Dagen, maanden en jaren Eb en vloed

kosmische kalender De bewegingen van zon en maan
liggen aan de basis van onze tijdrekening.
HFDST 8
bewegingen en verduisteringen
98
aarde, maan en zon
deel 3
hfdst 8 bewegingen en verduisteringen
Dagen, maanden en jaren
Eb en vloed
nze tijdrekening is gebaseerd op de sterrenkunde.
Een dag is de tijd die de aarde nodig heeft om één
keer om zijn as te draaien. Een maand is (bij benadering) de periode waarin de maan om de aarde beweegt.
Een jaar is de tijdsduur van één omloop van de aarde om de
zon. De indeling van onze kalender en agenda worden dus
beheerst door de loop van de hemellichamen.
Die bewegingen van aarde, maan en zon zijn minder regelmatig dan je zou denken. Om te beginnen zijn de banen van
de hemellichamen geen volmaakte cirkels, maar ellipsen.
Onderlinge afstanden en baansnelheden zijn daardoor niet
constant. In de loop van de tijd varieert ook de excentriciteit
van de omloopbaan, de oriëntatie van die baan in de ruimte
en de helling van de baan ten opzichte van die van andere
hemellichamen in het zonnestelsel.
Daar komt nog bij dat de aarde dankzij de aanwezigheid
van de maan eigenlijk nooit een mooie ellipsbaan om de zon
beschrijft. Aarde en maan draaien beide rond een gemeenschappelijk zwaartepunt en het is dat zogeheten barycentrum (ruim 1500 km onder het aardoppervlak gelegen) dat
een ellipsbaan om de zon beschrijft, of liever gezegd: om het
barycentrum van het zonnestelsel.
De precieze lengte van de rotatietijd van de aarde, de baanperiode van de maan en de omlooptijd van de aarde om de
b en vloed op aarde zijn het gevolg van de getijdenkrachten van zon en maan, waarbij de maan overigens een grotere rol speelt vanwege de veel kleinere
afstand. Zelfs als het op aarde altijd volledig bewolkt zou
zijn, zou je het bestaan van de maan kunnen afleiden uit het
periodiek stijgen en dalen van de waterspiegel.
Getijdenkrachten zijn zogeheten verschilkrachten. Eb en
vloed ontstaan doordat de aantrekkingskracht van de maan
op de ene kant van de aarde, die naar de maan toe is gericht,
groter is dan op de andere kant, die van de maan af is gericht.
Dat is de reden dat er in een glas water of in een vijver geen
eb en vloed voorkomen: de watermassa is dan zo klein dat
alle watermoleculen dezelfde aantrekkingskracht voelen.
Als de aarde helemaal uit water zou bestaan, zou die waterbol door de getijdenkrachten van de maan uitgerekt worden
tot een ellipsoïde, met de lange as in de richting aarde-maan.
Sommige nauwe dubbelsterren (zie pag. 178) vertonen zo’n
getijdenvervorming. Ook als die ‘wateraarde’ een grote kern
van gesteenten en metalen zou hebben (die zich minder
gemakkelijk laat uitrekken), zou de dikke watermantel nog
steeds zo’n ellipsoïde vorm hebben. Dat is de reden dat er
twee vloedbergen op aarde zijn: een aan de kant van de
maan en een aan de tegenoverliggende zijde van de aarde.
Omdat de aarde om zijn eigen as draait, onder die vloed­
O
zon is ook niet zo eenduidig. Het ligt er maar aan welk punt
je als referentiepunt gebruikt. Bovendien zijn al die periodes
een klein beetje veranderlijk en is er dus altijd sprake van een
gemiddelde.
Dagen, maanden en jaren
Periode
Referentiepunt
Duur
synodische dag (zonnedag)
zon
24h 00m 00,0s
synodische maand
zon
29d 12h 44m 02,9s
perigeum*
27d 13h 18m 33,1s
sterrenhemel
365d 06h 09m 10s
siderische dag (sterrendag)
siderische maand
tropische maand
anomalistische maand
draconitische maand
siderisch jaar
tropisch jaar
anomalistisch jaar
sterrenhemel
sterrenhemel
lentepunt
knopenlijn**
lentepunt
perihelium***
23h 56m 04,1s
27d 07h 43m 11,6s
27d 07h 43m 04,7s
27d 05h 05m 35,9s
365d 05h 48m 45s
365d 06h 13m 53s
* Punt in de ellipsbaan van de maan dat het dichtst bij de aarde ligt.
** Snijlijn van de baan van de maan met de baan van de aarde om de zon.
*** Punt in de ellipsbaan van de aarde dat het dichtst bij de zon ligt.
+ + + Vanwege de onregelmatige aardrotatie werd tot voor kort af en toe een schrikkelseconde ingelast. + + + Ook het vaste-
E
99
bergen door, is het op een bepaalde plaats op aarde tweemaal
per etmaal eb en vloed. Wanneer de getijdenkrachten van
zon en maan elkaar versterken (rond Volle Maan en Nieuwe
Maan) is er sprake van springvloed. Werken ze elkaar tegen
(rond Eerste en Laatste Kwartier), dan spreken we van doodtij.
dubbele vloedberg Eén vloedberg bevindt zich altijd
min of meer onder de maan; de andere precies aan
de tegenovergestelde kant van de aarde.
maan
aarde
vloedbergen
land van de aarde kent eb en vloed! Tweemaal per etmaal gaat het oppervlak van de aarde een paar centimeter op en neer. + + +
maandelijkse cyclus Vijf maanfasen, van kort na Nieuwe Maan
via Eerste Kwartier tot Volle Maan.
