Kijken vanuit de ruimte Zone 5 Concreet 5DF 1 Heelal + 2 Zonnestelsel vak PDF

Kennismaking + Afspraken 1. Materiaal: wat heb je nodig? 2. Klasafspraken 3. Punten 4. Cursus  Leerwerkboek Zone 5: Concreet Thema’s: Thema 0: Methodes en technieken Thema 1: Kijken vanuit de ruimte 1. Het heelal 2. Het zonnestelsel 3. De aardrota...

Kennismaking + Afspraken 1. Materiaal: wat heb je nodig? 2. Klasafspraken 3. Punten 4. Cursus  Leerwerkboek Zone 5: Concreet Thema’s: Thema 0: Methodes en technieken Thema 1: Kijken vanuit de ruimte 1. Het heelal 2. Het zonnestelsel 3. De aardrotatie en haar gevolgen 4. De aardrevolutie en haar gevolgen 5. De maan Toekomst van het heelal Belang ruimteonderzoek  Ontdekken van exoplaneten: transitiemethode Thema 2: De atmosfeer van de aarde  1. Opbouw van de atmosfeer  2. Luchtdruk en wind in de troposfeer  3. Neerslag in de troposfeer  4. Fronten beïnvloeden ons weer  Soorten wolken  Tornado’s  Thema 3: Klimaatveranderingen vroeger en nu  1. Het klimaat in het verleden  2. Oorzaken van de klimaatveranderingen  3. Maatregelen om de klimaatveranderingen tegen te gaan Thema 1: Kijken vanuit de ruimte  1. Het heelal Lesvragen:  Ontstaan en evolutie heelal?  Welke structuren kan je waarnemen?  Welke hemellichamen behoren tot de Melkweg en het zonnestelsel?  Wat zijn de gevolgen van de aardrotatie en aardrevolutie?  Het heelal: de kosmos Synoniemen: Kosmos en universum Mensheid doorheen geschiedenis geboeid: Egyptenaren, Grieken, Arabieren,… Kijk naar de sterrenhemel: Wat zie ik? Roept vele vragen op, maar veel vragen blijven zonder antwoord Wetenschap: evolutie, onderzoek gaat door Moeilijk te vatten: in onze eigen kleine wereld in tijd en ruimte Relativeren eigen bestaan: Wat zijn wij in het heelal Concentratie wetenschappelijke kant  Hemellichaam = Een natuurlijk object dat zich in het heelal bevindt en voor waarnemers op aarde zichtbaar kan zijn.  Goddelijk karakter = Goddelijke namen: Venus, Mars, Jupiter.  Houvast bestaan: navigeren aan de hand van zon, sterren.  Tijd indelen: regenseizoen, hoogwater, tijd oogsten. Wat bevindt er zich in de ruimte?  Wat bevindt er zich in de ruimte? Planeten, sterren, manen, zwarte gaten,… Natuurlijke objecten Hemellichamen Ruimtetelecopen (James Webb), satellieten, ruimtesondes, International Space Station  Ook op aarde telescopen  1. Het ontstaan van het heelal Lesvragen: Hoe is de ruimte en materie ontstaan? Wat deed die beweging op gang komen? Hoe kan er structuur in de ruimte gebracht worden?  Voordeel telescoop in de ruimte? Duidelijke waarneming niet gestoord licht aarde + atmosfeer  B. Sterrenbeelden en sterrenstelsels Sterrenbeeld?  B. Sterrenbeelden en sterrenstelsels Oudheid: patronen in sterren: dier, mythologische figuren: Vb. Grote Beer, Orion,… = patroon schijn: werkelijkheid afstanden zeer verschillende afstanden https://schooltv.nl/video-item/sterrenbeelden-dieren-tussen-de-sterren  B. Sterrenbeelden en sterrenstelsels Sterrenstelsel?  B. Sterrenbeelden en sterrenstelsels Sterrenstelsel? = Basisstructuur heelal. Miljarden sterren met daartussen stof en gas. Zwaartekracht houdt elementen sterrenstelsel bijeen. Miljarden sterrenstelsels. Vb. NGC 147, M42, Andro-medanevel, Sombreronevel.  Controlevraag 1: Waar of niet waar? In een sterrenbeeld staan alle sterren op dezelfde afstand van de aarde.  