Werkblad bij: Bewegingen van Aarde, Zon en Maan

Algemene natuurwetenschappen
Ook wel: Actuele Natuurwetenschappen
St. Bonifatiuscollege, Utrecht
aanvullend lesmateriaal bij Solar
Schooljaar 2009-2010 – Periode 2
Zonnestelsel, heelal & leven
hoofdstuk 3
Blik op oneindig
hoofdstuk 2
Biosfeer in beweging
De vijf ANW-vragen:
 Hoe beïnvloeden natuurwetenschap, techniek en samenleving elkaar?
 Hoe pas je natuurwetenschappelijke kennis toe?
 Hoe ontstaat natuurwetenschappelijke kennis?
Frank
Lodewijk
Carolien Kootwijk, D Panday
 HoeHoltslag,
weet je wat
waar Koster,
is?
 Mag alles wat kan? Hoe bepaal je jouw standpunt?
MOGELIJKE Leswijzer ANW, 4 vwo / 5 havo
datum
presentatie
klassikaal
opdrachten
1
Intro PO4
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
8
Starry night 1.3
9
6
10
Starry night 1.4 // NOVA tour
11
7
12
0 – De kwetsbare AARDE
1
Meteoren, meteorieten en kometen
Sterren en sterrenstelsels
De zoektocht naar buitenaards leven
54 t/m 65
66 t/m 86
87 t/m 88
Werken met Starry Night Backyard
A
PO2b Intro
B
PO2b
C
PO2b
D
PO2b
E
PO2b
F
PO2b
G
PO2b
Introductie op PO2b
PO2: De praktische opdracht in periode 2 bestaat uit twee opdrachten:
a Actualiteit bij onderzoek in/aan het heelal - individueel
b Klimaat - groep
2
Zonnestelsel en heelal
1 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…
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?
Overzicht hemelobjecten
Het 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 maan
De 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?
Saturnus
Planeten
Er 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?
Kometen
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.
Een 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.
Periode 2 - Zonnestelsel en heelal
3
 Waar komen de kometen vandaan?
Meteoren en meteorieten
Foto
van Stonehenge,
De komeet
Hyakutaki5000 jaar
oud en een soort observatorium
voor hemellichamen. Sommige
stenen hebben een voorspellende
waarde voor de plaats van de zon
en de maan.
Een 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 vliegtuigen
Langzaam 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.
Leoniden gezien vanuit de ruimte in
1997, NASA
 Hoe worden satellieten gebruikt bij onderzoek aan het heelal?
Sterren
Alle 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?
Sterrenstelsel
International Space Station
Eén 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 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 Hubble
Dankzij 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).
Periode 2 - Zonnestelsel en heelal
4
 Hoe komen we aan al die kennis over het heelal?
De Krabnevel, het restant van
een supernova
Wat zie je allemaal
aan de hemel?
Lichtexplosie bij een Rode Reuzenster
Babysterren in de Melkweg
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.
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.
Periode 2 - Zonnestelsel en heelal
5
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.
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.
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.
Satelliet in een baan om de aarde.
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.
Bush wil man naar Mars
sturen
Volkskrant, januari 2004
De 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.
eerste duurt drie dagen, terwijl een enkele
reis naar Mars zeker zes maanden duurt.
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
4
Bedenk zelf minimaal twee goede redenen om mensen op Mars te
zetten.
Kernvragen
Beantwoord nu de kernvragen bij dit onderdeel
Periode 2 - Zonnestelsel en heelal
6
Individuele opdracht
PO 2A: Actualiteit bij onderzoek in/aan het heelal
Je 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 opdracht
Satelliet met UV-detectoren (FUSE)
Zoek 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 internet
De volgende sites kunnen je goed helpen:
www.allesoversterrenkunde.nl (site van Govert Schilling)
noorderlicht.vpro.nl
www.kennislink.nl
www.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.
Ruimtesonde Cassini bij de
geringde planeet Saturnus
Werk de opdracht uit en lever het resultaat in bij je docent. Vraag naar
de mogelijkheden om het via de ELO in te leveren.
