Maanwerkstukken totaal Maanwerkstukken totaal

Maan:
1. Dark side of the moon
2. Eb en vloed
3. Water op de maan
4. Ontstaanswijze van de maan
5. Maansverduistering
6. Atmosfeer op de maan
7. Afstand aarde – maan
8. Massa maan
1
Dark side of the moon
Josse, Daniel, Dave
Inleiding
Als eerste moeten we weten wat er bedoeld wordt met “The Darkside of the
Moon” (de donkere kant van de maan). Als je deze term heel rationeel
interperteert dan denk je gewoon aan de kant van de maan waar er geen licht
schijnt. Het halfrond dat niet beschenen wordt door de zon op een bepaald
moment. Maar vaak wordt dat niet bedoeld met deze term. Met de donkere kant
van maan bedoelt men de kant wat niet gezien kan worden vanaf de aarde.
Zowel de voor- en achterkant van de maan ontvangen relatief evenveel licht van
de zon.
Libratie
De libratie van de maan is een langzame schommeling (echt of schijnbaar), zoals
gezien vanaf de aarde. De rotatie van de maan om zijn rotatie-as loopt
(nagenoeg) synchroon met de rotatie van de maan om de aarde heen.
Aangezien het massaverschil tussen de aarde en de maan zo groot is wordt de
baan, die in principe elliptisch is, nagenoeg cirkerlvormig. Als de baan geheel
cirkelvormig zou zijn zou de hoeksnelheid van de maan (de snelheid waarmee hij
om de aarde draait) constant zijn. Maar omdat de baan elliptisch is verschilt de
snelheid naarmate de afstand met de aarde verschilt. Naarmate de maan
dichterbij komt zal hij sneller gaan draaien en naarmate hij verderweg komt
slomer. Hierdoor onstaat libratie in de lengte, een 'nee-schudden' van maximaal
7,9 graden. Indien de baan van de maan om de aarde perfect cirkelvormig zou
zijn zou je precies dezelfde 50% van het oppervlak van de maan kunnen zien.
Maar omdat dat dus niet het geval is, is het mogelijk om in totaal 59% van het
maanoppervlak te zien, namelijk beurtelings iets meer van de oostkant en iets
meer van de westkant van de maan. Dit betekent niet dat je het ene moment
50% en het andere 59% ziet maar dat je de hele tijd een net iets andere,
afhankelijk van de tijd en plaats, 50% ziet.
Ook bestaat er libratie in de breedte: een gevolg van de hoek die de rotatie-as
van de maan maakt met het rotatievlak van de maan om de aarde; deze hoek is
niet helemaal recht. Dit veroorzaakt "ja-knikken" met een hoek van maximaal 6,7
graden.
De laatste soort libratie de dagelijkse rotatie, die ontstaat door de aardrotatie en
bedraagt ongeveer 1 graad. Tussen opkomst en ondergang van de maan draait de
aarde ongeveer 180 graden om haar eigen as. Elk punt op het aardoppervlak
verplaatst zich in die tijd maximaal 12756 km (de diameter van de aarde) ten
opzichte van de verbindingslijn tussen maan en aarde. Een waarnemer ziet de
maan dus bij opkomst onder een andere hoek dan bij ondergang. Dit effect (ook
weer "nee-schudden") is het grootst voor een waarnemer op de evenaar, is
minder naarmate de afstand tot de evenaar groter is, zodat uiteindelijk het niet
meer waar te nemen is op de zuid- en noordpool.
Wat is er te zien op de achterkant van de maan?
Vroeger was er nog maar weinig bekend over de achterkant van de maan, omdat
je er (behalve dus door libratie) niet kon komen. Pas halverwege de 20e eeuw
werd er een ruimtesonde heen gestuurd, de russische Loenik 3. Deze Sovjetsonde heeft voor het eerst foto's gemaakt van de achterkant van de maan. 29
beelden werden gemaakt, ongeveer 15 hiervan waren bruikbaar om een atlas van
de achterkant van de maan te maken, deze werd in november 1960 gepubliceerd.
5 jaar later werd een tweede Sovjet-sonde gestuurd naar de maan, deze
maakte foto's met een betere resolutie. Hierop waren kraters en ketenen van
honderden kilometers lang zichtbaar. De meeste van deze kraters enzo zijn dus
ontdekt door de Russen, en kregen dan ook Russische namen.
De achterkant van de maan verschilt opzich niet heel veel van de voorkant van de
maan. Het is een landschap vol gaten en heuvels. Het interessantste wat te zien
is, is het Zuidpool-Aitken-bekken. Dit is de een na grootste inslagkrater in het
zonnestelsel, voor zover bekend. De krater is in diameter 2500 (!) kilometer lang,
en op bepaalde plaatsen 13 kilometer diep. Het ligt (zoals de naam al doet
vermoeden) op de zuidelijke helft van de maan. De rand van het bekken kan
vanaf de aarde worden gezien, als een soort bergrand.
Je ziet hier het Zuidpool-Aitken-bekken. Hoe paarser, hoe dieper.
2
Eb en vloed
Coen, Tijl, Ande
Eb en vloed zijn eigenlijk de overgangsfases tussen hoogwater en laagwater,
vloed is dus van laag- naar hoogwater en eb andersom. Dit komt doordat de
maan met zijn zwaartekracht aan het water trekt, het verschil ontstaat doordat
de zwaartekracht van de maan niet aan alle kanten van de Aarde gelijk is,
aangezien de maan altijd maar aan een kant van de Aarde staat natuurlijk. De
aantrekkingskracht van de Maan op alles (dus ook op het water) is omgekeerd
evenredig met het kwadraat van de afstand, dat wil zeggen, als de afstand 2 keer
zo groot wordt, wordt de aantrekkingskracht 2 keer zo klein.
