H04. Het heelal | PDF-versie

H04. Het heelal
Auteur
Its Academy
Laatst gewijzigd
08 mei 2015
Licentie
CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie
Webadres
https://maken.wikiwijs.nl/45786
Dit lesmateriaal is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is
hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.
Inhoudsopgave
4.1 Het heelal
4.2 Opdrachten Hubble
Over dit lesmateriaal
Pagina 1
H04. Het heelal
4.1 Het heelal
Andromedanevel. bron: Foto door John Lanoue
Naast onze eigen Melkweg zijn er nog ongeveer 100 tot 200 miljard andere melkwegstelsel (ook
sterrenstelsels genoemd). Een voorbeeld is de Andromedanevel, die met het blote oog waar te
nemen is.
Sterrenstelsels blijken zich van elkaar af te bewegen, zodat er sprake is van een uitdijend heelal. De
sterrenstelsels die het verst van ons verwijderd zijn hebben daarbij de grootste snelheid. Dat wijst op
een explosie in het verleden, waarbij de "brokstukken" verschillende snelheden meegekregen
hebben. We noemen die explosie de oerknal of de Big Bang.
De geschiedenis van het heelal
De geschiedenis van het heelal. bron: Cern, Microcosm
Vanuit het niets is ooit het heelal ontstaan. Wetenschappers zijn het er over eens dat dit zo ongeveer
13,7 miljard jaar geleden moet zijn gebeurd. Heel lang daarvoor was er helemaal niets. Geen atomen
en ook geen heelal waar de atomen in rond konden zweven. Er was alleen iets onvoorstelbaar
kleins, iets wat een "singulariteit" genoemd wordt. In één enkele flits was daar de oerknal. Deze
oerknal moet je niet zien als een grote ontploffing. Het was eerder een plotselinge uitdijing van
gigantische omvang. De oerknaltheorie gaat niet over de eigenlijke oerknal, maar over wat er daarna
is gebeurd. Het plaatsvinden van de oerknal zelf is nog een volkomen raadsel.
In de eerste woeste seconde na de oerknal ontstaan de zwaartekracht en alle andere krachten die
de natuurwetten bepalen. In minder dan een minuut heeft het heelal een doorsnede van 1012 km en
dijt het nog steeds razendsnel uit. In het nog kleine heelal is de temperatuur heel hoog, hoog genoeg
om kernreacties op gang te brengen. De lichte elementen worden hierbij gevormd. Binnen 3 minuten
is 98% van alle materie die er nu is, of ooit zal zijn, tot stand gekomen.
Door het rondzwevende materiaal waren er tal van botsingen. Deze botsingen leidden ertoe dat
sommige stofkorreltjes samen gingen klonteren tot grotere korrels. Uiteindelijk ontstonden hierdoor
Pagina 2
H04. Het heelal
sterren en planeten. En een van deze planeten is de Aarde.
De ontdekker van de uitdijing van het heelal was Edwin Hubble. Volgens zijn berekeningen in 1929
was het heelal 10 miljard jaar oud. Met de huidige kennis, onder andere verkregen door
experimenten met de satelliet WMAP, wordt de ouderdom van het heelal geschat op 13,7 miljard jaar.
Achtergrondinformatie: Hubble
De Amerikaanse astronoom Edwin Powell Hubble (1889-1953) ontdekte dat melkwegstelsels met
verschillende snelheden bewegen en dat ze van ons af bewegen. De snelheid waarmee ze bewegen
is groter naarmate de afstand Aarde - Melkwegstelsel groter is. Die snelheid is te bepalen door de
dopplerverschuiving van bekende spectraallijnen te bekijken.
