AA5 Dubbel

Peter D'haeseleer

Dubbele finaliteit

5 WERKMAPAARDRIJKSKUNDE

Concept en lay-out: Diligentia Uitgeverij

Verantwoording beeldmateriaal

Grafieken en figuren: Diligentia Uitgeverij, Schema's: Diligentia Uitgeverij.

Foto’s: Shutterstock en beeldarchief Diligentia Uitgeverij

Digitaal boek, video's, animaties en modules: e-ducate.me

1de druk 2025

© 2025 Diligentia Uitgeverij bvba Wondelgem

Wettelijk Depot D/2025/0067/15

ISBN 978 94 642 0557 2

NUR 126 -128

Werkmap Aardrijkskunde 5 - Dubbele finaliteit Leerwerkboek conform de nieuwe leerplannen 2024

Auteur: Peter D'haeseleer

Verantwoordelijke uitgever: Diligentia Uitgeverij, Industrieweg 122 A5 9032 Wondelgem, België www.diligentia-uitgeverij.be

Alle rechten voorbehouden. Behoudens de uitdrukkelijk bij wet bepaalde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand of openbaar gemaakt, op welke wijze dan ook, zonder voorafgaande en schriftelijke toestemming van de uitgever.

Bij de samenstelling van Werkmap Aardrijkskunde 5 - Dubbele finaliteit hebben wij beeldmateriaal ontleend waarvan wij de bron niet hebben kunnen achterhalen. Mogelijke rechthebbenden kunnen zich tot de uitgever wenden.

1.1 Waarnemingen van op onze aarde

Vorige jaren hebben we de aarde onder de loep genomen.

We bestudeerden de draagkracht van het systeem en de mens die de grenzen van de planeet opzoekt en overschrijdt. Tevens gingen we op zoek naar een duurzame wereld waarin we samen grenzen moeten verleggen om onze toekomst veilig te stellen.

Nu nemen we een nog groter perspectief. We gaan de ruimte in en verkennen de aarde in het heelal.

1 Wat kunnen we van de ruimte zien vanop de aarde?

a Noteer de verschillende windrichtingen op de tekening: O (Oosten) - Z (Zuiden) - W (Westen) - N (Noorden). Noteer ook ‘zon’ op de juiste plaats.

b Noteer wat je op de foto herkent of welke vraag door de foto bij je opkomt.

Enkele mogelijke hulpvragen bij het hemellichaam dat we zien:

• Geeft het zelf licht?

• Zie je het dagelijks of alleen af en toe?

• Welke beweging of schijnbeweging zie je het maken in de tijd?

• Zie je het altijd in dezelfde vorm of in verschillende vormen?

Foto genomen met een lange sluitertijd: de sluiter van de camera blijft langer openstaan waardoor er langer licht op de camerasensor valt

1.2 Verschillende soorten hemellichamen

1 Verbind elk hemellichaam uit de tweede kolom met de juiste omschrijving uit de eerste kolom.

Definities

Hemellichamen ster

Een gloeiend gasvormig hemellichaam waarin (door de hoge druk en temperatuur) een kernfusie plaatsvindt. De energie die daardoor vrijkomt wordt waargenomen als licht.

0 Aarde planeet

Een groot rond hemellichaam dat om een ster draait. Ze geven geen licht.

0 ISS ruimtestation planetenstelsel Ster waar planeten omheen draaien

0 Zonnestelsel satelliet (maan)

Een dwergplaneet die om een grotere planeet draait.

0 Maan kunstsatelliet

Een door de mens gemaakte en in de ruimte gelanceerde satelliet

1.3 De verkenning van de ruimte

1.3.1 Instrumenten voor onze waarnemingen

0 Zon

Poolster

De waarnemingen op de vorige bladzijden konden nog uitgevoerd worden met het blote oog.

Dankzij de technische vooruitgang zijn er instrumenten beschikbaar om de ruimte die lichtjaren ver van ons verwijderd is, te verkennen.

1 Benoem de objecten in onderstaande foto’s.

Kies uit volgende antwoorden: reflectortelescoop – observatorium – amateurtelescoop

2 Verbind elke foto met de juiste afbeelding van een telescoop.

3 Wat is een observatorium?

4 Onderstaande afbeeldingen tonen de logo’s van volkssterrenwachten in Vlaanderen. Zoek op het internet de nodige informatie op en schrijf bij ieder logo de naam en vestigingsplaats van de volkssterrenwacht.

naam

locatie

5 benoem wat je ziet op de volgende foto’s. Kies uit: James Webb Space Telescope – ISS-ruimtestation - radiotelescoop

6 Schrijf een korte toelichting bij iedere foto.

1.3.2 Licht is een ElektroMagnetische straling

In eerste instantie nemen we waar met onze ogen. Deze waarneming (zien) wordt versterkt door telescopen (uit het Grieks tèle: ver en skopéin: zien, bekijken ). Dit zijn optische instrumenten waarmee voorwerpen op grote afstanden kunnen worden waargenomen en bestudeerd. Onze ogen zien enkele het (zichtbare) licht, een klein deel van de elektromagnetische straling.

1. ElektroMagnetische-straling omgeeft je EM-straling omgeeft je en beïnvloedt je overal waar je gaat. Een deel ervan kan je niet zien, niet aanraken, zelfs niet voelen. En toch gebruik je dez estraling en ben je ervan afhankelijk op elk uur van de dag. Zonder EM-straling zou de wereld zoals je deze nu kent zelfs niet kunnen bestaan.

2. EM-straling bestaat uit een spectrum van golven

1.14 EM-straling in je omgeving

Een spectrum van golven is een opeenvolgende reeks van golflengtes. Die golflengtes variëren van duizenden km groot (wisselstroom) tot duizendsten van een picometer klein (kosmische straling), van radiostraling met weinig energie (zeer grote golflengte en dus een vrij lage frequentie) tot gammastraling met zeer veel energie (een uiterst kleine golflengte en dus een heel hoge frequentie).

Net als geluidsgolven of golven in het water transporteren ook EM-golven energie.

EM-golven spectrum

zichtbaar licht spectrum

soort golf

radiogolfmicrogolfinfraroodgolflichtgolfultravioletgolfX-stralengammastralen

golflengte (m)

doordringbaarheid in de atmosfeer

goedmatig niet

1 Onderstaande toestellen maken allemaal gebruik van EM-straling. Plaats in de grijze balk hierboven hun nummer bij de juiste golflengtes in het spectrum.

1.15 toestellen die gebruik maken van EM-straling

IR-beelden, röntgenbeelden e.d. leveren ons zo meer informatie, zowel in het dagelijks leven als in de industrie. Zo konden ook telescopen gebouwd worden die andere golflengtes waarnemen en die voor astronomen een raam openden naar het voor onze ogen ‘onzichtbare’ heelal.

1.3.3 Ruimte-observatoria

1. Het onmetelijk heelal

Elk deel van het spectrum vertelt zijn eigen verhaal en met de vloot ruimtetuigen waarover we beschikken kunnen we het volledige stralingsspectrum, dat ons vanuit de ruimte bereikt, onderzoeken.

2. Onze aarde

Zo’n 70% van alle gekende objecten bevindt zich in een lage baan om de aarde, die zich uitstrekt tot 2000 km boven het aardoppervlak. De aardobservatiesatellieten moeten om praktische redenen op lage hoogte cirkelen.

Hou er rekening mee dat de afbeelding van de aarde, de satellieten en de brokstukken die cirkelen rond onze planeet een artistieke interpretatie is die gebaseerd is op data van rond 2008. Ook zijn de puinobjecten groter weergegeven dan in werkelijkheid om ze op de toegepaste schaal te kunnen zien.

1.16 voorstelling van de vervuiling in de ruimte

1 Vul in: de maan - kunstmanen - satellieten

Objecten die zich in een baan om een hemellichaam bevinden zijn .

De aarde heeft één natuurlijke satelliet: . De door de mens gefabriceerde toestellen die in een baan om de aarde worden geplaatst noemen we of kunst . Ze zijn niet alleen interessant om naar de sterren te kijken. Je kan er ook de aarde mee observeren en bestuderen.

In februari 2023 cirkelden er zo’n 9.780 operationele en niet-operationele satellieten rond onze planeet. Ze worden gebruikt voor tal van toepassingen, zowel commercieel als wetenschappelijk, civiel als militair.

1.3.4 Belang van ruimtevaart en -onderzoek

Ruimtevaart en -onderzoek lijken op het eerste gezicht vooral interessant voor wetenschappers, maar hun belang reikt veel verder. Ze spelen een cruciale rol op minimaal drie niveaus.

1 Plaats volgende woorden op de juiste plaats in de tekst: waterfiltertechnologie - water - inspireertbrandweerkleding - VS - samenwerken - MRI-scanners - Rusland - klimaatonderzoek

1. Internationale samenwerking

Ruimtevaartprogramma’s zijn zo duur dat landen vaak om ze te realiseren. Het Internationaal Ruimtestation (ISS) is een mooi voorbeeld van internationale samenwerking op wetenschappelijk gebied. De en blijven hun samenwerking in de ruimte verderzetten tot 2027, ondanks hun ernstige politieke meningsverschillen. Bovendien ruimtevaart jongeren om wetenschap en technologie te studeren, wat leidt tot nieuwe innovaties.

2. Wetenschappelijke ontdekkingen

Ruimteonderzoek vergroot ons begrip van het universum. Met de Hubble- en James Webb-ruimtetelescopen hebben we spectaculaire beelden verkregen van sterrenstelsels en nevels. Missies zoals die van de Marsrovers zoeken naar en mogelijk leven op andere planeten. Daarnaast leveren satellieten zoals de Copernicus Sentinel-satellieten essentiële data voor , zoals informatie over de opwarming van de aarde en het smelten van de ijskappen.

3. Dagelijks leven

Veel ruimtevaarttechnologie wordt ook gebruikt op aarde. Navigatie- en communicatiesatellieten zijn onmisbaar in ons dagelijks leven. Daarnaast worden ruimtevaartinnovaties ingezet voor medische apparatuur, zoals en precisierobotica. Hittebestendige materialen uit de ruimtevaart worden gebruikt in , en voor astronauten zorgt nu voor schoon drinkwater in ontwikkelingslanden.

Ruimtevaart brengt de wereld samen, inspireert wetenschappelijke vooruitgang en maakt ons dagelijks leven beter en veiliger.

2 Afhankelijk van hun toepassingen kunnen we ze classificeren:

a Bepaal voor elk type voor welke toepassingen ze worden gebruikt.

(tip: de naam van de satelliet invoeren bij ‘Google zoeken’)

b Geef bij elk type een voorbeeld

• Communicatiesatellieten:

vb.:

• Navigatiesatellieten:

vb.:

• Obser vatiesatellieten:

vb.:

• Onderzoeksatellieten:

vb.:

• Weersatellieten:

vb.:

c

1.4 Structuur van het heelal

1.4.1 Planetenstelsel

Ons zonnestelsel is een planetenstelsel (rond een ster bewegen er planeten). Dit is niet uniek in het heelal. In het heelal zijn er miljarden sterrenstelsels te vinden met sterren en hun planeten.

1 Benoem in onderstaande tabel de planeten van ons zonnestelsel. (blz. in de atlas) naam diameter (km)afstand tot de zon (km)massa t.o.v. aarde

2 Noteer daarna, met behulp van de gegevens in de tabel, de nummers van de planeten en onze zon op de juiste plaats in de figuur.

1.18 zonnestelsel

3 De 4 planeten het dichtst bij de zon zijn rotsachtig: het zijn de aardse planeten

Dit zijn de planeten:

4 De 4 grotere en verder verwijderde planeten zijn gasvormig: de reuzenplaneten

Dit zijn de planeten:

5 Tussen Mars en Jupiter bevindt zicht een gordel van vele duizenden hele kleine planeten:

De Asteroïdengordel. Duid die met ‘A’ aan op de fig. 1.18

Met asteroïden (sterachtigen) en planetoïden (planeetachtigen) bedoelen we hetzelfde hemellichaam; het zijn grote brokstukken die in het zonnestelsel in een baan om de zon bewegen. Vandaag spreken we enkel nog van planetoïden. Je hebt grote en kleine planetoïden, maar het merendeel heeft een diameter die kleiner is dan 500 meter.

Voorbij Neptunus is er nog een tweede gordel van kleine planeten en kometen, de Kuipergordel

Objecten op grote afstand van de zon bestaan uit ijs en stof, zoals een vuile sneeuwbal, omgeven door een gaswolk.

Als zo een object dichter bij de zon komt, verdampt ze door de straling van de zon en zien we het gas en stof als een lange (plasma)staart.

We zien de komeet omdat die het zonlicht weerkaatst.

6 Benoem de verschillende elementen van de komeet op de afbeelding.

Maak een keuze uit: Zon – Aarde – plasmastaart – komeet

1.19 komeet in orbit

Vallende sterren of meteoren zijn stenen die met hoge snelheid door de dampkring bewegen en door de wrijving met de lucht opbranden en licht geven. Wanneer zo’n meteoor na zijn reis door de dampkring niet volledig opgebrand is en op de aarde terecht komt, dan spreken we van een meteoriet.

1 Kenmerken van planeten van ons zonnestelsel

Zoek voor elke planeet van ons zonnestelsel een typisch kenmerk.

1. Saturnus:

2. Neptunus:

3. Jupiter:

4. Venus:

5. Uranus:

6. Mars:

7. Mercurius:

8. Aarde:

2 Afstanden in het zonnestelsel

Je merkt dat de afstanden in het heelal gigantisch groot zijn. Onze ‘km’ of ’mijl’ is dan niet de meest aangepaste eenheid om dit soort afstanden te meten en daarom gebruiken ze in de sterrenkunde andere afstandsmaten.

Binnen ons zonnestelsel gebruiken ze de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon als maatstaf: de astronomische eenheid (AE) of astronomic unity (AU).

Daaruit volgt 1 AE = km

7 Schrap in onderstaande oefening de antwoorden die niet correct zijn.

a Planeten waarvan de afstand tot de zon kleiner is dan 1 AE, bevinden zich dichter bij / verder van de zon dan de aarde.

b Mars staat op 227.936.640 .km van de zon, de afstand is < / > 1 AE .

Grote getallen worden niet helemaal uitgeschreven, maar uitgedrukt in machten van 10.

Zo wordt 100 (=10x10) geschreven als 102 en 1 000 000 (=10x10x10x10x10x10) als 106 vb.: 1,3 x 103 km = 1,3 x 10 x 10 x 10 = 1300 km

8 Zet in de volgende tabel de afstanden van de planeten van ons zonnestelsel tot de zon om in machten van 10 (km) en AE

kmkm in macht van 10AE

Mercurius57 910 00058.106 +/- AE

Venus 108 208 930 +/- AE

Aarde 149 597 870150.106 1 AE

Mars 227 936 640 +/- AE

Jupiter 779 412 010

Saturnus1 426 725 400

Uranus2 870 972 200

Neptunus4 498 252 900

1.4.2 Sterrenstelsel of Galaxy

Als je in een heel donkere nacht naar boven kijkt, zie je in het midden van de nachtelijke hemel een wazige lichtband. Dit is de Melkweg.

De Melkweg is een sterrenstelsel of Galaxy (verzameling van planetenstelsels) waar ons zonnestelsel deel van uitmaakt.

Ons zonnestelsel draait, samen met andere sterren, in de rand van de Melkweg rond het centrum. Op de onderstaande foto kijken we naar het centrum.

1.20 de Melkweg te zien vanop de aarde

1 Noteer de juiste begrippen naast de onderstaande figuren.

Kies uit: planetenstelsel - sterrenstelsel - planeet - Galaxy

Onze aarde is een:

Onze zonnestelsel is een:

Onze Melkweg is een: of

3 afstanden buiten het zonnestelsel

De meest nabije ster bij de is Proxima Centauri

40 680 000 000 000 km = 40,7.1012 km = 271 929 AE zon én Proxima Centauri horen beide tot de Melkweg.

Het dichtstbijzijnde bij de Melkweg is Andromeda

23 600 000 000 000 000 000 km = 23,6 x 1018 km = 157 075 602 560 823 AE

De afstand van de aarde tot de zon = 150.106 km of 1 AE.

De afstand van de zon tot de meest nabije buurster Proxima Centauri = AE. Wanneer we ons zonnestelsel verlaten is de AE (AU) niet meer de meest geschikte afstandsmaat.

Buiten ons zonnestelsel gebruiken we daarom als afstandsmaat 1 lichtjaar (ly -> lightyear)

1 lichtjaar = snelheid van het licht x 1 jaar

= 300 000 km/s x 1 jaar

= 300 000 km/s x (dagen x u x min x s)s

= 300 000 km/s x (365 x x x )s = km = 9,46.1012 km

1 lichtjaar =

! EEN LICHTJAAR IS EEN AFSTAND, GEEN TIJDSEENHEID !

2 Bereken de afstand in ly tussen: a de zon en Proxima Centauri: b de Melkweg en Andromeda:

3 Schrap wat niet juist is en leg uit. Wanneer we op aarde het licht zien van Proxima Centauri, kijken we dan in de toekomst/verleden?

1.4.3 Lokale groep of cluster

Ons sterrenstelsel, de Melkweg, vormt samen met een 54-tal (tot nu toe gekende) nabije sterrenstelsels

een cluster, de Lokale Groep

De 4 grootste Galaxy’s in de Lokale Groep zijn:

Rangschik deze 4 sterrenstelsels van klein naar groot:

LMC - Melkweg: 163 000 ly

Melkweg - Triangulum: 2 700 000 ly

Andromeda - Triangulum: 750 000 ly

Melkweg - Andromeda: 4 300 000 ly

1.4.4 Supercluster en heelal

Rond de jaren 1950 werd ontdekt dat onze Lokale Groep tot een nog grotere structuur behoort: de Virgo-Supercluster.

Talloze Superclusters met leegtes ertussen vormen samen het Zichtbare Heelal.

WIST

JE DAT Andromedanevel

Als we naar de Andromedanevel kijken, zien we licht dat 2,6 miljoen jaar geleden ontstaan is. Als we een lichtbundel aan de rand van de Lokale Groep zouden laten schijnen, dan moeten we 3,4 miljoen jaar wachten tot het licht aan de andere kant geraakt. Als we tenslotte vanop aarde naar het centrum van onze supercluster kijken, zien we licht dat 32 miljoen jaar oud is. Het is dus zeer waarschijnlijk dat er enkele hemellichamen zijn die we nu nog waarnemen terwijl ze al lang dood zijn... Het licht van hun dood heeft ons alleen nog niet kunnen bereiken.

inkomend bericht

United Federation of Galaxies

Van Onderwerp Jongerencongres UFG

Jullie klas hee een deelname gewonnen voor het jongerencongres van de United Federation Of Galaxies, waar vertegenwoordigers van verschillende Galaxies met elkaar zullen kennismaken en debatteren over gemeenschappelijke interesses.