Zoals je hier ziet, trekt de maan aan het water aan de naar de maan toegekeerde
kant van de aarde het hardst, zodat het water daar hoog komt te staan. Aan de
andere kant van de Aarde staat het water ook hoog, dit lijkt raar maar is heel
logisch als je bedenkt dat de Aarde ook wordt aangetrokken door de Maan en het
water aan de niet naar de Maan toegekeerde kant van de Aarde een beetje
achterblijft, waardoor ook hier een berg vormt. Aan de beide andere kanten is er
hierdoor dus minder water over en is het laag water.
Omdat de aarde in 24 uur één maal om haar as draait, is het per etmaal
tweemaal hoog water en ook tweemaal laag water.
Omdat de maan in ongeveer een maand om de aarde draait, is de maan in dat
ene etmaal ook een stukje opgeschoven. Daardoor komen hoog en laag water
telkens ongeveer 50 minuten later dan de vorige dag.
i.
Leeftijd van het getij
Als de getijgolf in de Noordzee aankomt, dan heeft ze een flinke reis achter de
rug. Het grootste gedeelte van de Atlantische Oceaan is dan immers al
doorkruist. De tijd tussen het ontstaan van een hoogwater in de Zuidelijke
IJszee en de aankomst van datzelfde hoogwater noemt men de leeftijd van het
getij. Afhankelijk van waar u zich bevindt, kan het getij dus jong, oud of zelfs
hoogbejaard zijn. Ter hoogte van Brest bijvoorbeeld, is de getijgolf ongeveer
29 uur jong. In IJmuiden daarentegen komt het getij pas 52 uur na de
geboorte aan. Dit vanwege een langere
route om de Britse eilanden heen. Voor de
gehele Nederlandse kust geldt dat het getij
al meer dan 2 dagen oud is.
Als de getijgolf zich bij de Britse eilanden
bevindt, dan betreedt zij de Noordzee
vanuit twee verschillende richtingen. Ten
eerste beweegt de golf zich verder
westelijk langs de Ierse en Britse kust naar
het noorden en stroomt dan om Schotland
heen. Omdat de opening daar het grootste
is, zorgt deze tak van de getijgolf voor het
grootste effect in de Noordzee. De
Corioliskracht dwingt de stroom een soort
cirkelbeweging tegen de klok in te maken
door de Noordzee. De getijgolf plant zich
daardoor voort langs de Britse kust naar
het zuiden en wordt vervolgens omgebogen langs de Belgische en Nederlandse
kust weer naar het noorden, richting Denemarken en Noorwegen.
Een ander deel van de Atlantische getijgolf nadert het Kanaal vanuit het zuiden
met een gemiddelde snelheid van 200 meter per seconde en wordt daar
vervolgens grotendeels geblokkeerd. Hierdoor ontstaat stuwing van het water,
wat resulteert in een groot tijverschil aan de zuid-Engelse en Normandische
kusten. Als de stroom zich door het Kanaal heeft geperst, dan is zij al een
groot gedeelte van haar snelheid en kracht kwijt en heeft daardoor aan onze
kust nog maar weinig invloed.
Door veel waarnemingen te doen (en deze in wiskundige modellen te
verwerken) is het mogelijk op de Noordzee lijnen te trekken waar gelijktijdig
6
hoogwater bestaat. Deze zogenaamde ''cotidal lines'' kunnen ook voor
gelijktijdig laagwater of voor gelijke fasen van de afzonderlijke harmonische
componenten worden getekend. De lijnen van gelijktijdig hoogwater in de
figuur laten zien dat er op de Noordzee twee punten bestaan, waar de lijnen
samenvallen en waar het getij omheen draait. Op deze knooppunten komt
vrijwel geen getijbeweging voor. Zij worden amfidromieën genoemd.
NLT Eb en Vloed
De invloed van de maan op de aarde
Verschillende getijden
Het water op aarde komt in een regelmatige beweging omhoog en zakt dan
weer terug. Deze bewegingen heten eb en vloed. De periode tussen hoogwater
en laagwater, het terugtrekken van de zee, heet eb. De periode tussen
laagwater en hoogwater, het opkomen van de zee, heet vloed. Tweemaal per
etmaal is het eb en vloed. Dit verschijnsel is terug te verklaren door de
aantrekkingskracht van de maan en de zon, hetzij in mindere mate. De
constante baan van de maan om de aarde zorgt voor de permanente
aantrekkingskracht. Daarbij trekt de aarde het water in feite naar zich toe. Er
ontstaat vloed op het deel van de aarde dat naar de maan is gericht. Ook aan
de tegenoverliggende kant van de aarde ontstaat vloed. Dit komt omdat de
aarde in zijn geheel naar de maan wordt getrokken. Het water blijft dat als het
ware iets achter op de aarde en hierdoor ontstaat daar ook vloed. In de twee
richtingen loodrecht op de aarde is het op dat moment vloed. Het getijverschil
varieert afhankelijk van de plaats op aarde, de grootte van de zee en de
stroming. Het verschil kan oplopen van zo'n 30 cm bij oceanen tot 15 meter bij
de kust van Bretagne.
De zon oefent ook aantrekkingskracht uit op de aarde en daarbij ook op het
water. De kracht van de zon is alleen veel minder dan die van de maan, de zon
staat immers veel verder weg van de aarde. De invloed van de zon is
merkbaar bij het optreden van springtij en doodtij. Bij springtij staan de maan
en de zon in een lijn met de aarde. Dit gebeurt bij volle of nieuwe maan, dus
twee keer per maand. De zon en de maan trekken dan in een lijn aan de
aarde. Het getij-effect wordt hiermee vergroot; de vloed die dan optreed is
groter dan normaal. Doodtij is precies het tegenovergestelde: de zon en de
maan staan in een hoek van 90 graden en trekken vanuit verschillende
7
richtingen aan het water op aarde. Het effect wordt hierdood verkleind en dus
is de vloed kleiner dan normaal. Ook dit effect treed twee keer per maand op.