Zonnestelsel en heelal
2 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
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
7
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
maandag = lundi = Maan
dinsdag = mardi =
woensdag = mercredi =
donderdag = jeudi =
vrijdag = vendredi =
zaterdag = samedi =
De baan van de zon aan de hemel
De 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?
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
8
Dagboog van de zon
De 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 hemel
De 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.
Dagbogen van de zon getekend op de halve hemelbol aan het begin van de
zomer, de lente en de herfst en de winter
Hieronder zie je de horizon getekend als een rechte lijn.
9
oost
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)
zuid
west
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?
Zonnestelsel en heelal
2 Invloed van de zon en de maan (Deel 2)
Het ontstaan van de seizoenen
In 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
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
9
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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
10
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)
Het maansgetij is sterker dan het zonsgetij
b. Teken een lijn van de zon naar Nederland
Teken de plek waar de zon in de winter staat
Teken 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 vloed
Als 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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
11
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 hoogen laagwater klein.
22 Leg uit dat er twee keer per maand springtij is, en twee keer doodtij.
Beantwoord nu de kernvragen bij dit onderdeel
Zonnestelsel en heelal
3 Bewegingen van zon, aarde en maan
1 week later
EXTRA: Eb en vloed, een
ingewikkeld verhaal
Behalve 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.
2 weken later
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?
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
12
Alles draait
Op 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:
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?
 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?
EXTRA: Rotatieperiode
Het 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
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
13
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
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 maansverduistering
laatste kwartier
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
14
Een 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?
zonsverduistering
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?
Beantwoord nu de kernvragen bij dit onderdeel
Optioneel: Starry Night (Bijlage 1; opdr. 1.1)
zonsverduistering
Zonnestelsel en heelal
maansverduistering
4 Planeten en manen
maansverduistering
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
15
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
Kernvraag 7
Welke eigenschappen hebben de planeten?
Kernvraag 8
Welke planeten maken deel uit van ons zonnestelsel? Wat zijn de belangrijkste verschillen?
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?
De Griekse astronoom Ptolemaeus
die leefde in de 2e eeuw na Christus
Volgens Wikipedia is een planeet een hemellichaam dat aan voldoet aan vier voorwaarden
Een 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.
EXTRA:
Hydrostatisch evenwicht
Hydrostatisch 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)
Planeten in ons zonnestelsel
Het 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.
Er is een mooie formule voor:
45 De hoeveelste planeet is de aarde gerekend vanaf de zon?
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
16
De ‘aardse’ planeten
De 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 gasreuzen
De 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?
Pluto hoort er niet meer bij
Op 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.
al jarenlang over de vraag of Pluto
wel echt een planeet is.
Pluto geen planeet
Kidsweek, 1 september
2006
Sinds 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.
Venus, met een
zeersterrenkundigen
dikke dampkring ruziën
Maar
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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
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.
17
51 Welke drie redenen worden in de tekst genoemd voor het feit dat Pluto
Kernvraag 9
Wat is een meteoor en een meteoriet en wat is het verschil?
Kernvraag 10
Wat is een komeet?
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 onderdeel
Optioneel: Starry Night (Bijlage 1; opdr. 1.2)
Zonnestelsel en heelal
5 Meteoren, meteorieten en kometen
Er 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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
18
Drie afbeeldingen met meteoren. De middelste is een foto (een tijdopname van de hemel), de andere twee zijn afbeeldingen van
kunstenaars.
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.
'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.
Uit de provincie Groningen kreeg Jurriens ook meldingen van mensen die
gerommel of een knal hoorden op het moment dat de meteoor voorbijkwam.
Anderen zeiden het gebouw waar ze zich in bevonden, te voelen trillen.
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)
Een erg heldere
meteoor
Perspectief in een tekening: de rails en
het 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?
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
19
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.
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
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.