De Federatie hee jullie exacte locatie in het Heelal - Universum nodig voor de teleportatie. Gelieve onderstaande gegevens zo snel mogelijk te bezorgen ter bevestiging van jullie deelname.

School:

Gemeente:

Gewest:

Coördinaten:

Paneet:

Planetenstelsel:

Sterrenstelsel of Galaxy: cluster:

1.5 Beknopte samenvatting

1. Overdag zien we de zon, maar ’s nachts schitteren sterren, de maan en andere hemelobjecten aan de hemel.

2. Hemellichamen zijn onder meer sterren, planeten, de maan, planetoïden en meteoren.

3. Ruimteverkenning gebeurt zowel met amateurtelescopen als in professionele observatoria. Oorspronkelijk observeerden we vanaf de aarde, maar tegenwoordig ontvangen we data van ruimtetelescopen, onbemande onderzoeksobjecten en het Internationaal Ruimtestation (ISS). Naast visuele waarnemingen worden ook de elektromagnetische straling en radiogolven verzameld. Honderden satellieten omringen onze planeet. Ruimteonderzoek draagt bij aan de internationale samenwerking, wetenschappelijke vooruitgang en praktische toepassingen die ons dagelijks leven verbeteren.

4. Ons zonnestelsel, met zijn acht planeten (vier aardse en vier gasreuzen), de dwergplaneet Pluto, meteoren, planetoïden en duizenden kleine hemellichamen, draait rond onze ster, de zon.

De enorme afstanden in het zonnestelsel worden gemeten in astronomische eenheden (1 AE ≈ 150 miljoen kilometer, de afstand aarde-zon). Ons zonnestelsel maakt deel uit van de Melkweg.

Buiten het zonnestelsel gebruiken we lichtjaren (Ly) als maat.

De Melkweg vormt met tientallen andere sterrenstelsels de Lokale Groep, die op zijn beurt deel uitmaakt van de Virgo-supercluster. Samen vormen al deze structuren het universum.

1.6

Begrippenlijst

een gloeiend gasvormig hemellichaam waarin (door de hoge druk en temperatuur) een kernfusie plaatsvindt. De energie die daardoor vrijkomt geeft het licht.

een groot rond hemellichaam dat om een ster draait. Geeft geen licht.

een ster waar planeten omheen draaien

een dwergplaneet die om een grotere planeet draait.

een door de mens gemaakte en in de ruimte gelanceerde satelliet.

de vier planeten die het dichtst bij de zon staan en rotsachtig zijn.

de vier grotere planeten die het verst van de zon verwijderd zijn en gasvormig zijn.

planeetachtige. Grote brokstukken die in het zonnestelsel in een baan om de zon bewegen.

een gordel van duizenden hele kleine planeten tussen Mars en Jupiter.

een gordel van zeer kleine planeten en kometen voorbij Neptunus.

objecten bestaande uit o.a. ijs en stof en omgeven door een gaswolk die in de nabijheid van de zon een lange staart vormt.

object dat de dampkring van de aarde binnendringt en door de wrijving licht geeft en volledig opbrandt.

een object dat bij zijn reis door de dampkring niet volledig opbrandt en op aarde neervalt.

de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon, zijnde 149 597 870 km. Soms afgerond tot 150 miljoen km.

de afstand die het licht aflegt in één jaar tijd met een snelheid van 300 000 km/s. Een lichtjaar is een afstand.

een sterrenstelsel of Galaxy waarvan ook ons zonnestelsel een onderdeel is.

een verzameling van een 54-tal sterrenstelsels, zoals onze Melkweg.

de oneindige ruimte; het universum.

Ontstaan en evolutie van het heelal 2

In de jaren 1920 ontdekte de Amerikaanse sterrenkundige E.P. Hubble dat vrijwel alle sterrenstelsels, buiten ons eigen melkwegstelsel, zich van elkaar weg bewegen. Hubble deed zijn ontdekking aan de hand van het spectrum van het licht van de sterrenstelsels.

Aan de hand van de eigenschappen van die spectra kunnen we bepalen of een ster ons nadert of zich van ons verwijdert. Hij toonde aan dat de schijnbare verwijdering van de sterrenstelsels kan begrepen worden als een teken dat het heelal evolueert, dat de ruimte tussen de sterrenstelsels uitdijt.

Georges Lemaître, Leuvense fysicus en priester, stelde dat verschuivingen naar blauw in het lichtspectrum duiden op een naderende ster, verschuivingen naar rood wijzen op een ster die zich verwijdert.

Lemaître wordt daarom ook wel eens de ‘father of the Big Bang’ genoemd.

Wat was er dan vóór de Big Bang?

Bij de oerknal ontstonden zowel ruimte als tijd, evenals materie en energie.

De vraag “Wat was er dan vóór...” heeft dus eigenlijk geen zin, er was geen ‘vóór’.

2.1 Van Big Bang tot vandaag

1 Alle sterrenstelsels bewegen zich van ons weg: het heelal dijt uit. Als we dan héél ver teruggaan in de tijd, de film als het ware achteruit afspelen, wat gebeurt er dan met de sterrenstelsels?

2 Wat gebeurt er met het volume wanneer je oneindig ver blijft teruggaan in de tijd?

Ongeveer 13,7 miljard jaar geleden was alle materie van het heelal samengeperst in een oneindig klein punt, met een oneindig grote dichtheid en temperatuur.

Dat punt was veel kleiner dan de kern van een atoom (16.10-19 nm). Tijd, ruimte en materie bestonden toen nog niet. Deze ontstonden pas bij de grote explosie: de Oerknal of Big Bang

De oerknal was geen knal, want waar geen tijd en ruimte is, is er ook geen geluid, maar een soort explosief uitdijen waarbij enorm veel energie vrijkwam.

Uit die energie ontstond alle materie.

1. Big Bang

13,82 miljard jaar geleden: in een oneindig kort moment wordt het heelal geboren

• Uit een punt - met een oneindig klein volume - met een oneindig grote dichtheid.

• Ontstaan van ruimte en tijd

2. Inflatie (= kortstondige exponentiële groei)

• Het heelal groeit razendsnel (in een fractie van een seconde)

• Het heelal koelde daardoor bijna onmiddellijk af en de inflatie was voorbij.

3. Vroege heelal

Het vroege heelal was heet en ondoorzichtig (oersoep)

• Ontstaan van protonen, neutronen (en fotonen - ”lichtdeeltjes”)

• Bij afkoeling: de eerste ionen worden gevormd uit protonen en neutronen.

4. Nagloed van de oerknal: CMB komt vrij

Na 300 000 jaar is het heelal voldoende afgekoeld

• Neutrale H en He atomen ontstaan.

• Hierdoor kan licht (fotonen) loskomen en vrij reizen.

De nagloed van de oerknal komt vrij en het heelal wordt transparant.

Lemaître had al in 1931 vermoedens van het bestaan van fossiele straling, sporen van de oerknal. In februari 1964 vingen Arno Penzias en Robert Wilson, ingenieurs van het Bell Telephone Laboratory, met reusachtige radioantennes een zwakke ruis van microgolven op, afkomstig vanuit alle richtingen in de ruimte: de ‘nagloed van de oerknal’.

CMB = Cosmic Microwave Background radiation ( kosmische achtergrondstraling)

2.2 planck-CMB

5. Dark ages

Er zijn nog geen sterren, dus nog geen nieuwe lichtbronnen. Wolken van donker H-gas koelen af en versmelten.

6. Eerste sterren

De gaswolken verdichten. De eerste sterren bestaan enkel uit H en He.

7. Vorming van sterrenstelsels

Door de zwaartekracht worden sterrenstelsels gevormd die samensmelten en uiteengaan. 9 miljard jaar na de Big Bang ontstaan planetenstelsels door het samenklitten van de stofdeeltjes in een gaswolk.

8. Versnelde uitdijing

Zo’n 5 miljard jaar geleden begint de uitdijing van het heelal te versnellen.

2.2 De toekomst van het heelal

Hoe en hoe snel gebeurt de uitdijing van het heelal?

Wij denken over beweging als over dingen die door een ruimte heen bewegen. Je denkt dan misschien dat sterrenstelsels uit elkaar gaan omdat ze door de ruimte bewegen, maar dat is niet zo. Er komt in de loop van de tijd gewoon steeds meer ruimte bij, het heelal zet uit.

LEESTEKST Gedachte-experiment

k rentenbrood = heelal

krenten = stelsels

Het deeg stelt de lege ruimte voor. Het rijzen van het deeg is het uitdijen van die lege ruimte. De krenten zijn de sterrenstelsels. Ze bewegen zelf niet maar ze worden door het rijzende deeg meegevoerd. Daardoor komen ze op steeds grotere onderlinge afstand. Zo gaat het met de sterrenstelsels ook, ze worden meegevoerd door de uitdijende ruimte.

Stel nu, je zit op één van die rozijnen. Sommige krenten zitten in het begin op 1 cm bij jou vandaan en na een uur rijzen op 3 cm van jou. Ze hebben zich van je verwijderd met een snelheid van 2 cm/h. De krenten verder gelegen, die eerder op 2 cm zaten, zitten na een uur rijzen dan op 6 cm. Ze gingen dus twee keer zo hard, met 4 cm/h. krenten op 3 cm eindigen op 9 cm = 6 cm/h.

De Hubbleconstante voor het krentenbrood is dus 2 centimeter per uur per centimeter. Voor elke extra centimeter afstand is de snelheid 2 centimeter per uur hoger.

1 Het heelal zet uit, dat staat vast. De vraag is of die uitzetting altijd blijft duren of niet.

Er zijn in het heelal 2 krachten aan het werk die elkaar tegenwerken:

- door de big bang.

- (gravitatie) door de aanwezige materie.

Dit geeft meteen 2 mogelijkheden voor de evolutie van het heelal:

De Big Crunch is een scenario van een gesloten heelal. De Big Chill stelt een heelal voor dat zachtjes blijft verder uitdijen; een open heelal. Maar er is ook nog de mogelijkheid van een vlak heelal (Flat Universe). In dit scenario zet het heelal net voldoende uit om samentrekking te voorkomen. Weinigen achten dit scenario waarschijnlijk. De Big Rip is een open heelal, waarbij het uitdijen steeds sneller verloopt.

2 Teken pijlen tussen de naam en de bijpassende delen van de verklaring

Big Crunch   genoeg materie om de uitdijing te stoppen   eeuwig vertragen sterren doven uit heelal wordt koud

Big Chill*   te weinig materie om de uitdijing volledig te stoppen   eerst vertragen tot stilstand, daarna krimpen

(* Big Chill: ook Big Freeze of Heat Death genoemd)

Sinds begin jaren 1990 beseffen astronomen dat er meer materie in het heelal is dan wat we kunnen zien.

Donkere materie

• We zien ze niet want er is geen interactie met EM-straling.

• We weten dat ze er is via de zwaartekracht die ze uitoefent op de zichtbare materie.

3 Op basis van berekeningen van de totale hoeveelheid materie in het heelal (aan de hand van het zwaartekrachteffect ervan) leek het Big Chill scenario het meest waarschijnlijk, m.a.w.

De uitdijing zou dan op dit moment moeten vertragen / versnellen.

Eind jaren 1990 blijkt uit studies van de roodverschuiving van verre supernova’s dat de uitdijing van het heelal niet vertraagt, maar zo’n 5 miljard jaar na de oerknal zelfs nog versnelde.

Verklaring: Donkere energie = een onbekende afstotende kracht (negatieve zwaartekracht) die de uitdijing van het heelal versnelt. (Het is een eerder globale kracht die lijkt samen te hangen met het vacuüm in de ruimte. Het zou kunnen verklaren waarom clusters web-achtige filamenten vormen rond grote leegtes.

Dit oppert een derde mogelijkheid voor de evolutie van het heelal: Big Rip.

4 Big Rip: donkere energie doet het heelal sneller en sneller uitdijen totdat

2.4

vertraagde uitdijing

(-1,5 miljard jaar) vertraagde uitdijing versnelde uitdijing versnelde uitdijing

UITDIJEND UNIVERSUM

5 Onderstaande grafiek stelt vier scenario’s voor in verband met de evolutie van het heelal. Plaats bij elke regel de naam van het overeenkomstige scenario en schrijf er ook de Engelse benaming bij. Nederlandstalige benaming, kies uit: vlak heelal - gesloten heelal - open heelal - open heelal. Engelse benaming, kies uit: Big Crunch - Big Rip - Flat Universe - Big Chill

miljarden jaren

Door de waarneming van de versnelling van de uitdijing is het Big Crunch scenario onwaarschijnlijk geworden. Of het dan Big Rip of Big Chill wordt, hangt af van wat donkere energie is en of ze constant zal blijven of even plots zal verdwijnen als ze verschenen is. In elk geval heeft het heelal nog tientallen miljarden jaren te gaan, we hebben dus nog alle tijd om het uit te zoeken.

2.3 Beknopte samenvatting

Ongeveer 13,8 miljard jaar geleden vond de Oerknal, of Big Bang, plaats. Dit markeerde het ontstaan van tijd, ruimte, materie en energie. In de jaren 1920 ontdekte de Amerikaanse astronoom E.P. Hubble dat sterrenstelsels van elkaar weg bewegen. De Belgische wetenschapper Georges Lemaître concludeerde hieruit dat het heelal voortdurend uitdijt. Hij wordt dan ook gezien als de vader van de Oerknaltheorie. Sinds de Oerknal blijft het heelal steeds verder uitdijen. In dit uitdijende heelal werken twee krachten op elkaar in: de uitzettingskracht door de Big Bang en de zwaartekracht, veroorzaakt door de aanwezige materie. Welke kracht de overhand krijgt, zal bepalen hoe het heelal zich in de toekomst ontwikkelt. Veel wetenschappers vermoeden dat het heelal uiteindelijk zal eindigen in de zogenaamde “Big Rip”. Hierbij zorgt donkere energie ervoor dat de uitdijing steeds sneller gaat, tot op het punt dat zelfs atomen uit elkaar worden getrokken. Tot die tijd heeft het heelal nog enkele tientallen miljarden jaren te gaan.

2.4 Begrippenlijst

een soort van explosief uitdijen waarop in het heelal zowel ruimte als tijd evenals materie en energie ontstaan.

Amerikaanse sterrenkundige die ontdekte dat vrijwel alle sterrenstelsels buiten ons eigen melkwegstelsel zich van elkaar weg bewegen.

Leuvense fysicus en priester die stelde dat verschuivingen naar blauw in het lichtspectrum duiden op een naderende ster, verschuivingen naar rood wijzen op een ster die zich verwijdert. De ruimte tussen de sterrenstelsels dijt uit.

een gesloten heelal.

een open heelal; een heelal dat zachtjes blijft uitdijen.

een open heelal, waarbij het uitdijen steeds sneller verloopt totdat zelfs atomen uit elkaar gerukt worden.

een onbekende afstotende kracht (negatieve zwaartekracht) die de uitdijing van het heelal versnelt.

Ontstaan en evolutie van het zonnestelsel en onze aarde 3

3.1 Ontstaan en evolutie van het zonnestelsel

3.1.1 Ontstaan van ons zonnestelsel

Ons verhaal begint ongeveer 4,6 miljard jaar geleden in een uithoek van de Melkweg. Een gigantische wolk van gas en stof, een zogenaamde moleculaire wolk, begon samen te trekken onder invloed van de zwaartekracht. Dit proces, waarschijnlijk getriggerd door een nabijgelegen supernova-explosie, leidde tot de geboorte van de zon en haar planeten.

3.1 de vorming van het zonnestelsel

Naarmate de wolk instortte, vormde zich een schijf van materiaal rond een verdicht centrum. Dit centrum, waar druk en temperatuur snel toenamen, zou uiteindelijk de zon worden. In deze protoplanetaire schijf begonnen kleine stofdeeltjes zich door statische elektriciteit aan elkaar te hechten.

3.2 geboorte van een zonne-systeem - protoplanetaire schijf

Dit proces resulteerde in de vorming van grotere objecten, zogenaamde planetesimalen. Door botsingen en zwaartekracht groeiden deze planetesimalen uit tot steeds massievere lichamen. De grootste objecten ruimden hun omgeving op door kleinere objecten te absorberen, en na miljoenen jaren evolueerden enkele hiervan tot de planeten die we vandaag kennen.

voorstelling van het onstaan van een planeet door Pablo Carlos Budassi https://pablocarlosbudassi.com

De samenstelling van de planeten werd bepaald door de verdeling van materiaal in de schijf. Dichter bij de zon, waar de temperaturen hoog waren, konden alleen metalen en gesteenten bestaan. Dit leidde tot de vorming van de aardse planeten: Mercurius, Venus, Aarde en Mars. Verder van de zon, waar het koeler was, konden lichtere elementen zoals waterstof en helium zich ophopen, wat resulteerde in de gasreuzen Jupiter en Saturnus, en verderop de ijsreuzen Uranus en Neptunus.

Het zonnestelsel bleef na zijn vorming niet statisch. Interacties tussen jonge planeten en restanten van de schijf zorgden voor planetaire migraties. Jupiter bijvoorbeeld bewoog zich eerst dichter naar de zon toe voordat hij zijn huidige baan aannam. Deze migraties hadden grote invloed op de verdeling van materiaal en de ontwikkeling van andere planeten.

Naast de planeten ontstonden ook kleinere objecten zoals manen, asteroïden en kometen. Deze lichamen, zoals de objecten in de asteroïdengordel, Kuipergordel en de verre Oortwolk, bieden een fascinerende blik op de vroege geschiedenis van ons zonnestelsel omdat ze vaak nauwelijks zijn veranderd sinds hun ontstaan.

3.1.2 Wat brengt de toekomst voor de zon en het zonnestelsel?

Onze zon bevindt zich momenteel in de hoofdreeksfase van haar leven. Ze heeft nog ongeveer 5 miljard jaar te gaan voordat haar waterstofvoorraad opraakt. Wanneer dit gebeurt, zal de zon opzwellen tot een rode reus. In dit proces zullen Mercurius en Venus waarschijnlijk worden opgeslokt, en zal de aarde volledig verdampen of veranderen in een onherbergzame, gesmolten wereld.