Dubbeldaags getij
Bij dubbeldaags getij is er tweemaal per dag
hoogwater (vloed) en tweemaal per dag laagwater
(eb) met ongveer een gelijke waterstand. Springtij
treed na 14 ¾ dag op en telkens het aantal dagen
na volle of nieuwe maan als de leeftijd van het
getij. Is het getij 2 uur oud, treed twee dagen
dagen na volle maan en twee dagen na nieuwe
maan springtij op. Hoogwater valt op de dag van
het springtij op een vast uur. Doodtij valt altijd
zeven dagen na springtij. Dubbeldaags getij treed
op in de Indische Oceaan en de Atlantische Oceaan, met uitzondering van de
Golf van Mexico.
Enkeldaags getij
Bij enkeldaags getij is er eenmaal per dag
hoogwater en eenmaal per dag laagwater.
Springtij valt hier elke 13 2/3e dag, doodtij weer
zeven dagen na springtij. Enkeldaagse getijden
komen voor in de Java Zee, de Zuid-Chinese Zee,
het noordwestelijk deel van de Golf van Thailand,
het noordelijk deel van de Golf van Mexico en de
Zee van Ochotsk (Rusland).
Gemengd getij
Bij een gemengd getij is er een groot verschil
tussen het dagelijkse hoogwater en laagwater en
tussen beiden. Sommige dagen is het getij
enkeldaags, maar over het algemeen zijn er twee
hoogwaters per dag. Dit komt voornamelijk voor in
de Grote Oceaan.
8
3
Water op de maan
Lisa, Max, Jelle
Geschiedenis
Vroeger, in de tijd van de verlichting, constateerden onderzoekers dat er
oceanen op de maan waren. Later bleek echter dat wat zij zagen enorme
kraters van vulkaanuitbarstingen waren, die vol met lava zaten. Deze grote
oppervlakten leken vanaf aarde sprekend op zeeën. Nadat halverwege de 20e
eeuw een heleboel onbemande toestellen op de maan waren geland, bedacht
men dat er misschien toch wel water op de maan zou kunnen zijn. Er waren al
kraters gevonden die nooit in het zonlicht lagen en waar ze hoopten dat de
temperatuur, die rond de -173 oCelsius zou zijn, laag genoeg zou zijn om
water in de vorm van ijs opgeslagen te houden.
Helaas was er nog nooit water gevonden. Wel had de NASA in 1998 een
ruimtesonde, de Lunar Prospector, naar de maan gestuurd, die ontdekte dat er
een enorme hoeveelheid water zou moeten liggen.
Vorig jaar is er eindelijk gevonden waar wetenschappers al jaren van
droomden. In september 2009 stelde een Indiase maanverkenner al de
aanwezigheid van watermoleculen op een paar millimeter boven het
maanoppervlak vast, wat werd bevestigd door de Cassini, die in 1999 al
metingen uitvoerde op de maan en door de Deep Impact, die deze zomer twee
keer langs de maan vloog.
Anderhalve maand later liet ruimtevaartagentschap NASA weten dat er echt
een ruime hoeveelheid water op de maan was gevonden. Ze hadden in oktober
ze een raket met een snelheid van 9000 kilometer per uur inslaan in de
Cabeus-krater. Maar voordat dat gebeurde was er een rakettrap ingeslagen in
die krater, om uit de stofwolk die daaruit opkwam gegevens te halen. De
sonde mat met meetinstrumenten de infraroodspectra uit de stofwolk. Die
spectra vormen een soort vingerafdruk, waaruit de samenstelling van die stof
blijkt Toen kwam de NASA er al achter dat er water in de Cabeus-krater zat.
Bij het inslaan van de tweede raket zou er zo’n 100 liter zijn gevonden.
9
De ontdekking van het water op de aarde
De discussie over of er water op de maan is, wordt al jaren gevoerd. Op 24
september 2009 kwam daar eindelijk een antwoord op. “Ja”. Het werd altijd al
vermoeden, maar nu zijn er daadwerkelijk gehydrateerde mineralen gevonden.
Deze vondst is zeer belangrijk voor toekomstige maanreizigers. Vroeger,
tijdens het ontstaan van de maan zou al het water zijn verdampt. Een
infraroodspectrometer heeft verbindingen van zuurstof en waterstof ontdekt.
De waarnemingen zijn bevestigd door twee andere ruimtesondes. Een
ruimtesonde is een onbemand ruimtevaartuig dat gebruikt wordt voor
onderzoeken in het universum.
Toekomst
NASA heeft vorig jaar water op de maan gevonden. Nu dit is ontdekt kan dit
een groot voordeel zijn voor toekomstige plannen op de maan. NASA is van
plan om een permanent maanstation te bouwen. Goederen naar de maan
vervoeren is ontzettend duur. Als er op de maan water kan worden gewonnen
kunnen de kosten van toekomstige missies sterk afnemen. Ze zijn nu al bezig
met apparatuur waarmee water kan worden geïsoleerd uit het maanoppervlak.
Dit is nodig omdat waterstof veel voorkomt in verbindingen met andere
elementen.
Het vinden van water op de maan wekt ook nieuwe vragen op, zoals waar het
water vandaan kwam.