Aanwijzingen voor grote
inslag op grens Perm met
Trias
Nederlandse Geologische
Vereniging, februari 2005
Er 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
Een kosmische ramp
Govert Schilling, april 2004
Over 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.
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.
Kometen
Kometen 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
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
20
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.
Impressies van de inslag van Deep
Impact op de komeet. Bovenste
afbeelding is een getekende
voorstelling
vanImpact
de inslag. neemt
Onderste
Deep
afbeelding is een echte foto van de
inslag.onder vuur
komeet
Eos, juli 2005
Voor 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 ijsklompen
Kometen 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.
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.
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.
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
Onder het oppervlak
Onderzoek aan planetoïden en kometen
vertelt je dus iets over de samenstelling van
de zonnenevel – de oerwolk waaruit het
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
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
21
Zonnestelsel en heelal
6 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.
Kernvraag 9
Waar bestaat een ster uit?
Hoe weten we dat?
Kernvraag 10
Hoe is het heelal opgebouwd?
De zon, een ster dichtbij
Om 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?
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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
22
Licht van de zon
Omdat 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?
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.
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 K
type 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.
70 Tot welk type ster behoort onze zon?
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
23
De levensloop van de zon
Deze nevel bestaat uit gigantische
massa's gas en stof. De foto laat
protosterren zien: kleine compacte
wolkjes waaruit sterren ontstaan.
Omdat 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 hoofdreeksster). 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.
71 Schrijf de vier fasen van de levensloop van de zon onder elkaar
1.
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?
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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
24
Informatie uit sterlicht – spectraal analyse
We 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?
Afbeelding 1
Afbeelding 2
Afbeelding 3
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)
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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
25
Sterrenstelsels
Ons melkwegstelsel
Met 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?
Impressie van het sterrenstelsel waarin
ons zonnestelsel zich bevindt: de
melkweg
Melkweg,gezien vanuit La Palma,
Belichtingstijd: 30 minuten,
Datum: Zomer 2003,
Verschillende sterrenstelsels
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/bcsmain.asp?v=chapter&s=07000&n=00110&i=07110.04&o=)
80 Probeer in een paar stappen samen te vatten hoe een zonnestelsel ontstaat.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
26
Andere sterrenstelsels
Ons 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?
Afbeelding 6
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?
De tijd die het licht doet over de
afstand tot .....
de maan
1,3 seconde
de zon
8 minuten
Pluto
5,5 uur
de eerste ster
4,3 jaar
de meeste sterren 100 tot 1000 jaar
aan de hemel
diameter melkweg 100.000 jaar
sterrenstelsel
Andromeda
verste sterren in
heelal
2.400.000 jaar
ca. 15 miljard jaar
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?
Beantwoord nu de kernvragen bij dit onderdeel
Optioneel: Starry Night (Bijlage 1; opdr. 1.4) en Bijlage 2: De Nova Tour
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
27
Zonnestelsel, Heelal & Leven
7 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!
Panspermiatheorie
In 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
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
28
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:
temperatuur
vloeibaar water
atmosfeer (als bescherming)
druk, zuurtegraad
elementen (zoals koolstof, stikstof, ...)
stoffen (zoals zuurstof, CO2, koolwaterstoffen)
zonlicht, energie
vulkanisme
onweer, 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
vinden
Sinds de NASA meende dat het fossielen
van bacteriën gevonden had in een
meteoriet van Mars (1996) is de
astrobiologie in opkomst. Ook UvAhoogleraar
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?
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
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.’
29
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 Marszand. 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 ster
allesoversterrenkunde.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 bacteriën
allesoversterrenkunde.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 Marsomstandigheden 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.
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
Bouwstenen van leven
volop aanwezig in de
ruimte
NASA, 11 oktober 2005
Amerikaanse 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 gevonden
Volkskrant, 22 december
2005
Sterrenkundigen 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
30
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.
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.
PAK's zijn belangrijke ingrediënten van het
leven
Organische moleculen
ontdekt in Titandampkring
www.allesoversterrenkunde
.nl
25 april 2005
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.’