3.3 levenscyclus van sterren, zoals onze zon, met een lage massa

1 Plaats de volgende benamingen op hun correcte plaats op de afbeelding.

Kies uit: witte dwerg - rode reus - zwarte dwerg - ster - planetaire nevel

Tijdens de rode-reusfase zal de zon grote hoeveelheden materiaal verliezen door krachtige zonnewinden, waardoor de banen van de buitenste planeten mogelijk verder naar buiten worden geduwd. Uiteindelijk zal de zon haar buitenste lagen afstoten en een schitterende planetaire nevel vormen. Wat overblijft, is een compacte, hete kern: een witte massa, een witte dwerg. Deze witte dwerg zal langzaam afkoelen en uiteindelijk veranderen in een donkere, inactieve massa: een zwarte dwerg

levenscyclus van de zon

geleidelijke opwarming

geboorte witte dwerg planetaire nevel rode reus

miljard jaar

Toenemende zonnetemperatuur warmt onze oceanen op en vernietigt alle leven op aarde

3.4 levenscyclus van onze zon

2 Zet een kruisje op de tijdlijn van de levenscyclus om aan te duiden waar de zon zich vandaag bevindt.

Het zonnestelsel zal in de toekomst drastisch veranderen. Door de afnemende zwaartekracht van de uitdovende zon kunnen objecten, zoals kometen in de Oortwolk, ontsnappen aan haar invloed. Op lange termijn zullen de resterende planeten en objecten door kosmische interacties hun banen verliezen of in de interstellaire ruimte verdwijnen. Het zonnestelsel, zoals we dat nu kennen, zal uiteindelijk ophouden te bestaan.

3.2 Ontstaan en evolutie van de aarde

Terwijl de zon zich vormde in het centrum van een enorme wolk van gas en stof, ontstonden er planeten uit de protoplanetaire schijf van het overgebleven materiaal.

Een roodachtige gasstraal komt uit de zich vormende ster HH-30, omgeven door een protoplanetaire schijf. foto: NASA http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/1995/24/image/e/ Kleine deeltjes klonterden samen tot grotere objecten, die uiteindelijk uitgroeiden tot planetesimalen. Door talloze botsingen en fusies vormde zich een jonge, gloeiendhete aarde. De interne warmte van de aarde is grotendeels een overblijfsel van deze gewelddadige vorming. Botsingen met andere hemellichamen, waaronder een enorme inslag die de maan vormde, veroorzaakten een intense hitte. Daarnaast draagt het verval van radioactieve elementen zoals uranium en thorium diep in de aarde bij tot het behoud van deze warmte. Deze interne warmte drijft belangrijke processen aan, zoals de beweging van de aardplaten, het vulkanisme en de vorming van magnetische velden, die allemaal noodzakelijk zijn voor het leven op aarde zoals we dat nu kennen.

In de eerste honderden miljoenen jaren onderging de aarde een heftige periode van inslagen door

Ons Zonnestelsel vandaag

Mercurius 0.38 AU Venus 0.72 AU

1 AU

1.52 AU zon zon = rode reus

Ons zonnestelsel in de toekomst

3.5 zonnestelsel nu en in de toekomst

De aarde zal in de komende miljarden jaren ingrijpende veranderingen ondergaan. Naarmate de zon ouder wordt en uiteindelijk in een rode reus verandert, zullen de temperaturen op aarde stijgen. Binnen ongeveer 1 miljard jaar zal de toenemende zonne-energie de oceanen laten verdampen en leven onmogelijk maken. Wanneer de zon haar buitenste lagen afstoot en een witte dwerg wordt, zal de aarde, als zij nog bestaat, een koude en levenloze rots zijn.

3.3 De Melkweg botst met het Andromedastelsel

Over 4,5 miljard jaar botst de Melkweg met het Andromedastelsel. De stelsels zullen door elkaar vliegen en herhaaldelijk naar elkaar en weer uit elkaar gaan tot ze na een miljard jaar zullen zijn samengesmolten.

De sterren in elk sterrenstelsel liggen zo ver uit elkaar dat ze niet met elkaar botsen. Ze komen wel in nieuwe omloopbanen terecht.

Uit de botsing van het interstellaire gas ontstaan nieuwe sterren.

De reeks foto’s schetst de voorspelde samensmelting zoals die gezien zou worden vanop de aarde. Het eerste beeld stelt de huidige situatie voor, we zien de Melkweg vanop de aarde. Het laatste beeld is zoals het over 7 miljard jaar zal zijn.

In een Zwitserse berg heeft men 175m onder de grond een ringvormige tunnel van 27 kilometer lang gemaakt.

In deze deeltjesversneller laten wetenschappers op dit moment loodionen botsen met een snelheid tot ze bijna zo snel zijn als het licht. Het doel hiervan is om de protonen zo hard mogelijk op elkaar te laten botsen.

Volgens Albert Einstein kan energie worden omgezet naar massa en andersom. In de praktijk betekent dit dat als er maar genoeg energie vrijkomt in een klein gebiedje, hieruit spontaan nieuwe deeltjes ontstaan. De onderzoekers willen de hete en zeer dicht op elkaar gepakte materie simuleren die vlak na de oerknal aanwezig was in het heelal. Deze oersoep van deeltjes bestond slechts enkele milliseconden.

Schema: de aarde in het heelal en ontstaan een evolutie van de aarde

Big Bang

fractie van seconden later: INFLATIE

300 000 jaar: NAGLOED

H- & He-atomen, fotonen & CMB komen vrij enkele jaren later: ontstaan v. NUCLEÏ

Enkele 100 miljoenen jaren na de Big Bang ontstaan de eerste eerste galaxies en sterren

-13,8 -10

Ontstaan van zon met planeten Versnelde expansie

PORTRET VAN DE AARDE

Observatie: telescoop - satelliet - ruimtestation

In het zonnestelsel, afstanden: AE - AU De aarde en haar buren

In het heelal, afstanden: ly zon (ster) maan planeten asteroïden

5 zon wordt rode reus botsing Melkweg-Andromedastelsel

miljard jaar

heelal

indeling ontstaan Big Bang clusters galaxies planetenstelsel kometen satellieten

3.4 Beknopte samenvatting

Ongeveer 4,6 miljard jaar geleden begon in onze Melkweg een enorme wolk van stof en gas samen te trekken. Door instorting ontstond een schijf van materiaal rond een verdicht centrum: het begin van de vorming van onze zon. Later vormden zich uit kleine brokstukken, de zogenaamde planetesimalen, de planeten van ons zonnestelsel.

Ons zonnestelsel bestaat uit vier aardse planeten en vier gasreuzen, aangevuld met kleinere objecten zoals manen, asteroïden en kometen. De zon bevindt zich nu halverwege haar levenscyclus. Zodra haar voorraad waterstof uitgeput raakt, zal ze opzwellen tot een rode reus, een fase waarin het leven op aarde onmogelijk wordt. Uiteindelijk krimpt ze tot een witte dwerg, en zal het zonnestelsel ophouden te bestaan.

Over ongeveer 4,5 miljard jaar zal onze Melkweg botsen met het Andromedastelsel. Deze botsing zal leiden tot de vorming van nieuwe sterren.

De aarde ontstond door botsingen en samensmeltingen tijdens de vroege ontwikkeling van het zonnestelsel. De warmte die toen vrijkwam, zit nog steeds in het binnenste van de aarde en drijft processen aan zoals platentektoniek en vulkanisme. Miljoenen inslagen van asteroïden en kometen brachten water en organische moleculen naar de aarde. Zo ontstonden ongeveer 3,8 miljard jaar geleden de eerste tekenen van leven. Dit leven zal ophouden te bestaan wanneer de zon over ongeveer 1 miljard jaar begint te veranderen in een rode reus. De aarde zal dan veranderen in een koude, levenloze rots.

3.5

begrippenlijst

een schijf van materiaal (gas en stof) rond een dicht centrum.

door botsingen en zwaartekracht ontstaan in de protoplanetaire schijf grotere massieve lichamen. De grootste objecten worden later onze planeten.

Jupiter en Saturnus, gasreuzen

Uranus en Neptunus, ijsreuzen

Mercurius, Venus, Aarde en Mars, samengesteld uit metalen en gesteenten.

tijdens de verdere levensloop van de zon raakt de waterstofvoorraad uitgeput en zwelt de zon op tot een rode reus.

op het einde van haar levensfase stoot de zon haar buitenste lagen af die een planetaire nevel vormen. Wat daarna overblijft is een compacte, hete kern.

de zon is ondertussen een witte dwerg en wat overblijft is een donkere, inactieve massa.

de interne warmte van de aarde is grotendeels een overblijfsel van haar gewelddadige vorming. De interne warmte drijft belangrijke processen aan, zoals de beweging van de aardplaten, het vulkanisme en de vorming van magnetische velden, die allemaal noodzakelijk zijn voor het leven op aarde.

Bewegingen van de aarde 4

4.1 Kenmerken van de aardrotatie

4.1.1 Waarnemingen

Fig. 4.1 toont een panoramische foto over ±180° van een landschap midden april gefotografeerd vanop een plat dak. De 3 toegevoegde foto’s zijn op dezelfde plaats genomen: één bij zonsondergang, de tweede bij zonsopgang en een op een middag.

1 Noteer A, B en C op de juiste plaats op de panoramische foto.

2 Noteer op de windroos de passende windrichtingen.

Overdag

3 Oefening Stellarium: eigen locatie. (Ga naar www.stellarium.org om dit programma te gebruiken)

a Stel de tijd in en ga van 5 u naar 20 u

b Duid op fig. 4.2 met een pijl de zin van de beweging van de zon aan.

c Noteer op de stippellijnen: N - O - Z - W

d De zon komt op in het klimt naar het , en gaat onder in het .

e Dit is in wijzerzin / tegenwijzerzin.

4 Oefening Stellarium: locatie Kaapstad.

a Stel de tijd in en ga van 5 u naar 20 u.

b Duid op fig. 4.3 met een pijl de zin van de beweging van de zon aan.

c Noteer op de stippellijnen: N - O - Z - W

d In het zuidelijk halfrond krijgen we een andere beweging.

De zon komt op in het klimt naar het , en gaat onder in het

e Dit is in wijzerzin / tegenwijzerzin

f Hoe verklaar je dit?

‘s Nachts

5 Oefening Stellarium: eigen locatie.

a Stel de tijd in en ga van 20 u naar 5 u. volgende dag

b Wat de zon overdag doet, doen de sterren ‘s nachts.

c Welke beweging zien we de sterrenhemel ‘s nachts maken op het noordelijk halfrond?

4.2 beweging van de zon

4.3 beweging van de zon

Voor fig.4.5 gebruikte de fotograaf een sluitertijd van meerdere uren zodat de sterren op de foto door hun beweging op de hemelpool lange sporen achterlieten.

Aan de polen zien we de sterren een cirkelvormige baan beschrijven. Het punt in het midden is de poolster en staat in onze waarneming stil aan de hemel.

6 Duid op fig. 4.5 met een pijl de bewegingsrichting aan.

4.4 rotatie van de sterrenhemel

4.5 sterren over meerdere uren

4.1.2 Schijnbewegingen

1 Je zit in een vertrekkende trein en de trein naast je staat stil. Wat ervaar je?

Wat we zien is een schijnbeweging

Zo is het bewegen van de zon en de sterren ook een schijnbeweging.

2 Als het de waren sterren zijn die bewegen, wat zou dit dan betekenen voor de bewegingssnelheid van de sterren, gelet op de grote afstand van de sterren tot de aarde?

3 Niet de zon en de sterren bewegen, maar de aarde draait om haar as: aardrotatie

Een rotatie duurt uur = etmaal.

De denkbeeldige as waarrond de aarde draait gaat door de polen.

4.1.3 Echte beweging

Teken op een bolvormig voorwerp (bal – wereldbol) een stip. Duid N-pool en Z-pool aan op de bol.

Belicht (met een zaklamp) de bol en laat die draaien zodat het licht eerst het oosten en daarna het westen van de stip belicht.

4.6 voorstelling van de zon en de aarde

1 In welke zin draait de stip?

2 De zin van de aardrotatie is van naar

3 Een astronaut kijkt vanuit de ruimte naar de aardrotatie

a met zicht op de N-pool , ziet hij de aarde draaien in wijzerzin / tegenwijzerzin

b met zicht op de Z-pool , ziet hij de aarde draaien in wijzerzin / tegenwijzerzin

4.1.4 Rotatiesnelheid

De aarde maakt dagelijks één rotatie om haar eigen denkbeeldige as.

De hoeksnelheid van de aarde is de doorlopen hoek gedeeld door de tijdsduur.

1 Voer volgende opdrachten uit op fig. 4.7

a De aarde draait in 23 uur 56 minuten en 4 seconden rond haar as en legt 360° graden af. Hoeveel graden is dit dan in één uur (hoeksnelheid)?

b Iemand die op de evenaar staat legt gedurende één dag ca. 40.000 km af. Wat is de omtreksnelheid die iemand haalt op de evenaar (omtreksnelheid)?

Bij ons, op de 51ste breedtegraad, halen we een snelheid van 1.050 km/u.

De omtreksnelheid wordt bepaald door de breedtegraad.

c Hoeveel is de omtreksnelheid op de Noordpool?

omtreksnelheid hoeksnelheid

2 Beweegt een inwoner van België met een grotere rotatiesnelheid dan een inwoner van Ecuador?

4.2 Gevolgen van de aardrotatie

4.2.1 Afwisseling van dag en nacht

Omdat de aarde een bolvorm heeft, kan de zon maar de helft verlichten. Gevolg:

Door de aardrotatie

4.2.2

Tijdsbepaling

Zonnetijd

1 Teken met een rode lijn op de aardbol de grens licht/donker = de schaduwlijn

2 Geef de rotatiezin van de aarde aan met een pijltje.

3 Duid aan waar het vroeger (<) en later (>) is.

De schaduwlijn valt nu samen met een meridiaan. Alle punten op eenzelfde meridiaan hebben dezelfde tijd ten opzichte van de zon. Dit is de zonnetijd. Ze hebben op hetzelfde ogenblik middag, vandaar dat meridianen ook middaglijnen worden genoemd.

4.10 schaduwlijn = meridiaan

De zonnetijd is gebaseerd op de stand van de zon aan de hemel. Het is de tijd die wordt bepaald door de schijnbare beweging van de zon. De zonnetijd verschilt van plaats tot plaats, omdat hij afhankelijk is van de geografische lengtegraad.

Uurgordels

Zie ook in je atlas: wereldkaart uurgordels of op internet (blz. )

1 Lees op je gsm de tijd (uur) af in Brussel : Uur.

2 In New York is het op dat ogenblik uur.

3 Het is er uur vroeger / later.

4 In Tokio is het op dat ogenblik uur. Het is er uur vroeger / later.

5 Bij een verplaatsing naar het oosten wordt het vroeger / later en moeten we dus uren aftrekken / bijtellen.

6 Bij een verplaatsing naar het westen wordt het vroeger / later en moeten we dus uren aftrekken / bijtellen.

De wereld is verdeeld in gebieden die eenzelfde tijd aanhouden, tijdzones genoemd. De gestandariseerde tijd in een tijdzone is de zonetijd.

De Midden-Europese Tijd (CET), die ook door België wordt toegepast, gebruikt de tijd van de 15° oosterlengte. De zonetijd houdt geen rekening met de exacte stand van de zon op een specifieke locatie. In het dagelijks leven gebruiken we altijd zonetijd, omdat dit praktischer en eenduidiger is.

Datumgrens

Op de Internationale Meridiaanconferentie van 1884 in Washington D.C. beslisten de aanwezigen om de Meridiaan van Greenwich aan te duiden als de nulmeridiaan en een universele tijdsrekening in te voeren gebaseerd op deze nulmeridiaan. De datumgrens ligt tegenover de nulmeridiaan op de 180°-meridiaan. Om praktische, politieke en toeristische redenen ligt de datumgrens niet altijd exact op deze meridiaan. Zie ook in je atlas: wereldkaart uurgordels of ga naar www.timeanddate.com en kies voor ‘Time Zones’ en kies voor de kaart met de uurgordels: ‘Time Zone Map’.

1 Als je vanaf de nulmeridiaan 180° naar het oosten gaat is het tijdsverschil .

2 Als je vanaf de nulmeridiaan 180° naar het westen gaat is het tijdsverschil .

3 Ter hoogte van de 180°-meridiaan geeft dit een verschil van .

Als het op de nulmeridiaan maandag 14 u. is, welke dag en hoe laat is het dan ten oosten en ten westen van de 180°-meridiaan? (Vul in op de figuur)

4 De 180°-meridiaan is dus de

5 Waar ligt deze grens?

datumgrens

Aan de polen convergeren (dit wil zeggen: komen samen; verenigen zich in één punt) alle tijdszones.

Zomertijd - Wintertijd

In vele landen van vooral het noordelijk halfrond werd vanaf 1973 in de zomer de zomertijd ingevoerd. Volgens afspraak is het dan 1 uur later dan in de tijdzone.

Zomertijd: Als het Zomertijd wordt gaat de klok van 02 uur ‘s nachts naar 03 uur ‘s nachts, vooruit dus.

Wintertijd: Als het Wintertijd wordt gaat de klok van 03 uur ‘s nachts naar 02 uur ‘s nachts, achteruit dus

De Zomer-/Wintertijd regeling is voor heel Europa van toepassing.

Bekijk hier wanneer de klok een uur vooruit of terug / achteruit gezet moet worden.

Een handig ezelsbruggetje om te onthouden wanneer de klok vooruitgezet moet worden:

In het Voorjaar de klok Vooruitzetten

Dat betekent automatisch dat de klok in het najaar een uur teruggezet moet worden

Klok één uur vooruit om 02:00 naar 03:00 uur

Klok één uur achteruit om 03:00 naar 02:00 uur

Een uur = dus één uur slapen! Een uur = dus één uur slapen!

4.12 zomertijd 4.13 wintertijd

De verandering van uur gebeurt in de nacht van zaterdag op zondag tijdens het laatste weekend van maart en oktober.

Het systeem van de zomertijd staat ter discussie. Waarom?

Zoek voor- en nadelen (economie, gezondheid, energie, milieu, psychosociaal, …)

4.2.3 Afwijking van winden

Trek op een blad een lijn van boven naar onder en laat het blad tegelijkertijd van links naar rechts bewegen. Trek op een bol een lijn van boven naar onder en van onder naar boven terwijl de bol draait van links naar rechts. Wat merk je? (zie fig. 8.3 warmtetransport in de troposfeer)

Doordat de aarde van W naar E draait krijgen we een afwijking van de winden, het coriolis-effect.

Het corioliseffect verklaart de afbuiging van de baan van een voorwerp dat beweegt in een roterend systeem. In het noorden wijken de winden af naar rechts vanuit de plaats waar de wind vertrekt. In het zuiden wijken de winden af naar links

Bij het ontstaan van een wervelwind waait de wind naar de lagedrukkern. Door het coriolis-effect wijken de winden af en gaan draaien.