Controlevraag 1: Waar of niet waar? In een sterrenbeeld staan alle sterren op dezelfde afstand van de aarde. Niet Waar: verschillende afstanden  Controlevraag 2: Waar of niet waar? Een sterrenstelsel bevat altijd maar één ster  Controlevraag 2: Waar of niet waar? Een sterrenstelsel bevat altijd maar één ster Niet Waar: Miljarden sterren.  Controlevraag 3: Waar of niet waar? In het ISS wordt straling van sterren beter waargenomen dan vanop aarde  Controlevraag 3: Waar of niet waar? In het ISS wordt straling van sterren beter waargenomen dan vanop aarde Waar: Geen storing door licht op aarde + straling wordt niet tegengehouden door atmosfeer. C. Afstanden in het heelal  C. Afstanden in het 1. Afstanden tot de zon heelal Aarde planetenstelsel - - Saturnus 100- - Uranus 3000 - Venus x106 km sterrenstelsel - Ros - Proxima Centauri groep of cluster 40-750 - Nizar x1012 - Sirius km waarneembare heelal - Cassiopeia I - Andromedanevel 15-25 -Driehoeksnevel x1018 - NGC 6822 km - Grote Muur - Crater 460- - Virgo 12000 - Cetus A x1018 km  a) Astronomische eenheid Km = Afstanden zijn te groot.  Binnen het de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon zonnestelsel als maatstaf de gemiddelde astronomische eenheid = afstand van de aarde tot de zon Aarde 1 AU =150 000 000 km 1 Au Planeten waarvan de afstand tot de zon kleiner Mars ± 1,5 AU Venus is dan 1 AU,dichter bij staan dus de zon dan de aarde. Zon Saturnus staat dan met 1 429 400 000 km Mercurius op 9,53 AU van de zon. =1 429 400 000/150 000 000 Intermezzo: 100 = 10 x 10 = 102 1 000 000 = 10 x 10 x 10 x 10 x 10 x 10 = 10 6 1,3 x 103 = 1,3 x 10 x 10 x 10 = 1300 1 429 400 000 km = 1,4294 x 1 000 000 000 km = 1,4294 x 10 9 km km AU Mercurius 58.10 6 0,39 Venus 108.10 6 0,72 Aarde 150.10 6 1 Mars 225.10 6 1,5 Jupiter 780.10 6 5,2 Saturnus 1429.10 6 9,53 Uranus 2880.10 6 19,2 Neptunus 4 500. 10 6 30  b) Lichtjaar Afstanden buiten het zonnestelsel afstanden te groot om AE te gebruiken = Lichtjaar   Buiten het de afstand die het licht aflegt in een jaar tijd als zonnestelsel maatstaf Lichtsnelheid = 300 000 km/s = 0,3 x 10 6 km/s een lichtjaar (lightyear =de ly)afstand is die het licht aflegt in één jaar tijd met een snelheid van 300 000 km/s 1 lichtjaar = 300 000 km/s 31 536x000 9,4608.1012 s= km !! EEN LICHTJAAR IS DUS EEN AFSTAND, GEEN TIJDSEENHEID !! https://www.youtube.com/watch?v=O9xxis5-MtQ Proxima Centauri = 4,2 lichtjaar Poolster = 432 lichtjaar  licht doet 432 jaar om ons te bereiken. Zon = 8 lichtminuten en 20 lichtseconden AFSTANDEN IN HET ZONNESTELSEL EN IN HET HEELAL:  Binnen het de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon zonnestelsel als maatstaf 1 AU = 150.000.000 km (astronomische eenheid)  Buiten het de afstand die het licht aflegt in een jaar tijd als zonnestelsel maatstaf 1 ly = 9,46 x 1012 km (lichtjaar)  Buiten de de astronomische parallax als maatstaf Melkweg 1 Mpc = 3,26 x 106 ly (megaparsec) D. Het heelal wordt groter  Heelal dijt uit  onderlinge posities en grootte van sterrenstelsels veranderen niet, enkel ruimte tussen sterrenstelsels die uitdijt waardoor onderlinge afstand groter wordt. Geen middelpunt heelal aan te wijzen van waaruit alles uitdijt = uitdijing overal plaats E. Het ontstaan van het heelal  De oerknal Heelal = dynamisch en evolueert voortdurend Hoe ontstaan? Gloeiend heet en dens oeratoom dat plots en razendsnel expandeerde waarbij