Bronnen
Geschiedenis
http://www.kennislink.nl/publicaties/geen-gletsjers-op-de-maan
http://nl.wikipedia.org/wiki/Maan
http://www.kennislink.nl/publicaties/water-gevonden-op-de-maan
http://www.nrc.nl/wetenschap/article2413796.ece/NASA_ontdekt_water_op_de_maan
http://www.beeldbibliotheek.nl/home/files/nieuwsbrief/nieuwsbrief_19.pdf
http://www.nu.nl/algemeen/2122722/significante-hoeveelheid-water-maan.html
Ontdekking
http://www.nrc.nl/wetenschap/article2413796.ece/NASA_ontdekt_water_op_de_maan
Toekomst
http://www.kennislink.nl/publicaties/water-op-de-maan
http://www.nasa.gov
10
taakverdeling:
geschiedenis: Lisa
ontdekking: Max
toekomst: Jelle
11
4
Ontstaan van de maan
Anneke, Pomme, Ester
Het ontstaan van de maan
12
Inhoud
inleiding
vroegere theorieen (afsplitsing van de aarde, planetoiden, gaswolk (zie
museumkennissite))
theorie 1: ontstaan uit oermaterie
theorie 2: botsing
grote inslag
bronnen
Inleiding
Een natuurlijke maan of natuurlijke satelliet (kortweg maan) is een
hemellichaam dat rond een planeet, planetoiden of een andere maan draait.
Alle planeten van ons zonnenstelsel hebben samen 153 ontdekte manen. De
aarde heeft er één (dè maan). Dit ''werkstuk'' gaat over het ontstaan van deze
maan.
Theorie 1: Ontstaan uit oermaterie
Ruim 16 miljard jaar geleden was er een brok
oermaterie. Deze brok zou al het materie van het
universum bevatten (alle protonen, neutronen,
elektronen en energie). Later is de brok
opengebarsten (de big bang) zodat al het materie
zich door de ruimte verspreidde. Velen
melkwegstelsels, groten groepen van sterren,
dreven de ruimte in. Rond velen sterren bleven
grote brokken materie draaien, zoals bij onze zon.
Uit die stukken materie zijn de planeten gevormd
en volgens deze theorie is zo ook de maan
ontstaan.
Afbeelding 1: The big bang
Theorie 2: botsing
13
De meest gangbare theorie is dat de maan is
ontstaan door een botsing van de aarde met een
hemellichaam, Theia. Astronomen denken dat
Theia een protoplaneet was met een massa
vergelijkbaar met die van mars (ongeveer een
tiende van de massa van de aarde). Door de
botsing van de aarde met Theia kwam er zo veel
energie vrij, dat beide hemellichamen bijna
onmiddellijk in gesmolten toestand overgingen.
Theia zou hierbij volledig vernietigd zijn en
versmolten met de aardmaterie.
Uit dit materiaal vormde zich een grote gaswolk rond de planeet. Die gaswolk
condenseerde tot een ring die vergelijkbaar is met de ringen die rond Saturnus
draaien.
De verschillende deeltjes in die ring klonterden samen tot steeds grotere
brokstukken. Misschien heeft de aarde vroeger meer manen gehad, maar
uiteindelijk zijn die tot één maan samengeklonterd. Deze theorie wordt
bevestigd door de samenstelling van de gesteenten op de Maan, die ongeveer
dezelfde is als die van de aardkorst.
De inslagtheorie
De meest aannemelijke theorie over het ontstaan van de maan is de grote
inslagtheorie. Er zijn een aantal bewijzen voor deze theorie. In 1997 is er een
artikel verschenen in het blad Nature. Wetenschappers hadden een
computerprogramma geschreven waarmee ze de botsing van de aarde met
een willekeurig ander hemellichaam konden nabootsen. Ze voerden telkens
een andere massa voor de protoplanneet, een andere invalshoek en een
andere snelheid in en vormden zo een beeld van na de botsing. Omdat er na
de meeste botsingen ook daadwerkelijk een maan ontstond, zagen de
wetenschappers dat de grote inslagtheorie heel goed waar kan zijn. Alleen
bleek dat de protoplaneet twee maal zo groot moet zijn geweest dan men
eerst dacht. Een groot deel van de brokstukken van de botsing viel namelijk
terug op aarde. Om toch een maan van de juiste grootte te krijgen, moet er
dus een grotere botsing zijn geweest. Een andere opvallende conclusie was,
dat de maan waarschijnlijk slechts binnen één jaar is ontstaan.
14
Uit andere modellen is gebleken dat de hoek met de as van de proto-Aarde
waaronder de protoplaneet in is geslagen klein is geweest, de protoplaneet
schampte de aarde slechts. Het grootste gedeelte van de mantel van de
protoplaneet en een groot deel van de aardmantel werden de ruimte
ingeslingerd, dit puin kwam in een baan om de aarde terecht en vormde in de
eerste 100 jaar na de inslag de maan. Hier wordt dus gezegd dat het 100 jaar
duurde om de maan te vormen, terwijl in andere bronnen stond dat het één
jaar duurde, wij weten natuurlijk niet wat waar is. De kern van de protoplaneet
zonk naar beneden en voegde zich samen met de aardkern.
15
Hoewel de grote inslaghypothese op het moment de beste verklaring is voor
het ontstaan van de Maan, zijn er ook nadelen aan de hypothese. Voorbeelden
zijn:
De verhoudingen van atmofiele elementen (waterstof, stikstof en alle
edelgassen) in de maan zijn niet met de grote inslaghypothese te
verklaren.
Er is geen bewijs gevonden dat de Aarde ooit een magma-oceaan had,
wat wel verwacht wordt als er een grote inslag heeft plaatsgevonden. Er
is wel weer een verklaring voor de afwezigheid van bewijs: het kan zijn
dat hevige convectie in de aardmantel (= de opstijging van warme lucht
van de door de zon verwarmde bodem op het ene punt en het dalen van
koude lucht op een ander punt, deze convectiestroming is gesloten) alle
elementen weer heeft vermengd na afloop.
De concentratie ijzer(II)oxide (FeO) in de Maan is met 13 massa% te
hoog om een gezamelijke afkomst te kunnen hebben met de aardmantel.
