hoofdstuk 11

Overal Natuurkunde 5 havo
Samenvatting
11 Zonnestelsel en heelal
Bouw van ons zonnestelsel
De zon en de negen planeten die eromheen bewegen maken deel
uit van zonnestelsel. Vroeger dacht men dat de aarde het middelpunt van het heelal was; dat is het geocentrisch wereldbeeld. Later
kwam daar het heliocentrisch wereldbeeld voor in de plaats; daarin
is de zon het middelpunt van het heelal.
Zie Binas, tabel 31.
De rotatie van de aarde veroorzaakt de dagelijkse, schijnbare
beweging van de zon en de sterren. De beweging van de aarde om
de zon en de stand van de aardas veroorzaken de wisseling van de
seizoenen.
Tijdens de maandelijkse omloop van de maan om de aarde neemt
de maan verschillende schijngestalten aan: nieuwe maan, eerste
kwartier, volle maan en laatste kwartier.
Een zonsverduistering zie je als de maan vóór de zon langsgaat.
De maan bevindt zich dan op de lijn aarde-zon.
Bij een maansverduistering beweegt de maan door de schaduw
van de aarde. Een maansverduistering treedt alleen op, als zon,
aarde en maan bovendien op één lijn liggen.
De gravitatiekracht
De gravitatiekracht is bepalend voor de beweging van hemellichamen in het zonnestelsel en in het heelal. Twee voorwerpen
met massa oefenen op elkaar een aantrekkende gravitatiekracht
uit.
Fg = G 
m M
r2
De gravitatiekracht veroorzaakt ook de valversnelling gp aan het
oppervlak van een planeet; deze is recht evenredig met de massa
van de planeet en omgekeerd evenredig met het kwadraat van de
straal van de planeet. Op geringe hoogte boven het planeetoppervlak is de gravitatiekracht en dus ook de valversnelling vrijwel
constant in grootte en richting.
Banen in een gravitatieveld
Als gevolg van de gravitatiekracht van de zon doorloopt een
planeet een ellipsvormige baan rond de zon met veranderlijke
snelheid. In de praktijk blijkt dat deze beweging goed is te
benaderen met een eenparige cirkelbeweging.
2  r
T
m v2
Fmpz =
r
v=
Satellieten
Een geostationaire satelliet is in rust ten opzichte van een vast punt
boven de evenaar. Je kunt zo’n satelliet inzetten voor telecommunicatie. Polaire satellieten geven aanvullende informatie,
want ze tasten bij elke omloop een andere strook van het
aardoppervlak af.
Waarnemen in het heelal
Lange tijd is het heelal vooral met telescopen onderzocht. Het
heelal bevat echter bronnen die ook andere soorten elektromagnetische straling uitzenden dan alleen zichtbaar licht.
De dampkring absorbeert gamma-, röntgen- en een groot deel van
de uv-staling.
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 5 havo Samenvatting hoofdstuk 11 Zonnestelsel en heelal
Bronnen die deze straling uitzenden, kun je bestuderen met
satellieten. Ook voor waarneming van sommige infraroodbronnen
kun je satellieten gebruiken om geen hinder te ondervinden van de
warmtestraling van de aarde.
Je kunt sterlicht onderzoeken door met een spectrograaf of
spectrometer een spectrum te ontwerpen. Je kunt ook de
stralingskromme opmeten, waarin is af te lezen hoe groot de
stralingsintensiteit is bij verschillende waarden van de golflengte.
Naarmate de ster een hogere temperatuur heeft, is de golflengte
waar de piek (het maximum) van de stralingsintensiteit ligt, kleiner
en is de intensiteit bij alle golflengten groter.
Bouw van het heelal
In het zonnestelsel gebruik je de astronomische eenheid als
eenheid van afstand. Een astronomische eenheid (AE) is de
gemiddelde afstand aarde-zon.
In het heelal reken je met lichtjaren. Een lichtjaar is de afstand die
het licht in één jaar aflegt. Naarmate het object dat je waarneemt
verder weg staat, kijk je verder terug in de tijd.
max · T = kW
Zie Binas, tabel 5.
Naast het zonnestelsel zijn er grotere structuren: sterrenstelsels
zoals de Melkweg. De vorm van sterrenstelsels kan verschillen: je
hebt spiraalstelsels, elliptische stelsels en stelsels met een onregelmatige vorm. Veel sterrenstelsels zelf zijn weer gegroepeerd in
clusters.
Uit spectroscopisch onderzoek blijkt dat vrijwel alle sterrenstelsels
zich van ons af bewegen. Naarmate een stelsel verder weg staat,
verwijdert het zich met een grotere snelheid. Je spreekt van een
uitdijend heelal. Sterrenkundigen gaan ervan uit dat de uitdijing van
het heelal ooit is begonnen met een oerknal of big bang.
300 000 jaar na de oerknal was het heelal kleiner en heter dan nu.
De golflengte van de straling uit die begintijd is tijdens de uitdijing
van het heelal toegenomen. Het restant van deze straling kun je nu
waarnemen als microgolf-achtergrondstraling. Uit de intensiteit
hiervan volgt een gemiddelde temperatuur van 2,725 K.
grootheid
naam
massa
baanstraal
gravitatieconstante
gravitatiekracht
snelheid
omlooptijd
middelpuntzoekende kracht
golflengte
absolute temperatuur
constante van Wien
symbool
m
r
G
Fg
v
T
Fmpz

T
kW
eenheid
naam
kilogram
meter
newton vierkante meter per
kilogram kwadraat
newton
meter per seconde
seconde
newton
meter
kelvin
kelvin meter
symbool
kg
m
Nm2/kg2
N
m/s
s
N
m
K
Km
© Noordhoff Uitgevers Overal Natuurkunde 5 havo Samenvatting hoofdstuk 11 Zonnestelsel en heelal