Illustratie van meteorietinslagen op de
pasgevormde aarde.
Tijdens 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.
Organische moleculen in
'oertijd' heelal
allesoversterrenkunde.nl,
28 juli 2005
Met 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.
Valsekleurenbeeld van Titan,
samengesteld op basis van
infraroodopnamen door Cassini.
Fosfor in aardse
levensvormen komt uit de
ruimte
www.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 DNAmoleculen. Na waterstof, koolstof, zuurstof
en stikstof is fosfor het belangrijkste
Periode 2 – Zonnestelsel en heelal
31
Hoe zoeken we naar leven?
Volgens Von Däniken is dit
een Middeleeuwse tekening
van een ruimtevaartuig.
Dit zou een
muurschildering zijn uit de
steentijd van twee
astronauten.
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 20 e
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
Bijlage 1
Starry Night Backyard
32
Werken met Starry Night Backyard
INTRODUCTIE STARRY NIGHT
Met 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 menubalk
De belangrijkste informatie en instellingen in de menubalk zijn weergegeven in de
onderstaande figuur.
Go
Reis naar een
andere plaats
Sky
Labels
Verander de
Zet de naam bij
instellingen van objecten
de hemel
Home
Ga terug naar
beginsituatie
Tijd en datum
Now = huidige tijd
Zon = zomer/wintertijd
Play-buttons
Laat de tijd lopen
Stel de stapgrootte in
De belangrijkste knoppen van Starry Night
Om 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
Tips
Tip 1: Zet de labels van de planeten en de zon aan, dan kun je deze hemellichamen
makkelijk herkennen:
 LABELS  PLANETS/SUN
Tip 2: Informatie over hemelobjecten (sterren, planeten):
 RECHTERMUIS  INFO WINDOW
Tip 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.
1.1 Beweging van de zon en de maan
Start 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.
33
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.
zuidwest
west
noordwest
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.
Beweging van de maan en planeten
De 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?
34
Zonsverduistering
Op 11 augustus 1999 was er vanaf 11.00 uur in Europa een zonsverduistering
zichtbaar.
 SKY  INTERESTING EVENTS  11-8-1999
Stel de tijdstap in op 001 days
 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?)
zonsverduistering
maansverduistering
35
1.2 De planeten met Starry Night
Met 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
Jupiter met drie manen
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 zonnestelsel
Een 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.
36
1.3 Kometen
In 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?
1.4 Sterren en sterrenstelsels met Starry Night
Ook 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 kleur
Zoek met Starry Night de poolster (Polaris) op.
 LABELS  STARS  kijk naar het Noorden
 Welke temperatuur heeft Polaris? Welke kleur hoort daarbij?
Walentine Teresjkowa, de eerste
vrouw in het heelal

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?
37

Hoeveel procent van de sterren van de Melkweg zijn met het blote oog
zichtbaar?
Sterrenstelsels
Het 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 dierenriem
Wil 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
leeuw maagd weegsch. schorpioen

boogsch.
steenbok
Aquarius
Pisces
Arius
Taurus
Gemini
Cancer
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?
Bijalge 2
De NOVA tour
Computer
Nu 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.
38
Een route langs vele uitkijkpunten
Informatie over dit
De NOVA-tour
uitkijkpunt
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
Doorklikken
naar
een ander
makkelijk op de hoofdroute terugkomen.
uitkijkpunt
Selecteer een ander
In de figuur hierboven zie je als voorbeeld uitkijkpunt 1a, dat is een flink stuk van het
uitkijkpunt, kies 1a t/m
heelal waarbij slierten van sterrenstelsels te zien zijn. Vanuit dit punt kun je
10a
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’
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 Heelal
Start 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?
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?
39
Bekijk uitkijkpunt 3 met een kortere golflengte.
 GOLFLENGTES  KORTER
Je 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?
Uitkijkpunt 1: het heelal
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.
Uitkijkpunt 3: Sterrenstelsels
 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?
Uitkijkpunt 5: de Melkweg
40