1 Duid op de foto’s de draairichting aan rond het oog van de cycloon.

4.15 wervelwinden boven een lagedrukkern

4.3

Beknopte samenvatting

1. De aardrotatie is de beweging van de aarde om haar denkbeeldige as, die ongeveer 24 uur duurt. Deze rotatie zorgt ervoor dat zowel de sterren als de zon een boog boven de horizon lijken te beschrijven. Deze schijnbewegingen zijn een gevolg van de rotatie van de aarde en vormen het bewijs dat de aarde rond haar as draait. In werkelijkheid draait de aarde van west naar oost, waardoor het lijkt alsof de zon opkomt in het oosten en ondergaat in het westen. Als je vanuit de ruimte op het noordelijk halfrond van de aarde kijkt, dan draait de aarde in tegenwijzerzin. Kijk je naar de aarde vanuit de ruimte naar het zuidelijk halfrond, dan draait de aarde in wijzerzin. De grootste omtreksnelheid wordt bereikt op de evenaar.

2. Een belangrijk gevolg van de aardrotatie is de afwisseling van dag en nacht. Daarnaast speelt de aardrotatie een cruciale rol bij de tijdsbepaling op aarde. Het is bijvoorbeeld middag op een bepaalde plek wanneer de zon daar haar hoogste punt bereikt, ook wel culmineren genoemd. De tijd bepaalt door de zon, wordt de zonnetijd genoemd en verschilt per locatie, afhankelijk van de lengtegraad. De aarde is verdeeld in 24 tijdzones, elk beslaand 15° in lengtegraad. De tijd binnen een specifieke tijdzone wordt zonetijd genoemd en biedt een praktische en uniforme manier om tijd te bepalen. In de buurt van de 180°-meridiaan ligt de internationale datumgrens. Deze loopt echter niet exact langs deze meridiaan vanwege praktische, politieke en toeristische overwegingen. Sinds 1973 schakelen de meeste landen op het noordelijk halfrond in het laatste weekend van maart over op zomertijd, waarbij de klok één uur vooruit wordt gezet. In het laatste weekend van oktober schakelt men over op wintertijd, waarbij de klok één uur achteruit wordt gezet..

3. Een ander gevolg van de aardrotatie is het corioliseffect, dat zorgt voor een afwijking in de winden. Op het noordelijk halfrond buigen winden af naar rechts vanuit het vertrekpunt, terwijl ze op het zuidelijk halfrond afbuigen naar links.

4.4 Kenmerken van de aardrevolutie

4.4.1 Waarnemingen

In de loop van een jaar zien we de zon niet altijd op dezelfde hoogte boven de horizon klimmen. Het gevolg hiervan zijn de seizoenen.

1 Plaats op de afbeelding in de rechthoek de juiste datum

2 Vul op onderstaande tabel volgende elementen in:

a de zon komt op: oosten - noord-oosten - zuid-oosten

b de zon gaat onder: noord-westen - westen - zuid-westen

c culminatie: laag - hoog - middelmatig

d lengte dag/nacht: d=n - d<n - d>n

ZON OP ZON ONDER

CULMINATIE

LENGTE DAG/NACHT

4.4.2 Verklaring

De aarde beweegt in een ellipsbaan rond te zon waardoor de afstand van de aarde tot de zon verandert. De ontdekking van Johannes Kepler: “Planeten beschrijven een ellipsvormige baan om de zon met de zon in één van de brandpunten.”

Het verst verwijderde punt op de baan rond de zon is het aphelium. Het perihelium is het punt dat het dichtst bij de zon gelegen is.

Een verschil van vijf miljoen km mag dan in absoluut getal veel lijken, op een straal van 150 miljoen km is dit gering. Die ellipsbaan is dus relatief rond.

In welk seizoen staat de aarde het dichtst bij de zon (zie fig. 4.17)

Wanneer de aarde dichter bij de zon komt, beweegt ze sneller (wetten van Kepler).

Als gevolg daarvan duurt de winter bij ons een week korter dan de zomer.

1 Wat betekent dat voor een Australiër?

2 Vervolledig onderstaande afbeelding door de benamingen op de juiste plaats te noteren: Poolster - zon - lente - zomer - herfst - winter - 22 december - 23 september - 21 juni - 21 maartaphelium - perihelium - lentenachtevening - zomerzonnewende - herfstnachtevening - winterzonnewende

4.17 de aarde rond de zon

4.4.3 Onze tijdseenheid is het jaar

Eén omwenteling van de aarde om de zon duurt 365 dagen 5 uur 48 minuten en 45,2 seconden. Je komt ieder jaar iets meer dan vijf uur tekort. Om dit te corrigeren voert de Romeinse keizer Julius Caesar in 46 voor Christus een extra dag in: de schrikkeldag. Op deze manier is de Juliaanse kalender al vrij nauwkeurig, maar toch nog onvoldoende. De kalender loopt 7,8 dagen per duizend jaar achter op de zon. In de 16de eeuw is er al een afwijking van tien dagen! Zo start de lente niet op 21 maart, maar op 11 maart. In de christelijke wereld is het vastleggen van de paasdatum van het grootste belang en laat de berekening van de paasdag nu net samenhangen met het begin van de lente. Paus Gregorius XIII geeft aan een aantal geleerden de opdracht om de kalender te hervormen. In 1582 wordt de Gregoriaanse kalender ingevoerd. De dagen van de week blijven gewoon doorlopen, maar donderdag 4 oktober 1582 wordt ’s anderdaags vrijdag 15 oktober 1582. Om de nauwkeurigheid van de kalender in de toekomst te bewaren wordt er om de vier jaar een schrikkeldag ingevoerd. Omdat dit opnieuw net iets te veel is aan toegevoegde tijd, worden enkel de eeuwjaren een schrikkeljaar als ze deelbaar zijn door het getal 400. De Gregoriaanse kalender is zeer nauwkeurig en wordt daarom in bijna alle landen toegepast.

Samengevat ziet het er als volgt uit:

De Romeinen voerden een schrikkeljaar in om de 4 jaar, maar 5 uur 48 sec ≠ 6 uur. Oplossing: normaal jaar : 365 dagen

→ om de 4 jaar : 366 dagen (schrikkeljaar)

→ eeuwjaren: 365 dagen

→ eeuwjaren deelbaar door 400: 366 dagen (schrikkeljaar)

1 Kruis de jaartallen aan die een schrikkeljaar zijn.

2008

1960

4.4.4 Schuine stand van de aardas ten opzichte van het eclipticavlak.

De aardas is de denkbeeldige lijn die de Noordpool met Zuidpool verbindt. Hij staat schuin op het eclipticavlak en blijft tijdens de hele omwenteling rond de zon evenwijdig aan zichzelf. Hierdoor verandert tijdens het jaar het gedeelte van de aarde dat door de zon belicht wordt. Dit geeft het ontstaan aan de seizoenen.

4.18 de schuine stand van de aardas

Op de snijpunten van het eclipticavlak met de aardcirkel liggen de keerkringen. De poolcirkels liggen op de snijpunten van de aardcirkel en de loodrechte op het eclipticavlak.

4.5 Gevolgen van de aardrevolutie

4.5.1 De seizoenen

In de vorige paragraaf bestudeerden we de baan van de aarde in het eclipticavlak rond de zon. (Zie fig. 4.17) Deze ellipsvormige baan verklaart het voorkomen van onze seizoenen.

21 maart en 23 september

Kreeftskeerkring

Steenbokskeerkring

zuidpoolcirkel

4.19 21 maart en 23 september

Op 21 maart en 23 september staat de aarde op de aardbaan in het lentepunt = het snijpunt van de hemelevenaar met het eclipticavlak.

1 Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in?

2 Teken de schaduwlijn. Valt de schaduwlijn samen met de aardas?

3 Hoeveel graden bedraagt de culminatiehoogte van de zon op de evenaar?

4 Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht?

Aan de evenaar:

In NH: In ZH:

In NP-gordel: In ZP-gordel:

5 Na 21 maart

a wordt de dag geleidelijk langer / korter in het N-halfrond en langer / korter in het Z-halfrond.

b in het noordelijk halfrond: begin van de (seizoen)

c in het zuidelijk halfrond: begin van de (seizoen)

6 Na 22/23 september

a wordt de dag geleidelijk langer / korter in het N-halfrond en langer / korter in het Z-halfrond.

b in het noordelijk halfrond wordt het

c in het zuidelijk-halfrond wordt het .

4.20 dagboog van de zon op 21 maart en 23 september

21 juni

4.21 21 juni

7 Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in?

8 Teken de schaduwlijn. Valt de schaduwlijn samen met de aardas?

9 Hoeveel graden bedraagt de culminatiehoogte van de zon op de Kreeftskeerkring?

10 Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht?

Aan de evenaar:

In NH: In ZH: In NP-gordel: In ZP-gordel:

11 in het Noordelijk Halfrond: begin van de (seizoen) in het Zuidelijk Halfrond begin van de (seizoen).

4.22 dagboog van de zon op 21 juni

22 december

4.23 22 december

12 Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in?

13 Teken de schaduwlijn. Valt de schaduwlijn samen met de aardas?

14 Hoeveel graden bedraagt de culminatiehoogte van de zon op de Steenbokskeerkring?

15 Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht?

Aan de evenaar:

In NH: In ZH: In NP-gordel: In ZP-gordel:

16 in het Noordelijk Halfrond: begin van de (seizoen) in het Zuidelijk Halfrond begin van de (seizoen).

4.24 dagboog van de zon op 22 december

4.5.2 SYNTHESE

Zon ⊥ op Zon ⊥ op Zon ⊥ op Zon ⊥ op

Evenaar: dag nacht

NH : dag nacht

Overal : dag nacht

ZH : dag nacht

NP-gordel :

ZP-gordel :

Overal : dag nacht

Evenaar: dag nacht

NH : dag nacht

ZH : dag nacht

NP-gordel :

ZP-gordel :

4.5.3

Klimaatzones op basis van culminatieverschillen

De culminatiehoogte is het hoogste punt dat de zon bereikt op haar dagboog op het middaguur.

De culminatiehoogte wordt bepaald door de breedteligging en dit beïnvloedt dus meteen de temperatuur op die bepaalde plaats. Op basis van de breedteligging kunnen we drie temperatuurgordels onderscheiden.

Intertropen (arceer rood)

Ligging: gebied tussen de twee keerkringen

Lengte dag/nacht:

Culminatiehoogte:

Bijzonder kenmerk:

Polaire gordel (kleur blauw)

Ligging: gebied tussen polen en poolcirkels

Lengte dag/nacht:

Culminatiehoogte:

Bijzonder kenmerk:

Intermediaire gordel (arceer groen)

Ligging: gebied tussen poolcirkels en keerkringen

Lengte dag/nacht:

Culminatiehoogte:

Bijzonder kenmerk: 4.25 temperatuurgordels

4.5.4 Culminatiehoogte berekenen

Culminatiehoogte = hoogste stand van de zon Hoe berekenen we de culminatiehoogte van een plaats?

Culminatiehoogte van een plaats = 90° min de afstand van die plaats tot de plaats waar de zon loodrecht in valt.

1 Bij ons op 51°N op 21/3: op 21/6: op 23/9: op 22/12:

2 h (16°S) op 22/12 h = h (73°S) op 21/3 h = h (27°N) op 21/6 h = h (64°N) op 22/12 h = h (27°S) op 22/12 h =

culminatiehoogte

4.6 Beknopte samenvatting

1. In de loop van het jaar staat de zon niet altijd even hoog boven de horizon. Dit heeft alles te maken met de baan van de aarde om de zon en de stand van de aardas.

2. De aarde volgt een ellipsvormige baan rond de zon, waardoor de afstand tussen de aarde en de zon gedurende het jaar verandert. In de zomer bevindt de aarde zich het verst van de zon, in het zogeheten aphelium. In de winter is de aarde juist het dichtst bij de zon, in het perihelium.

Eén omwenteling van de aarde om de zon duurt een jaar en vormt de basis van onze kalender. Dit jaar is echter niet precies 365 dagen maar 365 dagen, 5 uur, 48 minuten en 45,2 seconden. Omdat deze extra tijd elk jaar optelt, wordt dit gecorrigeerd met een schrikkeldag. Een jaar waarin deze extra dag aan februari wordt toegevoegd, heet een schrikkeljaar en telt 366 dagen.

De aardas staat schuin ten opzichte van het eclipticavlak en blijft tijdens de omwenteling om de zon evenwijdig aan zichzelf. Hierdoor is het noordelijk en zuidelijk halfrond afwisselend meer naar de zon gericht. Dit veroorzaakt veranderingen in de zonnehoogte, de lengte van de dag en de nacht, en vormt de basis voor onze seizoenen.

Op 21 maart en 23 september staan de zonnestralen loodrecht op de evenaar. Op deze dagen, bekend als de lentenachtevening en herfstnachtevening, is de dag overal op aarde even lang als de nacht. De culminatiehoogte van de zon is dan op de evenaar 90°.

Op 21 juni vallen de zonnestralen loodrecht op de Kreeftskeerkring (23°27’ N.B.). Dit is de zomerzonnewende op het noordelijk halfrond. De dagen zijn hier langer dan de nachten en binnen de noordpoolcirkel is het 24 uur licht: pooldag. Tegelijkertijd is het op het zuidelijk halfrond winter, met kortere dagen en langere nachten. Binnen de zuidpoolcirkel is het dan 24 uur donker: poolnacht.

Op 22 december vallen de zonnestralen loodrecht op de Steenbokskeerkring (23°27’ Z.B.). Dit markeert de winterzonnewende op het noordelijk halfrond, waar de dagen korter zijn dan de nachten. Binnen de noordpoolcirkel is het dan 24 uur nacht: poolnacht. Op het zuidelijk halfrond zijn de dagen juist langer en heerst er zomer. Binnen de zuidpoolcirkel is het 24 uur licht: pooldag.

3. De hoogte van de zon aan de hemel hangt af van de breedteligging en beïnvloedt rechtstreeks de temperatuur. Op basis van de breedteligging kunnen we de aarde indelen in drie temperatuurgordels, hoewel ook andere factoren een rol spelen bij het bepalen van de temperatuur.

• Intertropen: hier, tussen de keerkringen, bereikt de zon haar hoogste culminatiehoogte.

• Intermediaire gordel: in deze zone is de culminatiehoogte van de zon gemiddeld tot laag, en kennen we een cyclus van vier seizoenen.

• Polaire gordel: tussen de poolcirkels en de polen is de culminatiehoogte van de zon zeer laag. Dit gebied kent bijzondere verschijnselen zoals de pooldag en de poolnacht.

4. We berekenen zelf de culminatiehoogte van de zon voor verschillende momenten in het jaar en op diverse breedtegraden.

4.7 Begrippenlijst

de beweging van de zon en van de sterren.

de beweging van de aarde om haar eigen denkbeeldige as in één etmaal.

het is de tijd die wordt bepaald door de schijnbare beweging van de zon. De zonnetijd verschilt van plaats tot plaats, omdat hij afhankelijk is van de geografische lengtegraad.

middaglijnen

de gestandaardiseerde tijd binnen een bepaalde tijdzone. De zonetijd houdt geen rekening met de exacte stand van de zon op een specifieke locatie.

de datumgrens ligt tegenover de nulmeridiaan op de 180°-meridiaan. Om praktische, politieke en toeristische redenen ligt de datumgrens niet altijd exact op deze meridiaan. Bij het overschrijden van de datumgrens ga je een dag vooruit of een dag achteruit.

tijdens de laatste nacht van zaterdag op zondag in maart wordt de klok één uur vooruit gezet ten opzichte van de tijdzone.

tijdens de laatste nacht van zaterdag op zondag in oktober wordt de klok weer één uur achteruit gezet zodat we de afgesproken zonetijd bekomen.

de omwenteling van de aarde om de zon in 365 dagen 5 uur 48 minuten en 45,2 seconden.

omdat de omwenteling van de aarde om de zon meer dan 365 dagen bedraagt, werd er om de vier jaar een extra dag toegevoegd aan de maand februari. Een jaar met een extra schrikkeldag noemen we een schrikkeljaar.

het denkbeeldig geometrische vlak waarbinnen de aarde haar baan om de zon beschrijft.

is het punt van de aarde dat het dichtst bij de zon gelegen is wanneer de aarde haar omwenteling op haar baan om de zon aflegt.

is het punt van de aarde dat het verst bij de zon gelegen is wanneer de aarde haar omwenteling op haar baan om de zon aflegt.

de culminatiehoogte is het hoogste punt dat de zon bereikt op haar dagboog op het middaguur. De culminatiehoogte wordt bepaald door de breedteligging.

De maan 5

5.1 Kenmerken

Alle planeten in ons zonnestelsel, behalve Mercurius en Venus, hebben één of meerdere manen. Ook de aarde heeft een maan die in een ellipsvormige baan om onze planeet draait. Een maan is een natuurlijke satelliet, ontstaan als gevolg van een botsing tussen de aarde en de planeet Theia. Bij deze botsing werden brokstukken uitgestoten waaruit langzaam de maan werd gevormd. Onze bolvormige maan bevindt zich op gemiddeld 384.400 km van de aarde.

1 Noteer op de juiste plaats de fasen van de vorming van de maan. Kies uit: schijf van puin en stof - inslag - jonge aarde - de maan en de aarde

5.1 de vorming van de maan

5.2 het maanlandschap bezaaid met grote en kleine kraters

De maan is al eeuwenlang een object van studie, zowel met telescopen als via maanmissies. Tussen 1966 en 1976 brachten maanreizen belangrijke inzichten. Sinds 2013 is de interesse om terug te keren naar de maan, vooral vanuit de VS en China, sterk gegroeid. Het maanoppervlak is bezaaid met kraters en lavavelden. De kraters zijn ontstaan door meteorieten die, zonder een beschermende atmosfeer, met volle kracht insloegen. De lavavelden, ook wel ‘zeeën’ genoemd, zijn overblijfselen van oude vulkanische activiteit. Dit landschap, dat nauwelijks erosie kent, biedt een goed bewaarde kijk in het verleden.

Met een diameter die 3,7 keer kleiner is dan die van de aarde en een massa van slechts 1/81 van de aarde, heeft de maan een zwaartekracht die zes keer zwakker is. Hierdoor kon er geen atmosfeer ontstaan, wat leven onmogelijk maakt en leidt tot extreme temperatuurverschillen van wel 300 °C tussen de beschenen en de niet beschenen kant.