In de volgende figuur is de relatie tussen afstand en snelheid van melkwegstelsels ten opzichte van
de aarde uitgezet:
De zogenaamde wet van Hubble kan in een eenvoudige formule worden uitgedrukt:
waarin:
- v(r) = de snelheid waarmee het sterrenstelsel zich van ons verwijdert in kilometers per seconde
(km/s)
- r = de afstand tot de Aarde in Megaparsec (Mpc)
- Ho = de Hubbleconstante in kilometers per seconde per Megaparsec (km·s-1·Mpc-1)·
Er is een moderne telescoop vernoemd naar Edwin Hubble. Deze werd op 24 april 1990 gelanceerd
met behulp van de Space Shuttle Discovery. De Hubble telescoop legt op 593 km hoogte een rondje
om de Aarde af in ongeveer 97 minuten. De telescoop is van grote waarde voor de astronomie. Er
zijn ontdekkingen gedaan die zonder deze telescoop niet mogelijk waren geweest. Het bijzondere
aan de telescoop is dat hij met het hele spectrum van infrarood licht via zichtbaar licht tot aan
ultraviolet licht kan meten. Daarnaast heeft al het nieuws rond de Hubble telescoop ervoor gezorgd
dat meer mensen geïnteresseerd raakten in astronomie. De Hubble telescoop zal tot ongeveer 2010
gebruikt worden. Hubble is niet de enige ruimtetelescoop. Ook bijvoorbeeld de Spitzer
ruimtetelescoop en het Chandra Röntgen Observatorium draaien hun baantjes om de Aarde. In 2013
wordt de James Webb ruimte telescoop gelanceerd. Deze telescoop heeft een spiegeldiameter van 6
meter om infrarode stralen op te vangen.
Maak nu de opdrachten 10 en 11 op de volgende bladzijde.
Pagina 3
H04. Het heelal
4.2 Opdrachten Hubble
Opdracht 10
a. Zoek op wat een Megaparsec inhoudt en met hoeveel kilometer dit overeen komt.
b. Kies een punt in de volgende figuur en bereken de Hubbleconstante met behulp van de formule
van Hubble.
Werk de opdracht uit in je werkdocument.
Opdracht 11
Bekijk een 3D model van de Hubble telescoop en beantwoord de vragen in je werkdocument.
http://sci.esa.int/science-e/www/popup/flash_file.cfm?file=hubble1.swf
kn.nu/ww91f0bf6 (sci.esa.int)
a. Welk onderdeel zie je als je in de bovenkant van de Hubble kijkt?
b. Schets hoe de lichtstralen vanuit het heelal op de sensors van de Hubble terecht komen.
Pagina 4
H04. Het heelal
Over dit lesmateriaal
Colofon
Dit materiaal is achtereenvolgens ontwikkeld en getest in een SURF-project (2008-2011: e-klassen
als voertuig voor aansluiting VO-HO) en een IIO-project (2011-2015: e-klassen&PAL-student). In
het SURF project zijn in samenwerking met vakdocenten van VO-scholen, universiteiten en
hogescholen e-modules ontwikkeld voor Informatica, Wiskunde D en NLT. In het IIO-project
(Innovatie Impuls Onderwijs) zijn in zo’n samenwerking modules ontwikkeld voor de vakken Biologie,
Natuurkunde en Scheikunde (bovenbouw havo/vwo). Meer dan 40 scholen waren bij deze
ontwikkeling betrokken.
Organisatie en begeleiding van uitvoering en ontwikkeling is gecoördineerd vanuit Bètapartners/Its
Academy, een samenwerkingsverband tussen scholen en vervolgopleidingen. Zie ook
www.itsacademy.nl
De auteurs hebben bij de ontwikkeling van de module gebruik gemaakt van materiaal van derden en
daarvoor toestemming verkregen. Bij het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten,
illustraties, en andere gegevens is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er
desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op
tekstgedeeltes, illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te
stellen met de programmamanager van de Its Academy (zie website).
Gebruiksvoorwaarden: creative commons cc-by sa 3.0
Handleidingen, toetsen en achtergrondmateriaal zijn voor docenten verkrijgbaar via de
bètasteunpunten.
Auteur
Its Academy
Laatst gewijzigd
08 mei 2015 om 13:28
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons
Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder
de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij
bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk
medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken
te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland
licentie
Aanvullende informatie over dit lesmateriaal
Pagina 5
H04. Het heelal
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Leerniveau
VWO 6; VWO 5;
Leerinhoud en
Aarde, natuur en heelal; Natuur, leven en technologie; Zonnestelsel en heelal;
doelen
Elektromagnetisch spectrum, stralingssoorten en instrumenten; Wisselwerking
tussen straling en materie; Ruimte; Natuurkunde; Licht, geluid en straling;
Eindgebruiker
leerling/student
Moeilijkheidsgraad gemiddeld
Trefwoorden
e-klassen rearrangeerbaar
Bronnen
Bron
Type
http://sci.esa.int/scienc...file.cfm?file=hubble1.swf
http://sci.esa.int/science-e/www/popup/flash_file.cfm?file=hubble1.swf
Video
Pagina 6
H04. Het heelal