerd hebben.In de jaren ’70 heeft de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA twee sondes de ruimte ingestuurd (Pioneer 10 en Pioneer 11) om voor het eerst de buitenste planeten in ons zonnestelsel te onderzoeken. Deze sondes zouden uiteindelijk het zonnestelsel verlaten en verder de ruimte in reizen. Aan boord van deze Pioneers heeft men een plaquette gestopt waarop informatie over de mens en ons zonnestelsel is gezet. De plaquette staat hieronder afgebeeld. Er staat een tekening op van een man en een vrouw, van de Pioneer zelf, van een molecuul waterstof en de ligging van de aarde in ons zonnestelsel.

Begin 2000 is door NASA een project gestart waarbij door gevoelige radiotelescopen wordt gezocht naar signalen uit de ruimte die kenmerken hebben waaruit blijkt dat ze veroorzaakt zouden kunnen zijn door een buitenaardse beschaving. Aan dit zogenoemde SETI-project (Search for ExtraTerrestrial Intelligence) kunnen ook ‘gewone’ burgers mee doen. Je kunt een programmaatje downloaden van een speciale website (http://setiathome.ssl.berkeley.edu/) om daarmee jouw computer mee te laten rekenen aan de verzamelde gegevens. Op de site www.seti.org kun je meer lezen over de wetenschappelijke achtergrond van het project.87 Welke twee manieren van zoeken naar sporen van buitenaards leven worden hierboven genoemd?

Bekijk de video over de planeten

49

Volgens Von Däniken is dit een Middeleeuwse tekening van een ruimtevaartuig.

Dit zou een muurschildering zijn uit de steentijd van twee astronauten.

http://www.seti.org/

http://setiathome.ssl.berkeley.edu/

http://nl.wikipedia.org/wiki/Radiotelescoop

Bijlage 1 Starry Night BackyardWerken met Starry Night Backyard

INTRODUCTIE STARRY NIGHTMet het computerprogramma Starry Night Backyard kun je vanaf elke positie en op elk tijdstip naar de hemel kijken. Je kunt dus de zon zien opkomen in Acapulco, of de zonverduistering nog eens meemaken. Je kunt zelfs een reis maken naar Mars of naar de maan.Als je het programma start krijg je de actuele hemel in Amsterdam te zien. Dan krijg je waarschijnlijk een beeld zoals hiernaast te zien is: het is overdag, de zon schijnt, de lucht is blauw en je ziet (dus) geen sterren.

De menubalkDe belangrijkste informatie en instellingen in de menubalk zijn weergegeven in de onderstaande figuur.

De belangrijkste knoppen van Starry NightOm goed met het programma te kunnen werken is het handig eerst de belangrijkste functies na te gaan:Met de pijltjestoetsen (of de linkermuisknop) kun je in een andere richting naar de hemel kijken. Met de loep kun je inzoomen.Met de rechtermuisknop kun je enkele belangrijke instellingen doen: → DAYLIGHT daglicht aan of uit → SHOW ECLIPTIC tekent de eclips waarlangs planeten bewegen → NO LIGHT POLLUTION zonder luchtvervuiling zie je de meeste sterren

TipsTip 1: Zet de labels van de planeten en de zon aan, dan kun je deze hemellichamen makkelijk herkennen: → LABELS → PLANETS/SUNTip 2: Informatie over hemelobjecten (sterren, planeten): → RECHTERMUIS → INFO WINDOWTip 3: Kies bij het laten ‘lopen’ van de tijd een handige instelling voor de stapjes. Soms is een stap van 1 dag handig, dan zie je de hemel precies een dag later.

51

HomeGa terug naar beginsituatie

Play-buttonsLaat de tijd lopenStel de stapgrootte in

Tijd en datumNow = huidige tijdZon = zomer/wintertijd

GoReis naar een andere plaats

SkyVerander de instellingen van de hemel

LabelsZet de naam bij objecten

1.1 Beweging van de zon en de maanStart Starry Night Backyard, en controleer dat je in Amsterdam bent. Laat de tijd lopen [PLAY-button] en kijk wat er gebeurt.Gaat de zon vandaag precies in het westen onder? Geef in de tekening aan waar de zon onder gaat, en zet het tijdstip erbij.

Onderzoek of de maan vandaag al zichtbaar is als de zon ondergaat. Is de maan al zichtbaar? Teken dan de schijngestalte van de maan.