Als een groot gedeelte van het materiaal waaruit de Maan is opgebouwd
afkomstig is van het inslaande object zou de Maan verrijkt moeten zijn in
siderofiele elementen (= scheikundig element dat niet goed met zuurstof
of zwavel verbindt en goed oplosbaar is in gesmolten ijzer, komt o.a. veel
voor in de aardkern), maar de maan is juist verarmd in deze elementen.
Maar voor dit nadeel is ook weer een verklaring gevonden: er zijn
namelijk ook modellen die laten zien dat er al in de vroegste stadia van
de vorming van de Aarde de scheiding plaatsvond tussen een aardkern
en een aardmantel. Het grootste gedeelte van de zware elementen
concentreerde zich in de kern, waarvan bij de inslag geen materiaal de
ruimte ingeslingerd werd. Daarom schijnt de maan een vergelijkbare
samenstelling te hebben als de korst en mantel van de aarde samen,
zonder kern dus.
Bronnen
http://www.kennislink.nl/publicaties/het-ontstaan-van-de-maan-gesimuleerd
http://nl.wikipedia.org/wiki/Grote_Inslagtheorie
16
http://nl.wikipedia.org/wiki/Maan#Ontstaan
http://www.museumkennis.nl/nnm.dossiers/museumkennis/i001044.html
17
5
Maansverduistering
Timo
Een maansverduistering ontstaat als de zon, aarde en maan op één lijn staan.
Normaal gesproken weerkaatst de maan het licht van de zon. Maar bij een
maansverduistering staat de maan in de schaduw van de aarde.
K
e
r
n
s
c
h
a
d
u
w
Maansverduisteringen vinden alleen plaats tijdens volle maan, als de maan
tegenover de zon staat. Toch is er niet elke volle maan een
maansverduistering, omdat de baan van de maan ongeveer 5.1° gekanteld is
ten opzichte van het vlak (van de baan) waarin de aarde rond de zon draait.
Hierdoor kan een maansverduistering alleen plaatsvinden op het moment dat
maan vlakbij een van de knopen, de kruispunten van hun baan, staat. Op
http://hemel.waarnemen.com/FAQ/Maan/images/020a.gif staat een afbeelding
van het verloop van een maansverduistering.
Er
zijn
ook
onvolledige maans-verduisteringen
mogelijk, dan staat de maan niet in de
kernschaduw van de aarde, maar in de
halfschaduw. Je krijgt dan een normaal
ogende volle maan met een soort hap
eruit.
Tijdens een maansverduistering krijgt de
maan meestal een rode kleur, dit komt
omdat rood licht meer gebroken wordt door
de dampkring dan de andere kleuren.
18
Frequentie
Elk jaar komen er maansverduisteringen plaats, gemiddeld zo'n 2,3 per jaar.
Op 26 juni 2010 is er in de Benelux weer een maansverduistering zichtbaar.
Je kan een maansverduistering voorspellen met behulp van het sarosnummer.
Als dit getal bij een volle maan tussen de 109 en 150 ligt treedt er een
maansverduistering op. Tussen de 121 en 137 is het een totale, tussen de 109
en 120 of tussen de 138 en 150 is het een gedeeltelijke maansverduistering.
Ongeveer elke 18 jaar en 11 dagen staan de zon, maan en aarde op
(ongeveer) dezelfde plek. Elke van deze posities die een volle maan is heeft
een eigen nummer, het sarosnummer, dat van 1 t/m 223 kan lopen.
Bronnen
http://www.sterrenkids.nl/page.php?19
http://nl.wikipedia.org/wiki/Maansverduistering
http://www.sterrenkunde.nl/index/encyclopedie/maansverduistering.html
http://www.astro.uu.nl/~strous/AA/nl/saros.html#sarosnummer
http://eclipse.gsfc.nasa.gov/JLEX/JLEX-index.html → kijk wanneer er waar een maansverduistering was
19
6
Atmosfeer op de maan?
V ERS LAG : N LT
De atmosfeer van de maan
Tobias Damman, Titus Franssen, Thijs Piso
21 januari 2010
20
Inhoudsopgave
Wat is een atmosfeer?
22
Wat voor atmosfeer heeft de maan?
22
Hoe komt dat?
22
Te snelle rotatie = geen atmosfeer
23
Hypothese
23
Berekening
23
Conclusie
23
Ontstaan = geen atmosfeer
23
Voor
23
Tegen
23
Conclusie
23
Te weinig zwaartekracht = geen atmosfeer
24
Hypothese
24
Voor
24
Tegen
24
Conclusie
24
21
Wat is een atmosfeer?
De atmosfeer is iets wat alle
hemellichamen met een massa die groot
genoeg is hebben. De atmosfeer is een
verzameling van gassen om het
hemellichaam. Deze gassen worden
vastgehouden door de zwaartekracht van
het hemellichaam. Gassen ontsnappen
aan de atmosfeer als ze zich sneller
bewegen dan de ontsnappingssnelheid.
In de atmosfeer van de aarde, vaak
dampkring genoemd, bevat zes lagen: de
troposfeer, de stratosfeer, de mesosfeer,
de ionosfeer, de thermosfeer en de
exosfeer.
De troposfeer is het laagste deel van de
atmosfeer. Hierbinnen vinden bijvoorbeeld
de meeste meteorologische fenomenen
plaats.
De stratosfeer bevindt zich tussen de mesosfeer en de troposfeer. Hoe
hoger je in de stratosfeer komt des te warmer het wordt.
De mesosfeer bevindt zich tussen de thermosfeer en de stratosfeer. In de
mesosfeer bevindt zich weinig ozon (O3) hierdoor wordt het naarmate je
hoger komt steeds kouder. Ook wordt je vanaf dit punt gebombardeerd
door straling van de zon.