De maan draait om de aarde en ook om haar eigen denkbeeldige as. De rotatieperiode van de maan duurt 27dagen 7 uur en 44 minuten of afgerond 27,3 dagen. De rotatiezin (in tegenwijzerzin) is dezelfde als deze van de aarde. Haar rotatieperiode, de tijd die ze nodig heeft om één keer om haar eigen as te draaien, is gelijk aan haar omlooptijd rond de aarde. Dit zorgt ervoor dat we steeds dezelfde helft van

de maan zien en dus is de achterkant voor ons niet zichtbaar. In 2019 zette China, als eerste en tot nu toe enige land, de ruimtesonde ‘Chang’e 4’op de achterzijde van de maan. Dit is een zeer moeilijke opdracht omdat er geen directe verbinding is tussen het vaartuig en de vluchtleiding omdat de maan er tussenin staat. In juni 2024 herhaalde China deze landing om gesteenten en bodemmonsters op te halen en naar de aarde te brengen voor verder onderzoek.

Bron: https://www.planetary.org/space-images/change-4-mission-profile

5.3 Chang’e-4, communiceren met de achterkant van de maan

5.2 Gevolgen

5.2.1 De schijngestalten van de maan

De zon belicht telkens een halve bolvorm van de maan. Vanop de aarde kunnen we het belichte gedeelte van de maan zien. Afhankelijk van de positie van de maan ten opzichte van de aarde en de zon kunnen we de maan volledig, gedeeltelijk of zelfs helemaal niet zien. Dit noemen we de schijngestalten van de maan of de maanfasen. Deze cyclus herhaalt zich om de 29 dagen 12 uur en 44 minuten 2,8 seconden of afgerond 29,5 dagen.

De vier belangrijkste fasen zijn:

• Nieuwe maan: De maan staat tussen de aarde en de zon. De belichte kant is niet zichtbaar vanaf de aarde, waardoor de maan onzichtbaar is.

• Eerste kwartier: Een kwart van de maan is zichtbaar. Op het noordelijk halfrond vormt het belichte deel de letter ‘p’ van premier (eerste).

• Volle maan: De aarde bevindt zich tussen de zon en de maan, waardoor de volledige belichte kant zichtbaar is als een ronde schijf.

• Laatste kwartier: Het zichtbare deel krimpt tot de helft. Het belichte deel vormt de letter ‘d’ van dernier (laatste).

Met het ezelsbruggetje (‘premier’ en ‘dernier’) kan je gemakkelijk onderscheiden of je met het eerste dan wel met het laatste kwartier van de maanfase op het noordelijk halfrond te maken hebt. En je kent meteen ook de voorgaande en daaropvolgende schijngestalte van de maan.

1 Noteer op de juiste plaats de fase van de maan.

Kies uit: laatste kwartier - volle maan - nieuwe maan - wassende maan - krimpende maan - eerste kwartier

5.4 de schijngestalten van de maan

2 Noteer op de juiste plaats de fase van de maan.

Kies uit: laatste kwartier - volle maan - nieuwe maan - wassende maan - krimpende maan - eerste kwartier

5.5 De schijngestalten van de maan vanop de aarde gezien

5.2.2 De aantrekkingskracht van de maan zorgt voor de getijdenwerking

Iedereen die wel eens aan de kust is geweest, heeft het fascinerende schouwspel van hoog- en laagwater kunnen waarnemen. Deze getijden worden veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de maan, met ondersteuning van de zon.

Planeten oefenen een wederzijdse aantrekkingskracht uit op elkaar. Omdat de maan relatief dicht bij de aarde staat, is haar invloed op de watermassa’s duidelijk merkbaar. De oceanen en zeeën die zich het dichtst bij de maan bevinden, worden sterker aangetrokken door de zwaartekracht van de maan dan door die van de aarde. Dit fenomeen noemen we hoogtij of vloed. Aan de andere kant van de aarde ontstaat tegelijkertijd ook hoogtij. Hier is het de werking van centrifugale krachten – als gevolg van de omloopbeweging van de aarde en maan – die ervoor zorgt dat het water minder sterk wordt aangetrokken door de aarde.

Op aarde zijn er altijd twee gebieden met hoogtij (vloed) en twee met laagtij (eb). Wanneer het water zich tijdens hoogtij ophoopt, wordt het uit omliggende gebieden weggetrokken, wat daar leidt tot laagtij. Hoogtij en laagtij wisselen elkaar tweemaal per etmaal af in een cyclus van 24 uur en 50 minuten. Deze

periode komt overeen met de tijd die de maan nodig heeft om opnieuw op exact dezelfde positie ten opzichte van een bepaalde plek op aarde te staan. Hoewel de maan de belangrijkste invloed heeft op de getijden, speelt de zon ook een rol, zij het in mindere mate door de grotere afstand tot de aarde. De zwaartekracht van de zon kan de getijdenwerking versterken of verzwakken, afhankelijk van de positie van de aarde, de maan en de zon:

• Springtij: Bij volle maan en nieuwe maan staan de aarde, de maan en de zon bijna op één lijn. Hierdoor werken de zwaartekrachten van de maan en de zon samen, wat resulteert in een hogere vloed en een lagere eb dan normaal.

• Doodtij: Bij het eerste en het laatste kwartier van de maan staan de krachten haaks op elkaar, waardoor de getijden minder uitgesproken zijn.

De getijden hebben een directe impact op de mens. Ze bepalen bijvoorbeeld de toegankelijkheid van havens en de bevaarbaarheid van rivieren. In sommige gebieden, zoals de Bay of Fundy in Canada, zijn de getijden extreem met een verschil van wel 16 meter tussen eb en vloed. Elders, zoals in de Middellandse Zee, zijn de verschillen nauwelijks merkbaar. Daarnaast wordt op sommige plekken elektriciteit opgewekt door getijdencentrales, die gebruikmaken van de grote verschillen tussen eb en vloed.

1 Vul in de vakken de juiste benamingen in. Kies uit: laag water - volle maan - doodtij - laatste kwartierspringtij - nieuwe maan - eerste kwartier - hoog water

de getijdenwerking in de Bay of Fundy (The Flowerpot, Hopewell

5.2.3 De bewegingen van de maan leiden tot eclipsen

De bewegingen van de maan zorgen voor indrukwekkende verschijnselen zoals zons- en maansverduisteringen. Deze zogenaamde eclipsen ontstaan wanneer de zon, de aarde en de maan zich in een perfecte lijn bevinden.

Zonsverduistering

Een zonsverduistering treedt op wanneer de maan precies tussen de aarde en de zon staat, waardoor het zonlicht gedeeltelijk of volledig wordt geblokkeerd. Dit kan alleen tijdens de fase van nieuwe maan. Bij een totale zonsverduistering bedekt de maan de zon volledig, wat resulteert in een kortstondige duisternis overdag in een smalle strook op aarde. Tijdens dit fenomeen kun je soms de corona, de buitenste laag van de zon, als een witte gloed zien oplichten.

1 Benoem op de afbeelding met de zonsverduistering de cijfers 1, 2 en 3

Kies uit: volledige zoneclips - geen zoneclips- gedeeltelijke zoneclips

5.8 zonsverduistering

1 2 3

2 Zoek op en noteer wanneer in België de volgende volledige zonsverduistering waarneembaar is:

5.9 verschillende sequenties bij een zoneclips (in Exmouth Australië) op 24 april 2023

3 Duid op de foto de afbeelding aan

a met een volledige zoneclips met zichtbare corona

b de diamantring (De diamantring is zichtbaar op het laatste moment voorafgaand aan en het eerste moment na afloop van een totale zonsverduistering.)

Maansverduistering

Een maansverduistering ontstaat wanneer de aarde tussen de zon en de maan staat en de schaduw van de aarde op de maan valt. Dit kan alleen tijdens volle maan. Vanop aarde kunnen we een volledige of een gedeeltelijke maansverduistering waarnemen. In tegenstelling tot zonsverduisteringen zijn maansverduisteringen over een veel groter gebied op aarde zichtbaar. De schaduw van de aarde is namelijk veel groter dan die van de maan. Bovendien duren de maansverduisteringen doorgaans langer, soms zelfs enkele uren.

5.10 maansverduistering

4 Benoem op de afbeelding met de maansverduistering de cijfers 1 en 2. Kies uit: bijschaduw of kernschaduw

5 Zoek op en noteer wanneer in België de volgende volledige maansverduistering waarneembaar is:

5.11 verschillende sequenties bij een maansverduistering

5.3 Beknopte samenvatting

1. De aarde is een van de planeten in ons zonnestelsel met een natuurlijke satelliet: de maan. Deze ontstond na een botsing tussen de aarde en de verdwenen planeet Theia. De maan bevindt zich op 384.400 km van de aarde, heeft een diameter die 3,7 keer kleiner is dan die van de aarde, en een zwaartekracht die zes keer minder sterk is. In 27,3 dagen draait de maan om haar as, in dezelfde richting als de aarde, waardoor we altijd dezelfde kant van de maan zien. De maan wordt al decennia bestudeerd, zowel vanaf de aarde, vanuit de ruimte als via maanmissies.

2. Door de bewegingen van de maan veranderen de onderlinge posities van de zon, aarde en maan. Hierdoor zien we verschillende fasen: nieuwe maan, eerste kwartier, volle maan en laatste kwartier. De maan oefent een aantrekkingskracht uit op de oceanen, wat leidt tot eb en vloed. Wanneer de zon samenwerkt met de maan, ontstaat springtij, waarbij het getij versterkt wordt. Als de zon de invloed van de maan vermindert, spreken we van doodtij. Deze getijdenwerking beïnvloedt de toegankelijkheid van havens en de bevaarbaarheid van getijgevoelige rivieren. Als de zon, de aarde en de maan op één lijn staan, ontstaat een maansverduistering. Wanneer de maan tussen de zon en de aarde schuift, spreken we van een zonsverduistering of zoneclips. Maansverduisteringen komen vaker voor en duren langer dan zonsverduisteringen.

5.4 Begrippenlijst

de natuurlijke satelliet van de aarde, een hemellichaam dat om de aarde draait en zichtbaar is als verschillende fasen aan de nachtelijke hemel.

een ronde inzinking op het maanoppervlak, meestal ontstaan door inslagen van meteorieten.

zijn donkere, uitgestrekte vlaktes van gestolde lava, vroeger voor oceanen gehouden maar volledig droog.

de tijd die de maan nodig heeft om één keer om haar as te draaien in ongeveer 27,3 dagen.

de tijd die de maan nodig heeft om één keer rond de aarde te draaien in ongeveer 27,3 dagen.

de maanfase waarbij de maan tussen de aarde en de zon staat en het verlichte deel niet zichtbaar is vanaf de aarde.

de maanfase waarin de helft van de maan verlicht is en we vanaf de aarde het rechterdeel zien.

de maanfase waarbij de hele, van de aarde zichtbare kant van de maan volledig verlicht is door de zon.

de maanfase waarbij de helft van de maan verlicht is en we vanaf de aarde het linkerdeel zien.

de periode waarbij het verlichte deel van de maan toeneemt tussen nieuwe maan en volle maan.

de periode waarbij het verlichte deel van de maan afneemt tussen volle maan en nieuwe maan.

hoogtij; het stijgen van het zeewaterpeil langs de kust door de aantrekkingskracht van de maan en de zon.

laagtij; het dalen van het zeewaterpeil langs de kust wanneer het water zich van het land terugtrekt.

extra hoog water bij vloed, ontstaan wanneer zon en maan op één lijn staan en samen hun aantrekkingskracht op de aarde uitoefenen.

het verschijnsel waarbij het verschil tussen hoogwater en laagwater minimaal is, doordat de aantrekkingskrachten van zon en maan elkaar deels tegenwerken.

zoneclips; het verschijnsel waarbij de maan (gedeeltelijk of volledig) voor de zon schuift en het zonlicht op de aarde blokkeert.

het verschijnsel waarbij de aarde tussen de zon en de maan staat en haar schaduw op de maan valt.

Ontstaan en evolutie van de sferen op aarde 6

6.1 De sferen op aarde

De voorbije jaren leerden we al dat de aarde een systeem is dat bestaat uit vier sferen: land, lucht, water en organismen

Stel, je wandelt in een landschap: een park, een tuin, een straat met bomen … en je observeert.

Wat merk je op? Wat gebeurt er? Wat verandert er?

Elk object van onze waarneming hoort bij één van de sferen.

Vb. ‘boom’ bij de sfeer ’organismen’, ’vijver’ bij de sfeer ’water’

Vertrekkend van een waarneming stellen we wisselwerkingen tussen de sferen vast.

Vb. een boom - heeft bodem nodig om zich te hechten en te voeden (mineralen)

- heeft CO2 uit de lucht nodig voor de fotosynthese

- geeft O2 af aan de lucht

- heeft water nodig voor voeding en transport

We kunnen dit schematisch voorstellen en de verschillende relaties met verbindingspijlen weergeven.

invloed v. doordringbaarheid

Het ecosysteem aarde, met als externe energiebron de zon, bestaat uit verschillende subsystemen of sferen: geosfeer, atmosfeer, hydrosfeer en biosfeer.

Alle systemen zijn met elkaar verbonden en hebben een invloed op elkaar. Een systeem bestaat niet op zichzelf.

atmosfeer (lucht, klimaat)

ecosysteem aarde zon

biosfeer

geosfeer (bodem, ondergrond, atmosfeer)

hydrosfeer (water, oceaan)

6.2 Ontstaan van de geosfeer

1 Hoe is onze unieke planeet ontstaan?

13,8 mld jaar geleden: oerknal of 5 mld jaar geleden: ontstaan van de Zon

De kleine stofdeeltjes, restanten van de gas- en stofwolk waaruit de zon gevormd werd, klonterden samen tot steeds grotere brokken. Zo ontstonden de planeten en ook de planeet aarde.

4,8 mld jaar geleden:

De planeet aarde is al één vaste massa, maar het zal nog lang duren voor ze een bewoonbare planeet wordt (t°>1100 °C). De eerste miljard

jaren is de aarde .

4,5 mld jaar geleden:

De planeet Theia,

Uit de rondvliegende brokstukken .

Een dag op de aarde duurt dan 3u. (Door de nabijheid van de maan heeft de aarde een hoge rotatiesnelheid.)

De ruimtetemperatuur daalt tot –240 °C.

De buitenlaag van de aarde en

De lava (t° ±76 °C) en vormt . Binnen in de aarde is het nog steeds heet. Deze interne warmte van de aarde is nog altijd aanwezig.

3,9 mld jaar geleden:

De aarde wordt bestookt door . In deze inslaande zitten kristallen die bevatten.

Er woeden stormen in de oceaan ten gevolge van de snelle .

3,8 mld jaar geleden:

De maan verwijdert zich verder van de aarde. De rotatiesnelheid van de aarde neemt af, een dag op aarde duurt dan 6 uur.

Door ontstaan .

De atmosfeer is heel giftig en heet.

Een nieuwe meteorietenregen brengt nog meer water naar de aarde.

Als de meteorieten oplossen, komen er ook zuren vrij.

Op de bodem van de oceaan ontstaan ’black smokers’, die uitspuwen.

De oceaan is een chemische soep.

Hieruit ontstaan

Het zijn de eerste .

Dit is een belangrijke stap in de ontwikkeling van het leven op onze planeet.

3,5 mld jaar geleden: stromatolieten ontstaan op de oceaanbodem; het zijn kolonies van . Deze doen aan fotosynthese; dit betekent dat ze zijn.

Er ontstaat .

2,5 mld jaar geleden: De samenstelling van de atmosfeer verandert. Er zijn twee protocontinenten: Ur en Archeia.

1,5 mld jaar geleden: het aandeel continentale korst op aarde neemt in grote mate toe (70% van de huidige korst).

De aarde draait langzamer: de dag duurt 16 uur.

De aardkorst .

1 mld jaar geleden:

De verschillende reeds gevormde continenten versmelten en vormen één supercontinent: Rodinia. (t°±30 °C)

6.3 Ontstaan van de atmosfeer

De aarde is omgeven door de atmosfeer of dampkring: een laag die samengesteld is uit verschillende gassen.

Welk gas in onze atmosfeer maakt leven mogelijk?

De aardse atmosfeer is uniek in het zonnestelsel én in het heelal.

Hoe is de unieke atmosfeer rond onze aarde ontstaan?

1 De primaire aardatmosfeer ( ±4,5 miljard jaar geleden)

6.1 de primaire aardatmosfeer

De primaire atmosfeer bestaat uit waterstof en helium.

Door de kleine massa van deze gassen, de hoge temperatuur op aarde en de rotatie van de aarde, ontsnappen deze gassen in de ruimte.

2 De secundaire aardatmosfeer ( ±3,5 miljard jaar geleden)

H2: He:

N2: CO2: CH4: H2O:

6.2 de secundaire aardatmosfeer

1 De aarde koelt af. Dit gaat gepaard met hevige vulkanische activiteit waarbij de vloeibare en waterrijke gesteenten ontgassen. Bij die ontgassing komen volgende gassen vrij: , , , , ,

2 Van deze gassen ontsnappen: en aan de atmosfeer, , en blijven in de atmosfeer.

3 koelt af en vormt .

4 De oceanen en het afgekoelde gesteente nemen grote hoeveelheden koolstofdioxide op. Op ondiepe oceaansbodems wordt geproduceerd door .

O2, geproduceerd door de cyanobacteriën, werd vastgelegd door te reageren met het opgeloste ijzer in de oceaan. Dit ijzer vormde een neerslag van ijzeroxide.

Toen het opgeloste ijzer uitgeput geraakte kwam er extra zuurstof in de atmosfeer. De primitieve anaerobe bacteriën stierven massaal. Men spreekt dan ook van een zuurstofcrisis. (2,2 mld jaar geleden)

3 Ontstaan van de ozonlaag. ( ±2 mld jaar geleden)

Zodra het zuurstofgehalte steeg tot 2% kon in de hogere atmosfeer, op ongeveer 20 km, onder invloed van UV-stralen, ozon ontstaan.

Ozon (O3) is een gasmolecule die bestaat uit 3 zuurstofatomen (O). Een zuurstofmolecule (O2) bestaat uit 2 zuurstofatomen. = O = 1 atoom zuurstof

Onder invloed van de UV-stralen splitst de zuurtofmolecule () in twee atomen zuurstof ( + ).

Deze vrije zuurstofatomen binden zich aan zuurstofmoleculen () en vormen ozon ().

Ozon ( ) neemt de UV-stralen op en zet deze om in warmte.

Hierbij wordt de ozonmolecule ( ) opgesplitst in een vrij zuurstofatoom ( ) en een zuurstofmolecule ( ). Met deze zuurstofmoleculen kan het hele proces opnieuw starten.

Een groot gedeelte van de UV-stralen wordt zo omgezet in warmte en kan de aarde niet meer bereiken.