Is de maan nog niet zichtbaar? Op welk tijdstip komt de maan dan op? Teken de schijngestalte van de maan.

Gedurende welk deel van de nacht is de maan zichtbaar?

Gebruik de antwoorden op de voorgaande vragen om te bepalen waar de maan vandaag staat in de onderstaande tekening.

De zon vanaf een andere plaats op aarde.We gaan op reis om te zien hoe de zon vanaf een andere plaats op aarde te zien is. Kies eerst een van de volgende plaatsen:•Boven de poolcirkel (bijvoorbeeld Finland?)•Op de evenaar (ergens in Afrika? Marokko?)•Op het zuidelijk halfrond (Australië, Zuid-Afrika)De reis naar de plaats van je keuze gaat als volgt: → GO → VIEWING LOCATION → Wijs jouw plaats aan → SET LOCATION

Kijk naar de beweging van de zon langs de hemel. Noteer zoveel mogelijk verschillen met de dagboog in Nederland.

52

zuidwest west noordwest

Beweging van de maan en planetenDe maan komt elke avond ongeveer 50 minuten later op dan de dag ervoor. Dat is eenvoudig te controleren door tijdstapjes te zetten van precies één dag. Zorg dat de maan ’s nachts zichtbaar is aan de hemel, en loop dan

verder in stapjes van 1 dag. Wanneer is het de komende maand volle maan?

Soms is de maan niet meer dan een dun sikkeltje, in de periode rond nieuwe maan. Toch zul je het niet vaak meemaken dat je de maan ziet zoals op de foto. Zoek uit wanneer de maan zichtbaar is zoals op de foto. In welk deel

van de nacht is de maan dan zichtbaar?

ZonsverduisteringOp 11 augustus 1999 was er vanaf 11.00 uur in Europa een zonsverduistering zichtbaar. → SKY → INTERESTING EVENTS → 11-8-1999 → HOME VIEW

Geef in de figuur aan welk deel van de zon verduisterd was tijdens het maximum (vanuit Amsterdam).

De verduistering was in Amsterdam niet spectaculair. Een heel speciale plek was natuurlijk de maan zelf. → SKY → INTERESTING EVENTS → 11-8-1999 → BEST VIEW

Zoom in op het midden van de schaduw op de aarde. Wat is de betekenis van het kleine zwarte stipje?

EXTRA: beleef de totale zonsverduistering door op de kern van de schaduw te gaan staan → RECHTERMUIS → GO THERE. Hoe lang duurde de totale zonsverduistering?

Een maansverduistering is veel vaker te zien, ook vanuit Nederland.→ SKY → INTERESTING EVENTS → kies Lunar eclipse (total) → HOME VIEW

Laat de tijd lopen. Wat betekenen de twee verschillende schaduwen? (en waardoor is één schaduw rood?)

53

Stel de tijdstap in op 001 days

zonsverduistering maansverduistering

1.2 De planeten met Starry NightMet Starry Night kun je verschillende planeten onderzoeken. Als eerste kijken we naar de planeet Jupiter. → JUPITER → MAGNIFY → ZOOM UIT → 001 DAYS → STEP

Ga na of je de manen van Jupiter kunt zien. Maak een tekening zoals Galilei deed van de stand van de manen ten opzichte van Jupiter. Teken ook hoe de manen een dag later staan.

Onderzoek of je de schijngestalten van Venus kunt zien, en controleer of de grootte van Venus aan de hemel daarbij verandert.

→ MAGNIFY → 001 DAYS → STEP

De planeten zijn ontdekt omdat ze langs de hemel dwalen. Sommige planeten maken daarbij zelfs vreemde lusbewegingen. Onderzoek of je de beweging van de planeten ten opzichte van de

sterren kunt zien met Starry Night. (Het verschijnsel is vooral bij Venus en Mercurius goed te zien:

→ DAYLIGHT OFF → VENUS → 001 DAYS (SIDEREAL) → PLAY

Waardoor wordt de lusbeweging veroorzaakt?

Het zonnestelselEen overzicht van de positie van de verschillende planeten krijg je door: → GO → OUTER SOLAR SYSTEM Wat valt er op aan de baan van Pluto?

Door in te zoomen kun je ook de binnenste planeten zien. Door de tijd te laten lopen krijg je een indruk van de verschillende snelheden waarmee de planeten rond de zon draaien. → 020 DAYS → PLAY → ZOOM IN Welke planeet draait het snelst rond de zon?