Wat voor atmosfeer heeft de maan?
De maan heeft geen atmosfeer om over naar huis te schrijven, maar dat
wil niet zeggen dat de maan helemaal geen atmosfeer heeft. Ze heeft een
zogeheten exosfeer. Ook de aarde heeft zo’n laag. De exosfeer is de
uiterste laag waarin nog een klein beetje moleculen rondzweven voordat
je in het werkelijke ruimtevacuum terecht komt.
De exosfeer is erg ijl, waar de atmosfeer op zeeniveau zo rond de 1
miljard moleculen/liter lucht heeft, heeft de exosfeer slechts duizend
moleculen/liter lucht. Het is dan ook logisch dt je op het maanoppervlak
niet kan ademen, er is simpelweg te weinig lucht voor.
22
Hoe komt dat?
Over hoe het komt dat de maan geen atmosfeer heeft hadden wij
meerdere theorieën. De maan bestaat namelijk al zo lang en is toch een
hemellichaam van niet gering (hoewel veel lichter dan de meesten)
gewicht. In alle redelijkheid zou de maan al lang zijn eigen atmosfeer bij
elkaar gesprokkeld hebben. Hier leggen we uit waarom dat niet zo is.
TE
SNELLE ROTATIE
=
GEEN ATMOSFEER
Mijn eerste theorie was dat de maan te snel rond draait om de moleculen
vast te houden. Dit werkt als volgt:
HYPOTHESE
Een ronddraaiend hemellichaam heeft een Fmpz, , als deze de Fzw overstijgt
dan zullen de moleculen in de atmosfeer een dusdanig hoge snelheid
bereiken dat zij aan de maan ontsnappen
BEREKENING
Ik heb uiteindelijk een berekening verzonnen waarmee ik deze theorie zou
kunnen bewijzen.
Matoom=1,7E-23 g
Vmaan=3,43E7 km/28 dagen=1,41E4 m/s
Amaan=3,7 m/s2
Straalmaan=1,738E6 m
Fmpz>Fzw => (mv2)/r>ma => (1,7E-27*1,41E42)/1,738E6>1,7E-23*3,7
=>1,94E-25>6,29E-23
CONCLUSIE
Dit klopt dus klaarblijkelijk niet, Wims verklaring hiervoor was dat atomen
op de maan in de lucht hangen en dus niet beïnvloed worden door de
middelpuntzoekende kracht.
ONTSTAAN =
GEEN ATMOSFEER
De maan heeft geen atmosfeer sinds en vanwege haar ontstaan.
VOOR
Hoewel er meerdere theorieën zijn over het ontstaan van de maan, is de
23
meest geaccepteerde dat de maan is ontstaan uit puin veroorzaakt door
een botsing van de proto-aarde met een hemellichaam, waarvan
verondersteld wordt dat het de grootte had van Mars. Doordat dit puin
geen atmosfeer had, kreeg de maan deze ook niet.
TEGEN
Mogelijkerwijs had de maan een atmosfeer kunnen verkrijgen van een
nabij gelegen hemellichaam, zoals de aarde, maar de zwaartekracht van
de maan was daarvoor niet overheersend genoeg.
CONCLUSIE
Hier is uit te concluderen dat de maan nooit een atmosfeer heeft gehad,
en dus ook niet verloren. Er is dus nog wel een tweede theorie nodig om
hier bewijs voor te leveren.
TE
WEINIG ZWAARTEKRACHT
=
GEEN ATMOSFEER
HYPOTHESE
De maan kan geen atmosfeer verkrijgen door een tekort aan
zwaartekracht.
VOOR
De maan heeft niet genoeg zwaartekracht om een atmosfeer te ‘stelen’
van een ander hemellichaam.
TEGEN
Een theoretische mogelijkheid is dat er ooit een object mét een atmosfeer
tegen de maan is gebotst, en zo de maan een atmosfeer ‘gegeven’. Er zijn
echter geen sporen van een dergelijke botsing, dus dit argument is
verwerpelijk.
CONCLUSIE
Dit is de meest plausibele verklaringen die we gevonden hebben, de maan
kan zijn atmosfeer simpelweg niet vasthouden.
24
7
Afstand aarde – maan
Thom, Ken, Meric
INHOUD
− De afstand en methoden van meten.
Het lijkt ver weg maar het is bijna realtieit. Tom Murphy van de
universiteit van Washington gaat de maan bestoken met laserstralen om
de precieze afstand tot de maan milimeter nauwkeurig te bepalen.
De gemiddelde afstand van de middelpunt van de aarde tot de middlepunt
van de maan is 384*10^3km. De maan is excentrisch en verandert
voortdurend een beetje van vorm. De afstand schommelt van 356.000 en
407.000 kilometer.
Het idee is simpel: schiet een krachtige laserstraal richting de maan en
meet hoe lang het duurt tot je de reflectie opvangt, ruwweg tussen de 2,3
en 2,7 seconden. Vermenigvuldig de tijd met de lichtsnelheid en je hebt
de afstand.
(2,7+2,3)/2=2,5 seconden * 299 792 458 m/s=7.5e8
7.5e8/1000=7.5e5 km
7.5e5/2(want de laser gaat heen en terug)
=3,7*10^5 km
Murphy wil die precisie vertwintigvoudigen door extreem korte laserpulsen
van een tienmiljardste seconde op de maan af te vuren.
De laserpulsen worden gericht op spiegels die dertig jaar geleden onder
anderen door de Apollo 11-astronauten op de maan zijn achtergelaten.
Van elke afgevuurde laserpuls hoopt Murphy een paar seconden later tien
gereflecteerde fotonen op te vangen met een gevoelige detector.
Het laserproject, dat wordt gefinancierd door NASA en moet over een jaar
van start gaan. Murphy en zijn collega's maken gebruik van de telescoop
op Apache Point in New Mexico.