5 Waarom zijn UV-stralen schadelijk?

6 Wat zou er gebeuren zonder de ozonlaag?

Toen 800 miljoen jaar geleden het CO2-gehalte in de atmosfeer sterk daalde en de broeikaswerking wegviel raakte heel de aarde bedekt met ijs = sneeuwbalaarde

6.4 Ontstaan van de hydrosfeer

6.4.1 Hoe kwam het water op de aarde?

Aardse oorsprong

Bij de vorming van de aarde uit een wolk van en zijn er in de stofdeeltjes al waterpartikels aanwezig.

De afkoeling van de aarde en het ontstaan van de korst gaan gepaard met hevig vulkanisme waarbij water vanuit de aarde naar de oppervlakte gebracht wordt

( ). Dit gebeurde gedurende honderden miljoenen jaren.

De koudere atmosfeer koelt de waterdamp af en deze gaat

Zo ontstaat de . 4,4 mld jaar geleden was er al een oceaan.

De temperatuur van het oceaanwater lag tussen 50 °C en 90 °C.

Buitenaardse oorsprong

4 mld jaar geleden: ‘groot bombardement’: en inslaande brokstukken, , bevatten onder andere water en blijven de aarde gedurende miljoenen jaren bestoken. Dit water komt bij vulkanische activiteit aan de oppervlakte.

6.4.2 Hoe houdt de aarde het water vast?

Aan welke voorwaarden moet voldaan worden om water in vloeibare toestand te houden?

a Temperatuur:

b Druk:

c Verklaar hoe de aarde aan deze noodzakelijke voorwaarden voldoet.

d Heb je enig idee hoe oud het water is dat in een flesje zit? � 13,8 mld jaar � 4,5 mld � jaar 4 mld jaar � 3,5 mld jaar

6.5 Ontstaan van de biosfeer

De biosfeer is de leefomgeving met alle levende organismen op onze planeet aarde.

Tot bewijs van het tegendeel is de aarde de enige plaats in het heelal waar het leven zich in al zijn verscheidenheid heeft ontwikkeld.

In zijn evolutietheorie stelt Darwin (1859) dat alle leven zich ontwikkelde vanuit één levende cel. Maar waar komt deze cel vandaan?

Waar ligt de oorsprong van het leven? Deze vraag boeit de mensheid al sinds de oudheid maar blijft tot op het heden onopgelost. Hierdoor blijven er meerdere theorieën en veronderstellingen bestaan.

6.5.1 Abiogenese: ontstaan uit niet-levende materie

Wat weten we over de toestand van de aarde?

De aarde werd mld jaar geleden gevormd. In Australië werden fossielen van bacteriën gevonden die 3,4 mld jaar oud zijn. Na het ontstaan van de aarde duurde het nog mld jaar voor de eerste levensvorm ontstond. In de geologie is dit een korte / lange tijdspanne. Op de aarde waren er al oceanen aanwezig die gevormd werden uit

De oeratmosfeer van de aarde bestaat uit is nog niet aanwezig. Er is een intense energie van bliksem en vulkanen.

Sydney Fox, een Amerikaanse wetenschapper, kweekte in 1993 protocellen (of protobiont) (samenvoeging van organische moleculen omgeven door een membraan), voorlopers van prokaryote cellen (cel zonder celkern). In 2003 kweekte wetenschappers op de Harvard universiteit protocellen op klei.

Verder onderzoek leidde tot volgende hypothesen:

• protocellen kunnen ontstaan in de nabijheid van heetwaterbronnen (black smokers) op de oceaanbodem.

• protocellen zijn nog geen levende wezens maar de experimenten laten zien dat op leven lijkend gedrag mogelijk kan ontstaan door fysisch-chemische processen in de oersoep en oeratmosfeer van de aarde.

Evolutie van de levende cellen.

• De protocellen of prokaryoten ontstaan op de bodem van de oceaan. Hier is geen , het zijn dus anaërobe bacteriën. De eerste eenvoudige levenscellen waren waarschijnlijk heterotroof

Zij haalden hun voedingsstoffen uit de . Wanneer deze cellen in aantal toenemen is er ook meer nodig. Dit leidde vervolgens tot een . Hierdoor werden heterotrofe cellen verplicht autotroof te worden.

Dit gebeurde 3,5 mld jaar geleden

• Later gaan de cyanobacteriën aan fotosynthese doen doordat ze zich dichter bij de oppervlakte van de oceanen bevinden en daar is aanwezig.

• 2,7 mld jaar geleden evolueren de prokaryoten naar eukaryoten (cellen mét kern-protozoa). In de kern zit het genetisch materiaal. In de oceanen komen allerlei cellen samen: grote en kleine, aerobe en anaerobe. Hierdoor ontstaat er een samenwerking, de ene produceert O2, de andere heeft O2 nodig. De grote cel sloot soms de kleine in en nam die op; zo ontstonden er cellen met bladgroenkorrels. De cellen werden groter en ingewikkelder, er vormden zich verschillende soorten: dierlijke– en plantaardige cellen.

• 0,8 mld jaar geleden werden de cyanobacteriën blauwwieren die in kolonies leefden en sedimentdeeltjes - meestal kalk - vasthielden. Zo vormden zich de stromatolieten.

• 0,6 mld jaar geleden

Doordat er steeds meer O2 in de atmosfeer werd gebracht door de fotosynthese is er al een ozonlaag. Deze vormt een scherm tegen de gevaarlijke UV-straling. Zuurstof en ozon maken leven op het land mogelijk in opeenvolgende stappen van de evolutie.

• 530-490 mlj jaar geleden vindt er in minder dan 40 miljoen jaar een grote sprong voorwaarts plaats in de ontwikkeling van de verschillende stammen in het dierenrijk = Cambrische explosie (in het geologisch tijdvak Cambrium).

6.5.2 Buitenaards leven?

FEITEN:

- In Australië viel in 1969 een meteoriet. Op de brokstukken bevonden zich aminozuren, de bouwstenen van het leven op aarde.

- In 2014 kwam de ruimtesonde Rosetta aan bij een komeet. De komeetlander ontdekte op de komeet aminozuren.

Het kan zijn dat aminozuren in de ruimte gevormd worden en met meteorieten meekwamen naar de aarde.

Wat betekent dit voor het ruimteonderzoek?

6.6

De geologische tijdschaal: eerste kennismaking

Het is erg moeilijk in te schatten hoe oud de aarde eigenlijk is.

De ‘compressie’ (samendruk), die door Don I. Eicher in zijn boek Geologic Time (1976) werd gebruikt, maakt het voor ons misschien duidelijker, namelijk binnen een tijdsbestek van één jaar.

De aarde is ongeveer 4,6 miljard jaar oud. Dat is een onvoorstelbaar lange tijd. Om deze enorme periode begrijpelijk te maken, gebruiken wetenschappers de geologische tijdschaal. Die deelt de geschiedenis van de aarde op in verschillende tijdvakken, die elk miljoenen tot zelfs honderden miljoenen jaren kunnen beslaan.

De geologische tijdschaal begint bij het ontstaan van de aarde, zo’n 4,6 miljard jaar geleden. In die periode was de aarde nog een hete bol van lava en gas. Maar al snel begon de aarde af te koelen. Dat leidde tot het ontstaan van de hydrosfeer: de eerste oceanen en waterlagen vormden zich door de condensatie van waterdamp.

Rond 3,8 miljard tot 4 miljard jaar geleden ontstonden de eerste eenvoudige levensvormen in de oceanen: bacteriën en andere micro-organismen. Hiermee begon de biosfeer – alles wat leeft op aarde. In de loop van miljoenen jaren evolueerde het leven. Eenvoudige cellen werden complexer, en op een gegeven moment verschenen ook planten en dieren en kwam uiteindelijk ook de mens.

De geologische tijdschaal (bekijk zeker het overzicht op het einde van dit hoofdstuk ‘Belangrijke gebeurtenissen op de geologische tijdschaal’!) laat zien wanneer belangrijke gebeurtenissen plaatsvonden zoals:

• het ontstaan van de eerste eencellige organismen,

• het verschijnen van vissen, amfibieën en dinosauriërs,

• het uitsterven van soorten,

• het ontstaan van de mens

20 seconden voor middernacht: eerste mensen

22u50 - 23u40: dinosauriërs

22u00: eerste landdieren

ca. 21u15: Cambrische explosie

Ga: miljard jaar

Ma: miljoen jaar

6.3 geschiedenis van de aarde

0u00: vorming van de aarde

Mensen

Zoogdieren

Landplanten

Dieren

Meercelligen

Eukaryoten

Prokaryoten

0u08: vorming van de Maan

ca. 12u00: atmosfeer gaat zuurstof bevatten

Om de 4,6 miljard jaar lange geschiedenis van de aarde te visualiseren wordt gebruikt gemaakt van een 24-urige klok. De aarde start haar levensloop om middernacht. Het eerste leven ontstaat rond 3.15 uur. Rond 12 uur ‘s middags wordt de atmosfeer zuurstofrijk en om 16 uur verschijnen de eerste zeedieren. Om 22 uur verovert het leven het land. De dinosauriërs sterven om 23.40 uur uit. De eerste mensen verschijnen pas op aarde op slechts 20 seconden voor middernacht!

Benoem op de buitencirkel:

Ontstaan van oceanen:

Ontstaan van leven:

6.7 Beknopte samenvatting

1. De aarde is veel meer dan een bol in de ruimte – het is een levend, dynamisch systeem waarin verschillende ‘sferen’ met elkaar in wisselwerking staan. Deze vier sferen – de geosfeer (bodem en gesteente), de atmosfeer (lucht), de hydrosfeer (water) en de biosfeer (leven) – beïnvloeden elkaar voortdurend. Denk bijvoorbeeld aan een boom: die groeit niet zomaar, maar heeft lucht, water en bodem nodig om te kunnen bestaan. Alles is verbonden met elkaar.

2. Het verhaal van onze planeet begint 13,8 miljard jaar geleden met de oerknal. Pas veel later, zo’n 4,6 miljard jaar geleden, ontstond de aarde uit een ronddraaiende wolk van gas en stof, overblijfselen van een ontplofte ster. Na een botsing met de planeet Theia, een half miljard jaar later, werd ook de maan gevormd. In die begintijd was de aarde nog een gloeiendhete bol. Naarmate de planeet afkoelde, ontstond een harde korst aan de buitenkant – de basis van de geosfeer. Water kwam niet alleen van binnenuit de aarde via vulkanen, maar ook van buitenaf, via meteorieten, die ijs bevatten.

3. De eerste atmosfeer van de aarde bestond vooral uit waterstof en helium, maar deze lichte gassen ontsnapten al snel naar de ruimte. Later ontwikkelde zich een nieuwe atmosfeer vol koolstofdioxide, methaan, waterdamp en stikstof; een giftig mengsel in vergelijking met wat we vandaag kennen. Het duurde miljoenen jaren voordat bepaalde bacteriën, zoals cyanobacteriën, zuurstof begonnen te produceren via fotosynthese. Deze zuurstof leidde niet alleen tot het ontstaan van ademlucht, maar ook tot de vorming van een beschermende ozonlaag die het leven op het land mogelijk maakte.

4. Water is essentieel voor leven en kwam op aarde terecht via twee bronnen: van binnenuit de aarde en van buitenaf via meteorieten. Bij het afkoelen van de jonge aarde ontstond hevige vulkanische activiteit. Hierbij werd veel waterdamp uitgestoten, die in de afkoelende atmosfeer condenseerde tot vloeibaar water. Zo ontstonden de eerste oceanen, vermoedelijk al 4,4 miljard jaar geleden. Tegelijkertijd bombardeerden meteorieten – vol waterijs – de aarde, wat bijdroeg aan de groei van de hydrosfeer. Dankzij de juiste afstand tot de zon en een voldoende dikke atmosfeer bleef het water behouden in vloeibare vorm, een cruciale voorwaarde voor leven.

5. De biosfeer omvat alle levende wezens op aarde en tot nu toe is onze planeet de enige plek in het heelal waarvan we weten dat leven zich er zo rijk heeft ontwikkeld. Volgens Darwin ontstond al het leven uit één enkele levende cel, maar waar die vandaan kwam blijft een mysterie. Eén theorie, abiogenese, stelt dat leven ontstond uit niet-levende stoffen – bijvoorbeeld in de zogenaamde ‘oersoep’ van de vroege oceanen of bij hete bronnen op de zeebodem. Uit eenvoudige protocellen evolueerden steeds complexere organismen: van anaerobe bacteriën naar autotrofe vormen die zelf energie produceerden. Cyanobacteriën speelden een sleutelrol in de zuurstofproductie en legden zo de basis voor verdere levensvormen. De evolutie versnelde later explosief – vooral tijdens het Cambrium, zo’n 530 miljoen jaar geleden - en leidde uiteindelijk tot planten, dieren en mensen.

6. Om het lange verhaal van onze planeet te begrijpen, gebruiken wetenschappers de geologische tijdschaal. Die verdeelt de geschiedenis van de aarde in tijdvakken met grote mijlpalen, zoals het ontstaan van de eerste oceanen, het opkomen en verdwijnen van dinosauriërs, en het verschijnen van de mens. Elke laag in de aardkorst vertelt een stukje van dat verhaal – een geschiedenis die nog steeds verder geschreven wordt.

6.8 Begrippenlijst

een planeet ter grootte van Mars die botst met de aarde en mee aan de basis ligt van het ontstaan van de maan.

organische verbindingen die fungeren als noodzakelijke bouwstenen van eiwitten die een cruciale rol spelen in bijna alle biologische processen (vb. opbouw en herstel van spieren en weefsels).

prokaryote organismen, ook wel blauwalgen of blauwwieren genoemd. Zij zijn in staat om via fotosynthese moleculaire zuurstof te produceren.

zijn sedimentaire gesteentes van biologische oorsprong. Micro-organismen (cyanobacteriën) vangen onder water tijdens hun groei en hun stofwisseling sediment op dat vervolgens neerslaat in dunne laagjes kalksteensediment.

organismen die CO 2 gebruiken als bron van koolstof voor hun cellen. Ze halen hun energie uit anorganische stoffen (stoffen die normaal gesproken geen koolstofatomen bevatten zoals mineralen, zouten,…) of zonlicht. De energie gebruiken ze om koolstofdioxide om te zetten in glucose, waarbij zuurstof wordt geproduceerd. Bijna alle planten zijn autotroof.

ze moeten andere organismen consumeren om aan suiker te komen zoals alle dieren en alle meercellige schimmels.

supercontinent dat bestond uit bijna alle continentale massa op aarde.

door een sterke toename aan zuurstof in de atmosfeer en de oceanen, sterven de anaerobe bacteriën. Crisis wordt hier dus niet begrepen als een tekort aan zuurstof, maar juist als een teveel aan zuurstof.

ultraviolet licht is een elektromagnetische straling die net niet kan worden waargenomen met het blote oog. Ultraviolette straling is gevaarlijk voor vele levende organismen zoals de mens. UV-straling kan leiden tot huidkanker.

ook protobiont; organische moleculen worden omgeven door een celmembraan.

cel zonder celkern

laat wetenschappers toe om de geschiedenis van de aarde op te delen in verschillende tijdvakken om een overzichtelijk geheel te krijgen.

6.9 De belangrijkste gebeurtenissen op de geologische tijdschaal

cambrische explosie

sneeuwbalaarde

eukarioten meercelligen

ontstaan van de maan meteoren inslag zuurstofcrisis

14°C drempeltemperatuur voor glaciatie massa-extinctie broeikastijd glaciatie gemiddelde globale temperatuur (niet op schaal)

ontstaan van de zon ontstaan van de aarde

exo– endoskelet landplanten warmbloedige zoogdieren Homo prokaryoten cyanobacteriën stromatolieten

70% continentale korst versmelting continenten

O2 in atmosfeer ozonlaag pro-continenten

zwarte schouwen en oersoep O2 —> ijzeroxiden neerslag aminozuren

eerste oceanen water van meteoren en vulkanen vulkanisme stormen: giftig, heet

primitieve leven

ARCHEÏCUM: antieke leven

Opbouw en samenstelling van geosfeer en atmosfeer 7

7.1 De geosfeer

7.1.1 De fysische opbouw

Fysische kenmerken

We kunnen de aarde vergelijken met een steenvrucht.

De aardkorst: de dunne schil waarop wij leven, werken, ondernemen.

De aardmantel: het vruchtvlees.

De aardkern: de steen.

De aardkorst is dus zeer dun in verhouding tot de rest van de aarde.

Hoe kennen we de inwendige structuur van de aarde?

De diepste boringen tot nu toe uitgevoerd in de aardkorst gaan tot ongeveer 12,3 km. diep op het Russische schiereiland Kola. De Chinezen willen in de toekomst dit project evenaren. Maar de straal van de aarde is 6371 km; met boringen lukt het dus niet. Hoe kunnen we dit dan toch te weten komen?

Bij een aardbeving registreren seismografen overal ter wereld de aardbevingsgolven.

Aan het verloop van deze seismische golven kan men zien dat de aarde uit verschillende lagen of schillen bestaat. Naargelang het type seismische golf en de snelheid ervan kan men de dikte van de laag en de samenstelling ervan vaststellen.

Golven die wel of niet door vloeistoffen gaan, leren dan weer iets over het vast of vloeibaar zijn van de lagen. Wanneer de snelheid van de golven plots toeneemt of afneemt spreken we van een discontinuïteit (zie verder)

Bij het ontstaan van de planeet zakten zwaardere elementen naar de kern en stegen de lichtere elementen naar de oppervlakte. Dit zorgde voor een verschil in dichtheid.

Al dit wetenschappelijk onderzoek leidde tot op heden tot de volgende voorstelling.

Continentale Korst / 30 - 65 km

korst (vast)

Oceanische Korst / 5 -15 km

Moho-discontinuïteit

500 °C - 1000 °C / 0 -100 km

1500 °C / 100 - 350/500 km

4000 °C / 2900 km

5900 °C / 5150 km

6600 °C

lithosfeer

asthenosfeer (vast)

mesosfeer (vast)

Gutenberg-discontinuïteit

buitenkern (vloeibaar)

binnenkern (vast)

6371 km

bovenste mantel (vast)

De korst

• oceanische korst ( - km): de vloer van de oceanen (60% van het aardoppervlak) bestaat uit basalt, een relatief zwaar gesteente.

• continentale korst ( - km): met de hoger gelegen continenten, bestaat uit het lichtere gesteente dioriet.

Deze continentale korst is uniek voor planeet aarde, nergens in ons zonnestelsel komt ze nog voor.

De aardmantel

• bovenste mantel zone 1: (tot ± - ± km) (samen met korst) = lithosfeer zone 2: (+/- tot ± km) = asthenosfeer

• mesosfeer (tot ± km)

De aardmantel omvat ongeveer 82% van het volume en 68% van de massa van de aarde en bevat een grote hoeveelheid zuurstof.