Tussen de vier binnenste planeten en de gasreuzen bevindt zich een gebied met veel kleine en grotere objecten die rond de zon draaien (planetoïden). → LABELS → ASTEROIDS → 005 DAYS → PLAY

Noteer de naam van één van de planetoïden tussen Mars en Jupiter.

54

Jupiter met drie manen

1.3 KometenIn 1986 is de komeet Halley opnieuw zichtbaar geweest. Komeet Hyakutake (in 1996) en komeet Hale-Bopp (in 1997, zie foto) zorgden aan het eind van de vorige eeuw voor een fraai schouwspel! → GO → INNER SOLAR SYSTEM → LABELS → COMETS → → APRIL 1996 (OF JAN 1997, JAN 1986) → 001 DAYS → PLAY

Bekijk de beweging van een van deze kometen (inzoomen op de binnenste planeten. Wat valt je op aan de snelheid van de komeet? Hoe komt dat?

Wat valt je op aan de richting van de staart van de komeet? Hoe komt dat?

55

1.4 Sterren en sterrenstelsels met Starry NightOok in Starry Night lijken de sterren op stipjes die alleen verschillen in helderheid, maar er blijken veel meer verschillen te zijn zoals temperatuur, kleur, grootte en afstand. Bovendien blijken sommige stipjes helemaal geen sterren te zijn.

Temperatuur en kleurZoek met Starry Night de poolster (Polaris) op. → LABELS → STARS → kijk naar het Noorden Welke temperatuur heeft Polaris? Welke kleur hoort daarbij?

Op welke afstand staat Polaris?

Kun je nu zeggen of Polaris een ster van het sterrenstelsel Melkweg is?

EXTRA: Laat de tijd lopen. Waardoor beweegt de poolster niet?(of eigenlijk: waardoor bewegen de andere sterren wel?)

Hoe ver staan de sterren? Hoeveel sterren zie je?De melkweg is het sterrenstelsel waar de zon ook toe behoort. De melkweg bestaat uit ongeveer 100 miljard sterren. Met het blote oog kun je alleen die sterren zien die hooguit 1000 lichtjaar bij ons vandaan staan. Zoom met de loep (rechts in de menubalk) maximaal uit. De kijkhoek is dan 100°, en dit beeld zie je op een heldere avond vanaf een goede plek op aarde. Wijs enkele sterren aan, en controleer dat ze inderdaad hooguit 1000

lichtjaar ver staan.

Het beeldscherm laat ongeveer 1/10e van de totale hemel zien. Als het goed is zie je nu ongeveer 1000 sterren op het scherm. Hoeveel sterren zijn er in totaal met het blote oog zichtbaar?

Hoeveel procent van de sterren van de Melkweg zijn met het blote oog zichtbaar?

56

Walentine Teresjkowa, de eerste vrouw in het heelal

SterrenstelselsHet valt niet mee om tussen al die stipjes de sterrenstelsels te vinden.We halen eerst alle sterren weg: → SKY → STARS

We laten de namen zien: → LABELS → MESSIER

Zoek het sterrenstelsel Andromeda. Op welke afstand staat dit sterrenstelsel?

Zoek nog een sterrenstelsel (galaxy) op. Noteer de naam. Hoe ver weg staat dit stelsel?

EXTRA: De dierenriemWil je weten waardoor je horoscoop nooit klopt? Je sterrenbeeld is het teken waar de zon in staat op het moment dat je geboren werd.

Maak de eclips zichtbaar, en selecteer bij [CONSTELLATIONS] de [ZODIAC] (dierenriem). Een fraaie afbeelding krijg je te zien als je het sterrenbeeld selecteert.

Leo Virgo Libra Scorpion Saggitarius Capricornus Aquarius Pisces Arius Taurus Gemini Cancer

leeuw maagd weegsch. schorpioen boogsch. steenbok waterman vissen ram stier tweeling kreeft

Ga naar je geboortedag. In welk sterrenbeeld staat de zon? Dat is je ‘echte’ sterrenbeeld.

Helaas is meer dan 4000 jaar geleden de dierenriem gekoppeld aan de kalender, en inmiddels is de positie van de sterren iets opgeschoven. (Je kunt ook nog je ascendant opzoeken: het sterrenbeeld dat (in het oosten) aan de horizon opkomt op het tijdstip van jouw geboorte.) Reis 4000 jaar terug in de tijd en controleer je sterrenbeeld. Welk

sterrenbeeld heb jij als je de gegevens bekijkt van 4000 jaar geleden?