−
We kunnen de afstand ook zelf berekenen met de 3e wet van kepler.
Fmpz = Fgrav => (mv^2)/r = G.(m.M)/r^2
=> v^2 = G.M/r
=> (2PIr^2/ T)^2 = G.M/r
=> (4PI^2r^2)/T^2 = G.M/r
** Expression is faulty **
− De beweging van de maan heeft invloed op de afstand.
25
De maan voert gelijktijdig twee bewegingen uit:
• een aswenteling in tegenwijzerzin in 291/2 dagen.
• een omwenteling om de aarde, ook in tegenwijzerzin en in 27 1/3
dagen.
De maanbaan maakt een hoek van 5°09' met het eclipticavlak van de
aarde rond de zon. Deze omwentelingsbeweging volgt de wetten van
Kepler. De baan is ellipsvormig met de aarde in een van de brandpunten,
zodat de afstand aarde maan schommelt tussen 407 000 km in het
apogeum en 356 000 km in het perigeum.
Als de maan in het Apogeum staat, staat hij in zijn cyclus op dit punt het
verst van de aarde (apo = ver, geo = aarde). Hij staat in zijn cyclus ook
het verst weg van de aarde in het perigeum, maar deze afstand is relatief
het kleinst. Als de maan in het perigeum staat, zijnde getijden het sterkst.
- Hoe de afstand verandert in de loop der tijd,
De afstand aarde maan neemt toe met gemiddeld 8,3 cm per jaar
De reden voor deze toename is dat de Maan impulsmoment wint uit de
rotatie van de Aarde. Onder het begrip impulsmoment moeten we aan ''de
hoeveelheid draaing '' denken. Een impulsmoment kan worden
overgedragen maar kan netzoals energie niet verloren gaan. De
impulsmoment hangt af van een aantal zaken o.a:
• Hoe snel een voorwerp draait.
• Hoe zwaar een voorwerp is.
• Hoe groot de draairadius is.
Een bekend voorbeeld van impulsmomentbehoud is de ijsdanser die al
draaiende zijn armen intrekt; de draairadius wordt kleiner en dus moet de
draaisnelheid groter worden. Als de draaisnelheid niet groter zou worden,
zou er impulsmoment verloren zijn gegaan. Als de ijsdanser spontaan
sneller zou gaan draaien, zou er impulsmoment worden geproduceerd.
26
In het aarde-maan-systeem wordt er impulsmoment door de rotatie van
de Aarde overgedragen aan de baanbeweging van de Maan. Hierdoor
roteert de Aarde langzamer (minder impulsmoment) en de baan van de
maan wordt groter (meer impulsmoment). Maar hoe wordt deze
impulsmoment nou overgedragen? Het antwoord is: de getijdenwerking
tussen de Aarde en Maan.
De getijdenwerking is de veroorzaker van eb en vloed. De getijden zorgen
voor vloedbergen, eentje aan de kant van de Aarde die naar de maan is
toegekeerd en de andere aan de omgekeerde kant.
Deze twee vloedbergen liggen niet exact op de lijn die de Aarde en Maan
verbindt, maar ietsje ervanaf.
Doordat de twee getijdenbergen van de Aarde iets verschoven zijn ten
opzichte van de lijn die de Aarde met de Maan verbindt, 'voelt' de Maan
een extra zwaartekrachtcomponent die in de richting van die
dichtstbijgelegen getijdenberg wijst (zie Figuur). Er is ook een component
die naar de andere getijdenbult wijst. Deze is niet getekend in de figuur
en is iets zwakker door de grotere afstand van deze berg tot de Maan.
Deze tweede component zal het effect van de eerste component voor een
groot gedeelte afzwakken, maar dus niet helemaal opheffen. Voor de
eenvoud gaan we ervan uit dat de tweede component niet bestaat en de
eerste component heel zwak is om hiervoor te compenseren.
De grote groene pijl in Figuur1 geeft (overdreven) aan hoe de
zwaartekracht van de Aarde op de Maan gericht is. Deze is door de twee
getijdenbergen dus niet gericht naar het centrum van de Aarde, maar iets
meer in de richting waarin de Aarde om haar as roteert. Doordat de Maan
in dezelfde richting om de Aarde draait als de Aarde om haar as, is deze
verplaatsing dus ook in de richting waarin de Maan beweegt. De grote,
27
diagonale groene pijl kan worden ontbonden in de richting van de Aarde
en in de richting waarin de Maan beweegt (de twee kleinere pijlen in
Figuur1). De kracht die in de richting van de Aarde wijst wordt weer
opgeheven door de centrifugaalkracht die wordt veroorzaakt door de
baanbeweging van de Maan, zodat de Maan noch naar de Aarde valt, noch
de ruimte in schiet. De voorwaartse kracht, de kleinste groene pijl, wordt
echter niet gecompenseerd! Deze kracht zorgt dus voor een versnelling
van de Maan in de richting waarin hij al beweegt. De versnelling vergroot
het impulsmoment in de baan van de Maan zodat dat de maanbaan in de
loop van de tijd groter wordt.
28
8
Massa maan
Maxime, Irene, Roos
Nieuwsgierigheid
Waarom willen we de massa van de maan weten? Afgezien van het feit
dat het menselijk ras altijd al gefascineerd is geweest door het
onbekende. De maan hebben we altijd al als onbekend beschouwd
aangezien hij zo ver weg staat dat we er niet zelf aan konden meten. Zo is
ook de mythe van de ´dark side of the moon´ in het leven geroepen.