Het grensvlak tussen de aardkorst en de aardmantel wordt de discontinuïteit van Mohorovičić, afgekort Moho, genoemd. Dit wil zeggen dat de voortplantingssnelheid van seismische golven op dit grensvlak plots verandert.

De asthenosfeer vraagt wat nadere uitleg. De asthenosfeer kan bewegen, maar wordt toch als vast beschouwd. De asthenosfeer is plastisch of vervormbaar omdat het gesteente in deze sfeer plastisch is door de druk- en temperatuuromstandigheden.

De aardkern

• begint op een diepte van ± km

• buitenkern is vloeibaar (+/- km - +/- km)

• binnenkern is vast (+/- km - +/- km)

De aardkern omvat 17% van het volume en 32% van de massa van de aarde.

De binnenkern draait met een andere snelheid dan de rest van de planeet en is daarmee verantwoordelijk voor het magnetisch veld van de aarde (dynamo-effect).

De Gutenberg-discontinuïteit: vormt de grens tussen aardmantel en aardkern.

DELEN

korst korst korst

mantel

bovenste mantel - zone 1 - zone 2 = asthenosfeer

DIEPTE

TOESTAND

km tot km vast / vloeibaar vast / vloeibaar

Mesosfeer tot km tot km tot km vast / vloeibaar vast / vloeibaar vast / vloeibaar

kern kern kern tot km tot km vast / vloeibaar vast / vloeibaar

WIST JE DAT het poollicht

Het magnetisch veld, opgewekt binnenin de aardkern, manifesteert zich aan de buitenkant in de atmosfeer. Bij een zonnestorm worden elektrisch geladen deeltjes de ruimte ingeslingerd. Wanneer die deeltjes de dampkring bereiken, komen ze ten gevolge van het magnetisch veld van de aarde in een schroefvormige spiraal aan de polen de dampkring binnen. Door de botsing met de gasmoleculen ontstaat het feeërieke verschijnsel van het poollicht. = lithosfeer

Seismisch onderzoek (onderzoek naar de inwendige structuur)

Bij een aardbeving doen zich twee soorten trillingen voor: oppervlaktegolven en volumegolven.

Oppervlaktegolven doen zich enkel in de bovenste laag voor en bewegen traag. Ze worden ook de lange golven of L-golven genoemd.

Volumegolven planten zich voort in alle richtingen in het binnenste van de aarde. Zij leren ons het meest over de structuur van de aarde.

2 soorten volumegolven

• Longitudinale golven (primaire golven of P-golven)

- voortplantingsrichting en trillingsrichting vallen samen

- planten zich het snelst voort (primair: komen het eerst aan) (±6 km/s)

Vergelijking:

7.2 P-golven

• Transversale golven (secundaire golven of S-golven)

- de voortplantingsrichting staat loodrecht op de trillingsrichting

1 inkrimping: hoge densiteit

2 uitzetting

3 niet verstoord: lage densiteit

1 inkrimping: hoge densiteit

2 uitzetting

3 niet verstoord: lage densiteit

- de voortplantingssnelheid is ± de helft van deze van de P-golven (±3.5 km/s)

- S-golven bewegen zich niet doorheen vloeistoffen

Vergelijking: 1

4 gol engte 5 amplitude

4 gol engte 5 amplitude

7.3 S-golven

seismisch onderzoek van de aardbol

7.4

1 Welke snelheidswijzigingen ondergaan de P– en S-golven:

a Bij de overgang van korst naar mantel?

P-golven:

S-golven: b Bij de overgang van mantel naar kern?

P-golven:

S-golven:

Zowel Mohorovičić (Moho-zone) als Gutenberg (Gutenberg-zone) maakten gebruik van het seismisch onderzoek om de overgang van korst naar mantel en de overgang van mantel naar kern te bepalen.

aardbeving

S-golven worden geabsorbeerd

buitenkern mantel

binnenkern

schaduwzone

P-golven worden gebroken

7.5 seismisch onderzoek

2 Welke informatie kan je halen uit het verloop van de P– en S-golven:

a - in verband met aardbevingen?

b - in verband met de kern ?

schaduwzone: geen geregistreerde S-golven

S-golven aardbeving

7.1.2

De chemische samenstelling

De aarde is opgebouwd uit verschillende lagen die elk een unieke samenstelling en typische eigenschappen hebben.

De korst is de buitenste en de dunste laag van de aarde. We maken een onderscheid tussen twee vormen:

• Continentale korst: deze is gemiddeld 30 tot 70 km dik, met uitschieters tot meer dan 70 km onder de gebergten. Ze bestaat voornamelijk uit lichtere gesteenten zoals graniet, maar bevat ook veel silicium (Si) en aluminium (Al). Vandaar de benaming SiAl voor deze korst.

• Oceanische korst: veel dunner, gemiddeld 5 tot 10 km dik, bestaat vooral uit basaltisch gesteente (gestold mantelgesteente). Ze bevat zwaardere elementen zoals basalt, bestaande uit silicium (Si) en magnesium (Mg). Vandaar de benaming SiMa voor deze korst.

Onder de korst ligt de mantel, die zich uitstrekt tot een diepte van ongeveer 2.900 km. Chemisch gezien bestaat de mantel voornamelijk uit silicaatgesteenten die rijk zijn aan ijzer (Fe) en magnesium (Mg).

De mantel is veel homogener dan de korst en bevat ongeveer 67% van de totale massa van de aarde. Ondanks de hoge temperaturen blijft het gesteente in de mantel overwegend vast door de hoge druk.

De kern bevindt zich onder de mantel en reikt van 2.900 km diepte tot het centrum van de aarde op 6.371 km. Ze bestaat voornamelijk uit nikkel (Ni) en ijzer (Fe). Vandaar de benaming NiFe voor de kern.

Benoem de verschillende genummerde elementen op de afbeelding. Kies uit volgende elementen: NiFe - vast (plastisch) - kern - vast - continentale korst - vloeibaar - SiMa - vast - lithosfeer - kernmesosfeer - vast - silicaat - oceanische korst - vast - buitenkern - vast - SiAl - vast - mantel - asthenosfeer

7.6 chemische samenstelling

korst (vast)

7.2 De atmosfeer

De atmosfeer is een dunne deken van lucht die de aarde omhult en die het leven van mens, dier en plant mogelijk maakt.

7.2.1 De samenstelling

Even herhalen.

In de eerste miljard jaar na het ontstaan van de aarde waren er inslagen van kometen, planetoïden en meteorieten. In de primaire atmosfeer, die vooral uit H2 en He bestond, was de atmosferische druk zeer klein. De atmosfeer werd door de zonnewind weggeblazen.

De afkoeling van de aarde ging gepaard met hevig vulkanisme. Hierbij kwamen grote hoeveelheden CO2 vrij. Een groot gedeelte hiervan werd opgenomen door het afkoelend gesteente.

Het vulkanisch vrijgekomen water en het ijs, dat door de kometen meegebracht werd, vormden de oceanen. Dit water absorbeerde veel CO2 uit de dampkring.

Pas toen de eerste organismen zich ontwikkelden, kwam er O2 in de atmosfeer: cyanobacteriën namen CO2 op en gaven O2 af (fotosynthese).

Door de aanwezigheid van O2 konden ook O3(ozon) en de ozonlaag gevormd worden. Hierdoor bereikte veel minder schadelijke UV-straling het oppervlak en kon het leven zich ontwikkelen.

7.7 ontstaan atmosfeer

Waaruit is de lucht samengesteld?

Kies hierbij uit: koolstofdioxide (CO2) - distikstof (N2) - dizuurstof (O2) - Argon (Ar) - ozon (O3)distikstofoxide (N2O) - methaangas (CH )

jouw verwachtingen werkelijke samenstelling

De huidige samenstelling van de atmosfeer op aarde

ELEMENT SYMBOOL %

EIGENSCHAPPEN

StikstofN278%weinig reactief

• dominant gas

• zeer reactief

ZuurstofO221%

ArgonAr0,93%

Kooldioxide CO2

• nodig voor verbranding

• nodig voor ademhaling

FUNCTIE

zorgt voor de atmosferische druk

AmmoniakNH3 regelt de zuurtegraad van atmosfeer en water, controleren de O2 concentratie

broeikasgassen

MethaanCH4 controleren de O2 concentratie

LachgasN2O

Ozon O3 houdt UV-stralen tegen

WaterdampH2O

Laat ons de atmosfeer van onze aarde vergelijken met de atmosfeer van Mars en Venus.

1 Vergelijk de samenstelling van aarde, Mars en Venus wat betreft de kenmerken:

a Druk:

b Massa:

c Temperatuur:

2 Verklaar:

a Waarom heeft de aarde een lager CO2-gehalte in vergelijking met Mars en Venus?

b Waarom hebben Mars en Venus het moeilijker om hun atmosfeer vast te houden?

3 Welke kenmerken van de atmosfeer maken leven op aarde en Mars mogelijk of onmogelijk?

a Op aarde:

b Op Mars:

c Op Venus:

Mogelijkheid voor de mens om te leven op aarde, op Mars en op Venus.

4 We kunnen ons afvragen “waarom Mars?”, “aan welke voorwaarden moet een planeet voldoen om leefbaar te zijn voor de mens?” Noteer deze voorwaarden:

De gaslagen rond de aarde, Mars en Venus vertonen grote verschillen. De aarde is gedeeltelijk door wolken versluierd, van Mars is het oppervlak helemaal zichtbaar.

De massa van een planeet bepaalt ook de grootte van de zwaartekracht. Wanneer de massa kleiner is, wordt de zwaartekracht te klein om een atmosfeer vast te houden.

7.2.2 De opbouw van de atmosfeer

7.11 opbouw van de atmosfeer en temperatuurverloop in de lagen van de atmosfeer

Opbouw en samenstelling van de geosfeer en de atmosfeer

Vanop de maan zien astronauten rond onze aarde een omhullende gaslaag met wolkenvelden. Die laag is ± 1000 km dik. We noemen deze laag de dampkring of atmosfeer. Het weer speelt zich af in de onderste ± 10 km van de atmosfeer.

7.12 de atmosfeer vanuit de ruimte gezien

De verticale indeling van de atmosfeer is gebaseerd op de temperatuurverandering. We onderscheiden vier lagen.

1 Vul de tabel in met de hulp van Fig. 7.11

HOOGTENAAM LAAG

1000 km

80 km

50 km

12 km

TEMPERATUURVERLOOP KENMERKEN of poollicht o.i. van verbranden van

UV-absorptie tussen 25 en 40 km hoogte door de laag

• weer en klimaat

• 90% van de lucht

• broeikaseffect

2 Hoe evolueert de t° naarmate je hoger gaat? Zie rode lijn op Fig. 7.9

a In de troposfeer: .

b In de stratosfeer:

c Wanneer de t° toeneemt met de hoogte spreken we van een t°-inversie (omkering). Warme lucht die opstijgt van de aarde stopt hierdoor aan de Ook de wolken stoppen

. In de stratosfeer bevindt zich een bijzondere gaslaag: de . Deze zorgt voor . De energie van de zonnestraling wordt overgedragen aan de moleculen van de van de stratosfeer. Hierdoor de t° in de stratosfeer.

7.3 Beknopte samenvatting

1. De aarde is opgebouwd als een steenvrucht met drie hoofdlagen: de korst (dunne buitenste schil), de mantel (vruchtvlees), en de kern (de steen). De aardkorst is relatief dun: oceanische korst (5–15 km dik, uit basalt) en continentale korst (30–70 km dik, uit lichter gesteente zoals graniet). De continentale korst komt enkel op aarde voor. De mantel reikt tot ongeveer 2.900 km diepte en bestaat hoofdzakelijk uit vaste ijzer- en magnesiumrijke silicaatgesteenten. Binnen de mantel onderscheiden we de lithosfeer (korst + bovenste mantel), de plastische asthenosfeer en de mesosfeer. De mantel vormt 82% van het volume en 68% van de massa van de aarde. De grens tussen korst en mantel heet de Moho-discontinuiteit. De kern begint op 2.900 km diepte en bestaat uit een vloeibare buitenkern (tot 5.150 km) en een vaste binnenkern (tot 6.371 km). De binnenkern draait sneller dan de rest van de aarde en veroorzaakt het aardmagnetisch veld (dynamo-effect). De grens tussen mantel en kern heet de Gutenberg-discontinuïteit.

Bij een aardbeving ontstaan twee soorten trillingen: oppervlaktegolven en volumegolven.

Oppervlaktegolven (L-golven) bewegen traag en blijven beperkt tot de bovenste laag van de aarde. Volumegolven verspreiden zich door het binnenste van de aarde en geven belangrijke informatie over de aardstructuur. Er zijn twee types volumegolven:

• P-golven (primaire of longitudinale golven): bewegen snel (±6 km/s), waarbij trilling en voortplanting in dezelfde richting verlopen. Ze gaan door vaste én vloeibare lagen.

• S-golven (secundaire of transversale golven): zijn trager (±3,5 km/s) en bewegen loodrecht op de voortplantingsrichting. Ze kunnen niet door vloeistoffen heen.

Bij de overgang van korst naar mantel versnellen beide golven plots. Dieper in de mantel stijgt de snelheid van P-golven verder, bij S-golven stijgt de snelheid minder sterk.

Aan de grens met de kern (de Gutenberg-discontinuïteit) vertraagt de P-golf door de hogere dichtheid van de kern, terwijl S-golven volledig stoppen, omdat de buitenkern vloeibaar is.

Deze eigenschappen zorgen ervoor dat er een schaduwzone ontstaat op aarde waar geen golven aankomen. Seismologen zoals Mohorovičić en Gutenberg gebruikten deze gegevens om de overgangszones in het binnenste van de aarde te bepalen én de straal van de kern te berekenen.

De aarde bestaat uit verschillende lagen met elk een eigen chemische samenstelling en eigenschappen. De korst is de buitenste en dunste laag. Er zijn twee types:

• Continentale korst: gemiddeld 30–70 km dik, vooral opgebouwd uit lichte gesteenten zoals graniet en rijk aan silicium (Si) en aluminium (Al) → SiAl.

• Oceanische korst: veel dunner (5–10 km), bestaat vooral uit zwaar basaltisch gesteente met silicium (Si) en magnesium (Mg) → SiMa.

Onder de korst ligt de mantel, die reikt tot 2.900 km diepte. Ze bestaat voornamelijk uit silicaatgesteenten met ijzer (Fe) en magnesium (Mg), en vormt zo'n 67% van de aardmassa. Ondanks de hitte blijft de mantel grotendeels vast door de hoge druk.

De kern ligt daaronder en strekt zich uit van 2.900 km tot het centrum op 6.371 km. Ze bestaat hoofdzakelijk uit nikkel (Ni) en ijzer (Fe), wat haar de naam NiFe-kern geeft.

2. De atmosfeer is een dunne luchtlaag rond de aarde die leven mogelijk maakt. In het begin bestond de atmosfeer uit lichte gassen zoals H₂ en He, maar die verdwenen door de zonnewind. Vulkanisme bracht CO₂ en waterdamp in de lucht; het water vormde samen met kometenijs de oceanen, die veel CO₂ opnamen. Cyanobacteriën brachten zuurstof (O₂) in de atmosfeer via fotosynthese, wat leidde tot de vorming van de ozonlaag (O₃) die leven beschermt tegen UV-straling.

Mars heeft een dunne atmosfeer met lage druk (~0,6% van die op aarde) en een gemiddelde temperatuur die 50°C lager ligt. Door zijn kleine massa en zwakke zwaartekracht kan Mars zijn atmosfeer moeilijk vasthouden.

Venus daarentegen heeft een extreem dichte atmosfeer (92× aardse druk) met veel CO₂, wat leidt tot een sterk broeikaseffect en een temperatuur van ongeveer 465 °C — zelfs hoger dan op Mercurius.

De aarde heeft minder CO₂ omdat CO₂ opgenomen wordt door oceanen en planten via fotosynthese.

De aarde is leefbaar om verschillende redenen: aanwezigheid van vloeibaar water, een atmosfeer met voldoende zuurstof, een leefbare temperatuur en genoeg massa om de atmosfeer vast te houden.

Kortom: de aarde is uniek door haar evenwichtige atmosfeer, vloeibaar water, juiste temperatuur en voldoende zwaartekracht — allemaal voorwaarden die op Mars of Venus grotendeels ontbreken.

Vanuit de ruimte zien astronauten een gaslaag rond de aarde: de atmosfeer of dampkring, ongeveer 1000 km dik. Het weer speelt zich af in de onderste 10 km, de troposfeer.

De atmosfeer is opgebouwd uit vier lagen, op basis van temperatuurveranderingen:

• In de troposfeer daalt de temperatuur met de hoogte.

• In de stratosfeer stijgt de temperatuur weer, wat we een temperatuursinversie noemen.

• Boven de stratosfeer liggen nog de mesosfeer en de thermosfeer (ook wel ionosfeer genoemd).

Door de temperatuursinversie stopt opstijgende warme lucht (en wolkenvorming) aan de grens met de stratosfeer.

In de stratosfeer zit ook de ozonlaag, die schadelijke UV-stralen van de zon absorbeert. Hierdoor warmt deze laag op, wat de temperatuur doet stijgen.

Samenvattend: bij het bestuderen van de geosfeer en de atmosfeer stellen we vast dat beide sferen een gelaagde opbouw hebben.

7.4

Begrippenlijst

vast buitenste gedeelte van de vaste aarde.

plastische laag van de aarde die onderdeel is van de aardmantel en is bevindt boven de mesosfeer.

deel van de fysische aarde, vaste laag tussen de asthenosfeer en de buitenkern.

de grens tussen de aardmantel en aardkern.

afgekort Moho, de voortplantingssnelheid van seismische golven verandert plots op dit grensvlak.

primaire golven of longitudinale golven.

secundaire golven of transversale golven.

silicium (Si) en aluminium (Al), benaming voor chemische samenstelling van de continentale korst.

silicium (Si) en magnesium (Mg), benaming voor de chemische samenstelling van de oceanische korst.

nikkel (Ni) en ijzer (Fe), benaming voor de chemische samenstelling van de kern.

gedeelte van de atmosfeer tussen het aardoppervlak en de tropopauze waarin zich het dagelijkse leven afspeelt, weer en klimaat, vliegtuigverkeer, …

gedeelte van de atmosfeer tussen troposfeer en mesosfeer. Hier situeert zich de ozonlaag die ons beschermt tegen UV-zonlicht.

laag van de atmosfeer tussen de stratosfeer en de thermosfeer. Hier verbranden de meteoren wanneer ze de dampkring binnendringen.

de laag van de atmosfeer tussen de mesosfeer en de exosfeer. Hier ontstaat het poollicht. Afgeleid van het Griekse woord ‘thermos’ wat voor warmte staat.

bovenste deel van de atmosfeer zonder duidelijke bovengrens aangezien deze geleidelijk in de ruimte verdwijnt.