tijd, ruimte, masse en energie ontstaan zijn. 13,82 miljard jaar geleden Belg George Lemaître 1931 Prille compacte heelal: onvoorstelbaar  Als we nu aannemen dat het beeld van het uitdijende heelal juist is en we gaan in gedachten terug in de tijd, wat kan je dan concluderen over hoe het heelal vroeger was ? Als het heelal steeds groter wordt, dan was het lang geleden kleiner. En lang, LANG geleden, was het veel kleiner. Dat wil zeggen dat miljarden jaren geleden, alles in het heelal bijeen zat in een miniballetje dat explodeerde. Wow!!! George Gamow realiseerde zich dat het jonge, compacte heelal zo heet moet zijn geweest dat er zich spontane kernfusiereacties voordeden.  Eerst atomen, na 300 miljoen jaar ontstonden sterren en sterrenstelsels. Ongeveer 9 miljard jaar na big bang werden aarde en zon gevormd.  Controlevraag 1: Waar of niet waar? Het heelal heeft altijd dezelfde grootte gehad.  Controlevraag 1: Waar of niet waar? Het heelal heeft altijd dezelfde grootte gehad. Niet Waar: Het heelal was vroeger heel compact en dijt uit.  Controlevraag 2: Waar of niet waar? De big bang geeft het moment aan waarop het heelal ontstond  Controlevraag 2: Waar of niet waar? De big bang geeft het moment aan waarop het heelal ontstond Waar: Het moment waarop het heelal ontstond wordt de oerknal of big bang genoemd. Tegelijkertijd ontstond tijd, ruimte, energie en materie.  Controlevraag 3: Waar of niet waar? Bij het ontstaan was het heelal heel groot en ijskoud  Controlevraag 3: Waar of niet waar? Bij het ontstaan was het heelal heel groot en ijskoud Niet waar: Het heelal was bij het ontstaan heel compact en enorm heet.  De Melkweg: Bron A https://schooltv.nl/video-item/wat-is-het-melkwegstelsel-onze-woonplaats-in-het-heelal = sterrenstelsel waarin onze zon + aarde zich bevindt. Heldere band die ’s nachts onze hemelkoepel overspant. 200 tot 400 miljard sterren waaronder alle sterren zichtbaar vanaf de aarde Zijaanzicht dunne platte schijf met een centrale verdikking = meeste sterren.  Ruimte tussen sterren niet leeg maar bestaat uit nevels en donkere materie. Donkere materie is materie die zwaartekracht uitoefent maar niet zichtbaar is omdat ze geen licht weerkaatst of uitzendt = onbekende elementaire deeltjes De Melkweg heeft diameter van 100 000 lichtjaar en is 3000 lichtjaar dik.  Zon 225 miljoen jaar één omwenteling centrum. Kleine sterrenstelsels rond de zon  Grote en Kleine Magelhaense Wolk Centrum Melkweg door Spitzer telescoop  In bovenaanzicht spiraalstructuur. Spiraalarmen zijn plaatsen waar stof en gas wordt samengeperst en waar nieuwe sterren geboren worden. Zon Orionarm op zo’n 28 000 lichtjaar van de kern De platte schijf waarin spiraalarmen liggen, roteert rond zijn kern.  Rotatiesnelheid ligt tussen 210 en 235 km/s. Zon één omwenteling in 225 miljoen jaar. De bolvormige halo rond de schijf is het gebied waarin gravitatiekracht nog invloed heeft. Vergezeld door kleine sterrenstelsels die rond de Melkweg draaien  Grote en Kleine Magelhaense Wolk Grote Magelhaense wolk Elektromagnetische straling: Bron F EM-straling omgeeft je  elektrisch veld Licht = Elektromagnetische straling (EM) magnetisch veld = transport van energie als een dubbele golf met een elektrische en een magnetische Fig. 1.1.7 component Golven en hun λ kenmerken go lfle ng t a λ e λ = golflengte 1sec. f a = amplitude (lichtsterkte) f = frequentie (aantal trillingen/sec. - kleur) Elektromagnetische straling EM-straling omgeeft je EM-straling bestaat uit een spectrum van golven  Veel golven uit het EM-spectrum kunnen het aardoppervlak niet bereiken Gamma X UV IR Micro Radio De atmosfeer houdt het grootste deel van de straling, waaronder alle kortgolvige Zichtbaar licht straling, tegen. Thermo- sfeer ionen elektronen Gamma- niet O en N in de Mesosfee O2 bovenlagen van de r Röntgen- niet atmosfeer Ozonlaag niet (enkele O en O in de O2 O3 Ultraviolet golflengten) 2 3 Strato- H2O ozonlaag sfeer N2 O2 CO2 Zichtbaar licht goed Infrarood matig Troposfee optisch H O moleculen in de Micro- 2 r venster radio onderste lagen weer venster korte: goed ionen, Radio- lange: niet elektronen Welke straling kunnen we vanop de aarde bestuderen en waarmee? Zichtbaar Radiostraling: licht: met met optische radioantennes telescopen  EM-straling bestuderen van in de ruimte. Wat maakt EM golven zo geschikt om de ruimte te bestuderen? Ze hebben geen medium nodig om zich voort te planten, ze kunnendus energie transporteren door het vacuüm van de ruimte. Ze gaan allemaal door het vacuüm met de snelheid ± 300 000 van het licht = km/s. Het voordeel van telescopen in de ruimte = geen absorptie door de atmosfeer geen achtergrondruis door menselijke activiteiten en natuurlijke fenomenen Wat lees je af van de figuur ? Fig. 1.1.14 golflengte 10 10-15 10-14 10-13 10-12 10-11 10-10 1m 10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 102 103 104 105 soort Gamma X UV IR micro radiogolven straling absorptie door atmosfeer observator HUBBLE ia INTEGRAL XMM IUE IRAS WMAP in de ruimte observatori a op aarde 2. Het Zonnestelsel  F. Het ontstaan van de zon Melkweg  wolken stof + waterstofgas. Exploderen oude sterren  Schokgolven + wervelingen veroorzaken binnen wolk. Deeltjes in wolk botsen tegen elkaar + klonteren samen  zwaartekracht (gravitatie) trekt ze dichter op elkaar.  Concentratie van deeltjes centrum wolk zo groot dat wolk in elkaar stort.  resultaat draaiende schijf dicht op elkaar gepakt gas  Zwaartekracht trekt gasdeeltjes naar centrum schijf = bijna 99 % van de massa van de gaswolk stijging centrum druk en temperatuur. Starten er kernreacties: waterstofatomen fuseren tot heliumatomen. Straling vrij komt, waaronder licht = Zo ster geboren  Ca. 5 miljard jaar geleden startte proces wervelingen en zwaartekracht in wolk waaruit onze ster, de zon, werd geboren. zon ca. 4,6 miljard jaar oud. Proces ook plaats bij vorming andere sterren  Zon https://schooltv.nl/video/onze-zon-het-centrum-van-ons- zonnestelsel/  G. Het ontstaan van planeten Ster gebruikt bij ontstaan niet al het gas van de schijf Rest klonteren stof- en gasdeeltjes bij elkaar tot grote bolvormige massa's die rond ster draaien  aantrekkingskracht ster, maar hun snelheid verhindert dat ze naar de ster toe worden getrokken. Die massa’s al het puin in omgeving naar zich toe getrokken. https://schooltv.nl/video/ons-zonnestelsel-acht-planeten-en-een-heleboel-sterren-en-manen/#q=ons%20zonnestel sel  Baan rond de ster draaien, is leeg. Grote bolvormige massa’s op een regelmatige baan rond een ster zijn planeten. Planetenstelsel is ster met al de planeten die daaromheen draaien. Vlak waarin planeten rond ster draaien is eclipticavlak  Planetenstelsel onze zon = zonnestelsel Andere sterren buiten het zonnestelsel vormen ook planetenstelsels.  