Toen we eenmaal op zo’n grote schaal gefascineerd geraakt waren door
de maan, wilden we deze fascinatie ook niet loslaten totdat we alles
wisten wat er maar over een bepaald onderwerp te weten valt. De mens is
nieuwsgierig, zo zitten we nu eenmaal in elkaar, daar komt nog bij dat we
het een beangstigende gedachte vinden om dingen niet onder controle te
hebben, of in ieder geval te begrijpen hoe iets werkt. Hierbij is het heelal
dus een enorme stoorfactor op ons gevoel van ´veiligheid´, dus hoe meer
licht we op dit onderwerp kunnen werpen, hoe beter.
Ook al heeft Newton de gravitatiewet opgesteld, hij kon de
gravitatieconstante niet bepalen vanwege het feit dat hij de massa’s van
de hemellichamen niet kende. Dit was waarschijnlijk een van de grootste
redenen, naast onze ‘natuurlijke curiositeit’, om de massa’s van
verschillende hemellichamen te weten te willen komen. Henry Cavendish
was uiteindelijk degene die in 1798 deze gravitatieconstante voor het
eerst mat. Dit deed hij met behulp van een torsiebalans. Toen deze
gravitatieconstante eenmaal bekend was, was de massa van de aarde
relatief makkelijk uit te vinden, waarna we de baansnelheid van de maan
moesten berekenen om zo gebruik te kunnen maken van de gravitatiewet
van Newton om de massa van de maan uit te rekenen.
En aangezien we dan nu de massa van de maan weten, kunnen we deze
massa weer gebruiken voor het berekenen van andere dingen waar we
ons gefascineerde oog op hebben laten vallen.
Het is als het ware een schakel in een oneindige keten van vragen.
29
Berekening van de massa - methode 1
De massa van de maan is 7.35 x 10²² kilogram.
De massa van de maan is te berekenen door middel van de derde wet van
Kepler.
T
a
G
M
m
Omlooptijd
Afstand voorwerp tot de maan
Gravitatieconstante
Massa voorwerp 1
Massa voorwerp 2
Dit kun je op twee manieren doen:
1. Als je weet met welke omlooptijd en afstand er een voorwerp om de
maan heen draait, kun je de massa van de maan (M) berekenen. Hierbij
moet je m verwaarlozen, omdat de massa van de maan zo groot is dat de
massa van een voorwerp dat er omheen draait te verwaarlozen is.
2. Je kunt de massa van de maan ook berekenen door de derde wet van
Kepler op een andere manier te gebruiken. De omlooptijd van de maan
om de aarde en de afstand van de aarde tot de maan zijn bekend. Ook de
massa van de aarde is bekend. Als je al die gegevens invult in de derde
wet van Kepler kun je de massa van de maan, m, berekenen.
Het probleem bij manier 1 is dat er geen (natuurlijk) voorwerp is dat om
de maan draait, wat wij kennen. Nou kan men wel de T en de a
berekenen, door middel van satellieten die om de maan hebben gedraaid.
Het probleem bij manier 2 is dat je de massa benadert. Als je voor a de
afstand van de aarde tot de maan gebruikt, ga je er van uit dat de maan
in een cirkelbeweging om de aarde draait. Dit is echter niet zo. De maan
draait in een elliptische baan om de aarde. De constante verhouding van
de afstand van het brandpunt tot een willekeurige rechte richtlijn in een
ellips heet excentriciteit. Hoe dichter de excentriciteit, ookwel als ε
afgekort, bij de nul komt, hoe meer de ellips op een cirkel lijkt. De
excentriciteit van de ellips van de maan om de aarde komt erg dicht bij de
nul, waardoor deze elliptische baan bijna een cirkel is. De excentriciteit
van de maan is 0.0549. De uitkomst van je berekening is niet exact, maar
het is wel een goede benadering.
30
Omlooptijd van de maan om de aarde is 27 dagen, 7 uur en 43 minuten.
Omgerekend is dit 2360580 seconde.
Gravitieconstante van Newton is 0.00067 * 10¹¹ Nm² kg².
Massa van de aarde is 5976 * 10²¹.
Afstand van de aarde tot de maan is (kern tot kern) 384.450 kilometer.
Omgerekend is dit 384450000 meter
Alles invullen:
(2360580)² =
* 384450000³
4Π²
0.00067*10¹¹(5976*10²¹ + m)
Na alles te hebben uitgerekend kom je op een massa van 6.007916477
* E27 kilogram.
Dit is een benadering, met deze formule kun je niet precies de massa
uitrekenen.
31
Berekening van de massa - methode 2
Onbekend:
ρ = dichtheid
V = volume
Dichtheid
Uit onderzoek hebben wij de dichtheid van de aarde kunnen berekenen.
Deze is namelijk 2800 kg/m3. Ook weten wij dat de maan in een ver
verleden deel van onze aarde heeft uitgemaakt, maar toen door een inslag
een hemellichaam is losgebroken van de aarde en in een baan rond de
aarde is gekomen. Daarom zou je kunnen aannemen dat de dichtheid van
de maan gelijk is aan de dichtheid van de aarde. In deze formule is de ρ
dus 2800 kg/m3.
Volume
Als tweede hebben wij het volume nodig. Het volume is vrij gemakkelijk te
berekenen met de straal van de maan. De straal van de maan is namelijk
1.737.950 m. Vervolgens kun je het volume berekenen door middel van
de formule
Bij het invullen van de straal in deze formule krijg je het volume
V = 4/3 * π * r 3
V = 4/3 * π * 5,249E18 = 2,199E19
Massa
Nu hebben we beide onbrekende waardes gevonden, en hoeven we alleen
de formule nog om te vormen, om deze vervolgens te kunnen invullen en
de massa te berekenen.
Wordt
m=V*ρ
m = 2,199E19 * 2800 = 6,157E22 kg
Als we dit vergelijken met de werkelijke massa van de maan, blijkt dat
deze zo goed als hetzelfde is. De werkelijke massa is namelijk 7,35E22 kg.
32