57

Bijalge 2 De NOVA tourComputerNu is het tijd om de ruimte echt te gaan verkennen. De NOVA tour door het heelal heeft een eenvoudige structuur. Je kunt kiezen uit een aantal uitkijkpunten, en daar kun je over dat uitkijkpunt informatie vinden.

Een route langs vele uitkijkpuntenDe NOVA-tour bestaat uit een hoofdroute, met vele zijweggetjes. De hoofdroute loopt van heel groot (punt 1a is het Heelal) naar de aarde (bij punt 10a ben je weer terug op aarde). De zijweggetjes zijn aangegeven als 2b of 2c, maar je kan altijd weer makkelijk op de hoofdroute terugkomen.In de figuur hierboven zie je als voorbeeld uitkijkpunt 1a, dat is een flink stuk van het heelal waarbij slierten van sterrenstelsels te zien zijn. Vanuit dit punt kun je doorklikken naar uitkijkpunt 2a, 2b, 2c of 2d. Je kunt ook direct naar een punt uit de hoofdroute springen met de linkerbuttons.

Kijken met een andere ‘bril’Sterren zenden allerlei soorten straling uit, en wij kunnen alleen het zichtbaar licht (optische straling) zien. Bij sommige uitkijkpunten kun je afbeeldingen zien in UV of infrarood. Daarbij wordt golflengte korter (UV, gamma- en röntgenstraling), of langere (IR, radiogolven en warmtestraling).

Aan de slag met de NOVA-tour door het HeelalStart de NOVA-tour via de Novell-tree: → VAKKEN → ANW → NOVA-TOUR. Je begint de tour met een blik op de ruimte vanaf de aarde. → STARTPUNT → INFO

Hoe komt het dat je als je in de ruimte kijkt, je ook terugkijkt in de tijd?

Hoe oud is het heelal?

58

Doorklikken naar een ander uitkijkpunt

Informatie over dit uitkijkpunt

Selecteer een ander uitkijkpunt, kies 1a t/m 10a

Kijken met een andere ‘bril’

Bij uitkijkpunt 1 krijg je een beeld van het heelal te zien. → PUNT 1 → INFO

Leg kort uit waarom we de vorm van het heelaal een ‘sponsstructuur’ noemen.

Door welke kracht is de structuur van het heelal ontstaan?

Bij uitkijkpunt 3 vind je informatie over de vorm van sterrenstelsels. Wat is de vorm van de meeste sterrenstelsel? Heeft de Melkweg

dezelfde vorm?

Bekijk uitkijkpunt 3 met een kortere golflengte. → GOLFLENGTES → KORTERJe ziet dan van een sterrenstelsel alleen de sterren die veel UV-straling uitzenden.

Welke soort sterren stralen veel UV-licht uit?

Bekijk uitkijkpunt 3 met een langere golflengte. Je ziet dan niet alleen sterren. Wat zie je met radiotelescopen?

Binnen een sterrenstelsel bruist het van de activiteit. In uitkijkpunt 5d zie je een foto van de Adelaarsnevel, een ‘kraamkamer’ waar nieuwe sterren geboren worden. → PUNT 4 → PUNT 5D → INFO

Uit welke materie worden nieuwe sterren gevormd?

Het leven van een sterren is ook niet oneindig. In uitkijkpunt 5b zie je de Krabnevel, het restant van een supernova. → PUNT 4 → PUNT 5B → INFO

Wat bevindt zich in de kern van deze supernova?

In uitkijkpunt 5 zie je de sterren die vlakbij ons zonnestelsel staan. Om deze sterren bevindt zich een grote hoeveelheid waterstofgas (in blauw getekend). Waardoor is in het midden het waterstofgas verdwenen?

60

Uitkijkpunt 5: de Melkweg

Uitkijkpunt 1: het heelal

Uitkijkpunt 3: Sterrenstelsels

Werkblad bij: Bewegingen van Aarde, Zon en Maankhooyman.home.xs4all.nl/aanv2.doc · Web...

Documents

Transcript of Werkblad bij: Bewegingen van Aarde, Zon en Maankhooyman.home.xs4all.nl/aanv2.doc · Web...