Veel meer planeten in het heelal.  Planeten buiten het zonnestelsel = exoplaneten.  Dicht bij de zon = vier kleine planeten: Mercurius, Venus, aarde en Mars = Terrestrische planeten Steenachtig materiaal Verder van de zon ontstonden gasreuzen: Jupiter en Saturnus. Twee volgende planeten wat kleiner. Ver van de zon erg koud. Uranus en Neptunus = ijsplaneten.  Mercurius https://schooltv.nl/video-item/mercurius-de-kleinste-planeet  Venus https://schooltv.nl/video-item/venus-de-heetste-planeet  Aarde https://schooltv.nl/video/aarde-de-blauwe-planeet-of-een- groene/#q=aarde  Mars https://schooltv.nl/video-item/mars-de-rode-planeet  Jupiter https://schooltv.nl/video-item/jupiter-de-grootste-planeet-van-ons-zonnestelsel  Saturnus https://schooltv.nl/video-item/saturnus-een-grote-gasreus  Planeten geen kernfusies, zenden geen licht uit. Planeten weerkaatsen licht van zon Eerste zes planeten met blote oog vanaf aarde te zien. Ijsplaneten telescoop nodig.  Uranus https://schooltv.nl/video-item/uranus-de-zevende-planeet  Neptunus https://schooltv.nl/video-item/neptunus-de-verste-planeet  Ook manen gevormd. Manen zijn hemellichamen die rond planeten draaien. Ruimteorganisaties vaak ruimtetuigen of satellieten in een baan rond een planeet = kunstmanen.  Maan gevormd toen rotsachtige massa zo groot als Mars op de aarde te pletter sloeg  aarde verloor deel van haar buitenkant  materiaal klonterde samen tot onze huidige maan. Maan al ruim 4 miljard jaar rond de aarde draait.  Maan = Hemellichaam dat zich om een planeet beweegt. https://schooltv.nl/video/what-is-a-moon-not-only-the-earth-has-one/#q=maan https://schooltv.nl/video/wat-is-een-maan-niet-alleen-de- aarde-heeft-een-maan/ Manen van Jupiter Satellieten rond de aarde https://www.vrt.be/vrtnu/a-z/het-journaal/2020/het-journaal-het-journaal-19u-20200923/ https://www.youtube.com/watch?v=GmH-lJK-CPQ  Controlevraag 1: Waar of niet waar? Een hemellichaam is een ster als er in de kern van dat hemellichaam kernfusies plaatsvinden.  Controlevraag 1: Waar of niet waar? Een hemellichaam is een ster als er in de kern van dat hemellichaam kernfusies plaatsvinden. Waar  Controlevraag 2: Waar of niet waar? Eén ster en haar planeten vormen samen een sterrenstelsel  Controlevraag 2: Waar of niet waar? Eén ster en haar planeten vormen samen een sterrenstelsel Niet waar: 1 ster + planeten vormen samen een planetenstelsel Vb. Ons zonnestelsel  Controlevraag 3: Waar of niet waar? Een planeet is een bolvormig hemellichaam dat in een baan vol puin rond een ster draait.  Controlevraag 3: Waar of niet waar? Een planeet is een bolvormig hemellichaam dat in een baan vol puin rond een ster draait. Fout: Draait niet in een baan vol puin rond een ster: ze hebben alle massa’s naar zich toe getrokken. 5. Het ontstaan en structuur van het zonnestelsel B. Structuur van het heelal 1. Ons zonnestelsel 8 7 F 6 E Benoem de planeten 5 en andere hemellichamen in 4 ons zonnestelsel. 