Kijktip
Let kort na Nieuwe
Maan eens op de helling van de maansikkel.
In het voorjaar ligt het
sikkeltje ver achterover;
in het najaar staat het
meer rechtop.
nieuwe aarde Gezien vanaf de maan vertoont de aarde schijngestalten.
Als het voor ons Volle Maan is, zie je vanaf de maan Nieuwe Aarde.
aarde, maan en zon
100
deel 3
De schijngestalten van de maan
D
e maan is verreweg het bekendste object aan de
nachtelijke hemel. Iedereen is ook vertrouwd met de
wisselende aanblik van de maan: een smal sikkeltje,
een mooie halve maan, of een vol verlichte schijf. Toch bestaat er veel misverstand over de oorzaak van deze schijngestalten. Zo wordt vaak gedacht dat ze veroorzaakt worden
door de schaduw van de aarde.
Net als de aarde geeft de maan zelf geen licht: het is een
koud en donker hemellichaam. En net als de aarde wordt
de maan altijd aan één kant verlicht door de zon. Aan die
kant is het dag; aan de tegenoverliggende, donkere kant is
het nacht. De vorm van de maan zoals wij die zien, wordt
bepaald door de manier waarop we tegen die halfverlichte
maan aankijken.
Als de maan min of meer tegenover de zon aan de hemel
staat, is het op de voorzijde van de maan (de zijde die naar
de aarde is gericht) dag. De achterzijde van de maan, die we
vanaf de aarde nooit kunnen zien, is dan donker; daar is het
nacht. Omdat wij in die situatie alleen de daghelft van de
maan zien, is de maan voor ons vol verlicht. Het is dan Volle
Maan.
Als de maan min of meer tussen de aarde en de zon in staat,
kijken we vanaf de aarde tegen de onverlichte helft van de
maan aan. De daghelft kunnen we niet zien. Die schijngestalte wordt Nieuwe Maan genoemd, omdat enkele dagen
later voor het eerst weer een smal maansikkeltje zichtbaar
wordt.
Halverwege die twee situaties kijken we van opzij tegen
de half verlichte maanbol aan. We zien dus de helft van de
dagzijde van de maan en ook de helft van de nachtzijde. Die
schijngestalte wordt halve maan genoemd. De halve maan
die tussen Nieuwe Maan en Volle Maan valt, heet Eerste
Kwartier (een kwart van de schijngestaltencyclus van de
maan is dan voltooid); de halve maan tussen Volle Maan en
Nieuwe Maan is Laatste Kwartier.
hfdst 8 bewegingen en verduisteringen
horizon staan, dat in de loop van de avond ondergaat. De
dagen daarna blijft de maan steeds langer zichtbaar, en
als het Eerste Kwartier is staat de halfverlichte maan rond
zonsondergang hoog boven de zuidelijke horizon en gaat hij
pas rond middernacht onder.
De Volle Maan staat tegenover de zon aan de hemel en komt
zonlicht
1
Zichtbaarheid
Rond Nieuwe Maan is de maan niet te zien. Niet alleen
omdat we tegen de onverlichte zijde aankijken, maar ook en
vooral omdat hij min of meer in de richting van de zon staat.
De Nieuwe Maan staat dus overdag boven de horizon en is
onzichtbaar doordat de zon veel te helder is (behalve tijdens
een zonsverduistering, zie pag. 106).
Een paar dagen na Nieuwe Maan is een klein stukje van
de verlichte helft van de maan zichtbaar en zien we kort
na zonsondergang een smal sikkeltje boven de westelijke
+ + + Voor een astronaut op de maan vertoont de aarde ook schijngestalten. Rond Nieuwe Maan is het Volle Aarde; rond Volle
7
8
2
101
dus op rond zonsondergang, bereikt zijn hoogste stand
boven de zuidelijke horizon rond middernacht en gaat pas
rond zonsopkomst weer onder. De Volle Maan is de gehele
nacht zichtbaar.
Als het Laatste Kwartier is, komt de maan pas rond middernacht op en staat hij rond zonsopkomst hoog in het zuiden.
Daarna neemt de
zichtbaarheidsduur
snel af; het laatste
afnemende sikkeltje, een paar dagen
6
voor Nieuwe Maan,
is slechts korte tijd
aarde
5
voor zonsopkomst
te zien.
4
3
halve maan De
maan is altijd voor
1
2
3
4
5
6
7
8
de helft verlicht,
maar vanaf de aarde
kijken we steeds op
een andere manier
nieuwe
maan
eerste
kwartier
Maan zie je vanaf de maan een Nieuwe Aarde. + + +
volle
maan
laatste
kwartier
tegen dat verlichte
halfrond aan.