3 D 2 A C 1 B Fig. 1.3.8 planeten andere hemellichamen 1 Mercurius A Zon 2 Venus B Maan 3 Aarde C Asteroïdengordel 4 Mars D Komeet 5 Jupiter E Pluto 6 Saturnus F Kuipergordel 7 Uranus 8 Neptunus 6. Planeten, kometen en meteoren Satellieten rond de aarde https://www.vrt.be/vrtnu/a-z/het-journaal/2020/het-journaal-het-journaal-19u-20200923/ https://www.youtube.com/watch?v=GmH-lJK-CPQ  Planetoïde = asteroïde = stukken materie die zich in een baan om de zon bewegen. Meeste banen tussen Mars en Jupiter Geen bolvorm  Planetoïden en dwergplaneten Brokstukken die te klein zijn om ander materiaal aan te trekken en hun baan rond de zon schoon te vegen zijn planetoïden of dwergplaneten. Tussen Mars en Jupiter bevindt zich een gordel van planetoïden 2,8 AE van de zon Kuipergordel bestaan grotendeels uit ijs: Pluto bekendste ijsdwerg in de Pluto, geen echte planeet https://schooltv.nl/video-item/pluto-geen-echte-planeet  Meteoroïde = Stofdeeltje, stukje steen of ijs dat door de ruimte zweeft = kleiner dan planetoïde  Vliegende sigaar: Oumuamua = Asteroïde https://www.youtube.com/watch?v=sC0SJv-A0CI  Oortwolk = bevat miljoenen ijs- en steenachtige objecten.  Kometen en meteoroïden Door samenspel van massa en gravitatie  sommige objecten in zonnestelsel in beweging gezet  vormen kometen en meteoroïden Kometen zijn objecten uit de Kuipergordel of Oortwolk. Door gravitatiekracht van de zon worden ze verder in het zonnestelsel getrokken en belanden in een baan rond de zon en wentelen ze periodiek  Wanneer objecten van ijs, bevroren gassen en stof de zon naderen, sublimeert het ijs en vormt zich een grote wolk van gassen rond komeet. De straling van de zon en zonnewind blazen stof en gassen weg van de zon. Er vormen zich een stofstaart en plasmastaart achter de komeet. Na doortocht van komeet kunnen stof en puin achterblijven in het  Ook brokstukken, afkomstig van botsende planetoïden = meteoroïden. Als meteoroïden zich in omgeving van de aarde bevinden, kan aarde deze objecten aantrekken en kunnen ze in de atmosfeer terechtkomen. Door wrijving met de lucht ioniseren de deeltjes  korte duur lichtspoor te  Meteoriet = meteoroïde die op Aarde inslaat na vanuit de ruimte door de atmosfeer te zijn gevallen. Door dampkring sterk afgeremd  wrijving zeer heet  lichtspoor aan de hemel. “vallende ster”.  https://schooltv.nl/video/een-meteoriet-valt-in-nederland-een-brokstuk-uit-de-ruimte-door-het-dak/ #q=meteoriet Meteoriet https://schooltv.nl/video-item/vallende-sterren-meteorieten-die-door-de-dampkring-razen  Is het object zo groot dat het niet volledig kan ioniseren, dan slaat het in op de aarde = meteoriet Kan inslagkrater veroorzaken Controlevraag: Waar of niet waar Kometen zijn vallende sterren Controlevraag: Waar of niet waar Kometen zijn vallende sterren Niet waar: dit zijn planetoïden die door de zwaartekracht in een nieuwe baan rond de zon belanden. Dichtbij de zon sublimeert het ijs  gas  straling zon blaast stof en gassen weg gasstaart of plasmastaart achter planetoïde. Een vallende ster is een meteoor: atmosfeer aarde verbrandt puin lichtspoor (volledig opgebrand). Controlevraag: Waar of niet waar Er zijn verschillende planetoïdengordels in het zonnestelsel. Controlevraag: Waar of niet waar Er zijn verschillende planetoïdengordels in het zonnestelsel. Waar: er zijn 3 planetoïdengordels in ons zonnestelsel: Tussen Mars en Jupiter; Kuipergordel en de Wolk van Oort. Controlevraag: Waar of niet waar Meteorieten branden volledig op in de atmosfeer. Controlevraag: Waar of niet waar Meteorieten branden volledig op in de atmosfeer. Niet waar: als het object zo groot is dan kunnen er nog brokstukken door de atmosfeer raken en die slaan te pletter op de aarde en kan een inslagkrater veroorzaken.