Temperatuurverschillen sturen het warmtetransport aan 8

8.1 De warmtebalans

ONVERANDERD

energie teruggekaatst naar de ruimte = ALBEDO

weerkaatsing door wolken

weerkaatsing door aardoppervlak

wolken, gas, stof ozonlaag

NA OMZETTING  warmte

energie uitgestraald naar de ruimte

De zon straalt haar energie naar de aarde onder de vorm van licht. Een gedeelte hiervan wordt onmiddellijk weerkaatst.

Van de inkomende straling wordt in totaal % teruggekaatst naar de ruimte:

- % door weerkaatsing door wolken

- % door weerkaatsing door het aardoppervlak

Straling die onveranderd naar de ruimte wordt teruggekaatst noemt men .

Van de inkomende lichtstraling wordt in totaal 69 % geabsorbeerd (opgeslorpt) door de aarde met atmosfeer en later als warmtestraling terug gestraald naar de ruimte .

- % door de bodem

- % door wolken, gas en stof

- % door de ozonlaag

De geabsorbeerde straling wordt als warmtestraling terug gestraald naar de ruimte.

- % door de ozonlaag

- % door wolken, gas en stof in de atmosfeer

- % bij het aardoppervlak via verdamping en convectie

- % als directe straling in de atmosfeer. Voor een deel wordt deze warmte door de broeikasgassen (H2O, CO2 en NH4) tegengehouden: het natuurlijk broeikaseffect Indien dit niet gebeurt zou het bij het aardoppervlak 30° kouder zijn.

WARMTEBALANS

De warmtebalans is een stralingsbalans.

De uitwisseling van energie tussen de aarde en de ruimte gebeurt via straling: zonlicht (korte golven) en warmte (lange golven).

De hoeveelheid inkomende zonnestraling is het grootst aan de evenaar en kleiner naar de polen toe.

De uitgaande straling wordt bepaald door klimaatelementen: temperatuur, vochtigheid en wolken en door de samenstelling van de atmosfeer.

In het tot stand komen van een evenwicht in de warmtebalans spelen de atmosfeer en de oceaan een belangrijke rol.

straling / jaar (inkomend)

straling / jaar (uitgaand)

netto verlies

8.2 warmtebalans winst/verlies

Hierdoor wordt de aardse temperatuur geregeld waarbij leven mogelijk is.

Voor het warmtetransport spelen twee belangrijke mechanismen een rol:

⇒ In de atmosfeer: de verplaatsing van lucht —> winden

⇒ In de oceaan: de verplaatsing van water --> zeestromen

8.2 Straling en temperatuur - factoren die de temperatuur bepalen

8.2.1 invalshoek van de zonnestralen

8.3 principe invalshoek zonnestralen

beschenen oppervlak lichtintensiteit warmteomzetting

klein / groot

klein / groot

klein / groot

klein / groot

klein / groot

klein / groot temperatuur

laag / hoog

laag / hoog

■Breedteligging

8.4 invalshoek op de aarde

EEN ZELFDE STRALENBUNDELDICHT BIJ DE EVENAAR VERDER VAN DE EVENAAR

culminatiehoogte invalshoek van de stralenbundel

afgelegde weg in de dampkring absorptie in de dampkring

■Hellingsgraad en oriëntatie in het reliëf

laag / hoog klein / groot

kort / lang weinig / veel

laag / hoog klein / groot

kort / lang weinig / veel

8.5 oriëntatie in het reliëf

Naar het zuiden gerichte en steilere hellingen

Naar het noorden gerichte hellingen

Gevolg: de sneeuwkap de plantengroei

8.2.2 Hoogteligging

Vaststelling: hoe hoger in de troposfeer, hoe warmer / kouder

Verklaring:

8.6 hoogteligging en temperatuur

8.2.3 Ligging ten opzichte van de zee

3,53,86,49,913,6

8.7 klimatogram Ukkel en Moskou

Raadpleeg de klimatogrammen van Ukkel en Moskou en vul de tabel aan.

t° in januari

t° in juli jaarschommeling

8.2.4 Invloed van de bewolking

8.8 invloed van bevolking op temperatuur

1 Welke invloed heeft de bewolking op de t°?

Vaststelling: - een nacht zonder wolken is relatief warm / koud - een bewolkte dag is doorgaans relatief warm / koud - wolken werken dus temperend

2 Verklaring: overdag minder opwarming / afkoeling omdat wolken ‘s nachts minder opwarming / afkoeling omdat wolken

8.2.5 Invloed van de bodem en vegetatie

■Bodem

Je loopt op een warme dag door het mulle zandstrand met blote voeten en blootsvoets over polderkleigrond. Welk verschil in temperatuur voel je?

■ Vegetatie

Je loopt met blote voeten op een weg in de polders en door het weiland ernaast. Wat merk je?

8.3 Warmtetransport in de troposfeer

8.3.1 Uit temperatuurverschillen ontstaan drukverschillen

1 Tussen polen en evenaar is er een grote temperatuurtegenstelling.

Aan de polen de lucht . Ze en verspreidt zich.

Aan de evenaar de lucht . Ze en verspreidt zich.

2 Vervolledig het schema, geef met pijlen de bewegingsrichting aan

t°: luchtdruk : polair maximum / minimum

t°:

luchtdruk : equatoriaal maximum / minimum

8.3.2 Ontstaan van circulatiecellen en drukgordels

■Circulatiecellen

t°:

luchtdruk : polair maximum / minimum

Door de aardrotatie is een dergelijk circulatiepatroon, dat over een heel halfrond reikt, niet mogelijk en dus ontstaan er per halfrond drie luchtcirculatiecellen.

Ten gevolge van de aardrotatie zal de lucht ter hoogte van de 30°- parallel .Een deel van de lucht stroomt dan langs het aardoppervlak . Zo wordt de eerste circulatiecel gesloten.

Het andere deel van de luchtmassa stroomt en botst ongeveer ter hoogte van de 60°-parallel op de koude poollucht.

Daardoor die warme lucht en beweegt zich op grote hoogte naar de toe waardoor de derde cel wordt gesloten.

De tweede cel wordt niet echt gesloten.

Doordat warme lucht een groter volume inneemt dan koude lucht is de troposfeer dikker aan de evenaar dan aan de polen. We krijgen dus op grote hoogte een continu verval en een stroming van de evenaar naar de polen toe.

Geef op onderstaande figuur met pijlen de richting van de luchtstroom weer.

Noteer onderaan ‘maximum’ of ‘minimum’ (max/min). Plaats een H of L in de

■Drukgordels

1 Er zijn 4 luchtdrukgordels per halfrond.

Twee ervan zijn van thermische oorsprong, dit wil zeggen:

Welke ? en

De twee andere zijn van dynamische oorsprong, dit wil zeggen:

Welke ? en

2 Kleur de hogedrukgebieden oranje en de lagedrukgebieden blauw (witte stroken).

3 Ten gevolge van de corioliskracht hebben de winden een afwijkende richting (zie 4.2.3 Afwijking van winden): in het noordelijk halfrond naar in het zuidelijk halfrond naar

4 Teken de 3 circulatiecellen en schrijf H en L in de bij de drukgordels.

5 Teken en benoem de winden tussen de verschillende drukgordels, rekening houdend met de volgende regel: naar de evenaar toe afbuiging naar het westen, naar de polen toe afbuiging naar het oosten.

8.3.3

Afwijking van de drukgordels

■Invloed van de straalstroom

In de noordelijke en zuidelijke grenszone van de tweede circulatiecel ontstaan op grote hoogte, bovenaan de troposfeer, sterke luchtstromingen (ca. 300 km/u), die een golvend verloop kennen: de straalstroom.

Liggen we ten N van de straalstroom dan bevinden we ons in een drukgebied. Liggen we ten Z van de straalstroom dan bevinden we ons in een drukgebied.

■Verschuiving van de ITC-zone = InterTropische Convergentie-Zone

Doordat er in de loop van het jaar tussen de keerkringen een verschuiving is van de zenitale zonnestand verplaatsen zich ook de drukgebieden : in juli naar het

In januari naar het

8.4 Interactie atmosfeer - hydrosfeer

Welk belang heeft water in de atmosfeer ?

8.4.1 Waterkringloop

De 3 aggregatietoestanden van water komen vrij in de atmosfeer voor en kunnen in elkaar overgaan. Noteer de aggregatietoestanden van water in de kaders en benoem de overgangen bij de pijlen. Kleur de pijlen waarbij warmte wordt opgenomen rood en deze waarbij warmte wordt afgegeven blauw.

8.11 aggregatietoestanden van water

Transport van water in de troposfeer zorgt dus ook voor transport van energie. Het water doorloopt een nooit eindigende cyclus van verdampen, condenseren en neerslaan.

Dit noemt men de hydrologische cyclus of waterkringloop.

Benoem in de kadertjes op de schets de verschillende fasen van de kringloop. Kies uit: verdampen - condensatie - opnamen door planten

8.12 waterkringloop

8.4.2 Van waterdamp tot neerslag

■Verdampen

Water uit oceanen, rivieren, bodem en planten verdampt en komt als gas in de atmosfeer terecht. De hoeveelheid waterdamp in g/m3 die in de lucht aanwezig is bij een bepaalde druk en t° noemt men de absolute vochtigheid. Hoe warmer de lucht, hoe meer waterdamp ze kan bevatten.

Bij een temperatuur van 15° C kan 1 kg lucht maximum 10,7 g waterdamp bevatten: we spreken dan over een vochtigheidsgraad van 100%. De relatieve luchtvochtigheid geeft aan hoeveel % van die maximale hoeveelheid waterdamp in de lucht aanwezig is. Een luchtvochtigheid van 50% geeft aan dat

Wanneer de temperatuur stijgt en de hoeveelheid waterdamp gelijk blijft, dan neemt de relatieve vochtigheid toe / af.

Wat gebeurt er als de relatieve vochtigheid 100% bereikt?

De temperatuur van de lucht bij 100% luchtvochtigheid noemen we het dauwpunt.

8.13 dauwpunt

■Condenseren

Om condensatie mogelijk te maken zijn er condensatiekernen nodig. De lucht zit vol kleine zwevende deeltjes zoals stofdeeltjes of zeezoutkristalletjes.

GEMIDDELD AANTAL STOFDEELTJES IN 1 CM³ LUCHT

boven de oceaan boven hooggebergte boven laaggebergte boven platteland boven dichtbewoond gebied boven een grote stad

1 000 1 000

6 000

10 000

40 000

150 000

Wanneer gebeurt er condensatie in de lucht?

De stofdeeltjes hebben een natuurlijke herkomst: vooral van zeezout, bodemstof, vulkaanuitbarstingen, ... en ze hebben een menselijke oorsprong: verbrandingsprocessen, fabricage van cement, ijzer en staal, ...

Condensatietypes:

op grote hoogte

dicht bij de grond

op koude objecten als de t° aan de grond < 0

■Neerslag Zenitale regens

Frontale regens

Verklaar hun ontstaan

Waar?

Verklaar hun ontstaan

Moessonregens

Waar?

Verklaar hun ontstaan

Waar?

Verklaar hun ontstaan

Waar?

8.5 Warmteoverdracht door de oceaan

8.5.1 Verdeling van water op de aarde

watervoorraad op aarde

ijskappen en gletsjers (68,70%) diep grondwater (30,10%) permafrost en bodemijs (0,83%) atmosfeer (0,04%) moerassen (0,04%) meren en rivieren (0,26%)

De oceaan bevat % van alle water op aarde. Deze kan een diepte bereiken tot km. De waterkringloop zorgt voor de uitwisseling van alle water op aarde.

8.5.2 Zeestromen

1 De energie die we van de zon ontvangen is niet over heel de aarde gelijk. a vb

b Door dit verschil ontstaan er stromingen. - In de atmosfeer: (60%)

- In de oceaan: zeestromen. (40%)

De zeestromen vormen een grote oceanische transportband die warmte, zouten, voedings- stoffen en gassen, zoals CO2 en O2, vervoert. Daardoor worden de tropen afgekoeld en de sub-polaire gebieden verwarmd

2 In mei 1990 vielen bij een storm verschillende containers van een boot die op weg was van Korea naar de V.S. 61 000 sportschoenen kwamen terecht in de Noordelijke Stille Oceaan. De volgende winter kwamen honderden schoenen op het strand terecht van Koningin Charlotte-eiland, Vancouver en Oregon. De schoenen waren 8 maanden onderweg. In de zomer van 1992, 10 maanden later, spoelden er schoenen aan op Hawaï.

3 Teken op de kaart met een stippellijn de weg die gevolgd werd door de schoenen. Vergelijk met de wereldkaart met de zeestromen op blz. 100.

4 Noteer de zeestromen op de kaart.

■Aangedreven door de wind

Zeestromen zijn grote waterstromen die zich in de oceaan verplaatsen: de bovenste waterlaag verplaatst zich onder invloed van de wind.

Vergelijk de wereldkaart ’zeestromen’ (fig 8.20 op blz.100) met de wereldkaart ‘luchtdruk en winden’ in je atlas. Wat merk je op? Let op de draairichting in het N- en Z-halfrond.

■Warme en koude zeestromen (zie kaart op de volgende blz.100)

De Golfstroom vertrekt aan

Het water is er relatief warm / koud omdat .

Waar de Golfstroom vertrekt, is de grens tussen koud en warm water scherp. De Golf- stroom is daar letterlijk een warme / koude rivier in de oceaan. De snelheid van het water bedraagt 1,5 - 2 m/s.

Waarom mijden tankers de Golfstroom als ze zuidwaarts varen ?

De Canarische Stroom vertrekt aan . Het water is relatief warm / koud en stroomt zuidwaarts langs de kust van . De snelheid van het water bedraagt 0,1 - 0,2 m/s. Verklaar (vergelijk met de Golfstroom). .

■Invloeden

Waar een zeestroom langs een kust komt, heeft dit een grote invloed op het weer en klimaat op dat kustgebied. Waarom? .

8.21 klimatogram Montral en Nantes

Wat stel je vast voor de wintertemperatuur van deze twee steden die op eenzelfde breedte liggen? Verklaar:

Noordelijke IJszee

Fig 4.1.368.22 zeestromen

Pacifische Str.

Noordelijke Stille Oceaan

Str.

Noordelijke Stille Oceaan Indische Oceaan

Noordelijke Atlantische Oceaan

Equatoriale Str. Equator. Tegenstroom

Zuidelijke Atlantische Oceaan

Zuidelijke Stille Oceaan

Warme Stroom: warmer dan omgeving Koude Stroom: kouder dan omgeving Niet warmer of kouder dan omgeving

Omgekeerd: kusten aan een koude zeestroom hebben een warmer / kouder en daarbij een natter / droger klimaat.

Vb: de kust van Chili aan de Kreeftskeerkring. Zie ‘Wereldkaart - neerslag’ in je atlas.

Het warme / koude zeewater van de stroom koelt de lucht boven het zeeoppervlak af. Daardoor ontstaat er condensatie  mist maar geen of heel weinig neer- slag. Mede door de ZO-passaat vinden we hier een van de droogste gebieden ter wereld: de Atacama-woestijn. Een zelfde situatie vinden we ook aan de zo-kust van Afrika.

Met de hulp van gaasnetten wordt in Chili door de mens drinkbaar water uit de mistige lucht ‘geoogst’.

Happy News

Het Chungungo experiment

Het verzamelen van mist is een simpele goedkope en efficiënte manier om water te verzamelen, vooral op plaatsen waar er geen waterputten zijn of er niet voldoende regen valt.

Chungungo is een plaatsje in de Atacama woestijn dat slechts 5 cm neerslag per jaar ontvangt. Vóór dit experiment moesten dorpelingen vaak enorme afstanden afleggen om water te verzamelen. Sinds 1992 gebruiken de dorpelingen zo’n 80 mist verzamelaars. Ze zijn nu zelfvoorziend in hun behoefte aan (veilig) drinkwater .

Wetenschap en Natuur - 18 nov 2011

8.5.3 Thermohaliene circulatie (THC)

Ook op grote diepte zijn er in de oceaan zeestromen: de thermohaliene circulatie

THERMO - HALIEN

temperatuur zout

■Verklaring ‘thermohalien’

Zoutgehalte

Oceaanwater bevat gemiddeld 3,5 % opgeloste zouten, vooral NaCl (keukenzout). Deze zouten zijn afkomstig van de verwering van de gesteenten en worden aangevoerd door de rivieren. Ook het onderzees vulkanisme speelt een rol.

Wanneer het zeewater verdampt, blijft het zout achter.

Het zoutgehalte in de zee daalt / stijgt

Wanneer zeewater bevriest, bevriest enkel het water en blijft het zout achter. Het zoutgehalte in de zee stijgt / daalt.

Duid op de fig. 8.18 zoet water en zout water aan.

Dichtheid

Dichtheid van zeewater, eenvoudig uitgedrukt: zwaarte van water, is afhankelijk van: de temperatuur warm  dichtheid koud  dichtheid

zoutgehalte hoog zoutgehalte  dichtheid

laag zoutgehalte  dichtheid

Gevolg van de beide factoren: de oceaan heeft een gelaagde opbouw.

AABW: Antarctisch Bodem Water - grootste dichtheid, zeer koud - zinkt bij Antarctica naar de zeevloer

NADW: Noord Atlantisch Diep Water - kleinere dichtheid dan AABW - zinkt in de Noordelijke IJszee en mengt zich met andere Noord Atlantische watermassa’s

■Diep water

Waar wordt er nieuw diep water gevormd ? Zie fig 8.24

Duid dit op de figuur aan met pijlen. Waarom kan dat daar gebeuren? .

■Motor van de circulatie

Plaats de cijfers op de fig. 8.20 en 8.21. De thermohaliene circulatie wordt veroorzaakt door dichtheidsverschillen in het zeewater. Deze dichtheidsverschillen worden veroorzaakt door verschillen in en in . Om te ontdekken hoe de circulatie werkt, volgen we de Golfstroom.(1) Deze warme zeestroom vertrekt bij de Golf van Mexico en stroomt oost-waarts. Een deel buigt af naar het (Canarischestroom)(2),een tweede deel splitst af naar Groenland, de labrdorzee (3). Terwijl de stroom verder noordwaarts gedreven wordt door de wind, verdampt er water waardoor de t° , het zoutgehalte en het water (dichtheid) wordt. Wanneer de stroom de Noordelijke IJszee (4) nadert, splitst nog een deel af naar de Barentszzee (5) waar-

door de Russische haven ijsvrij blijft.

Bij aankomst in de Noordelijke IJszee zinkt het ondertussen ijskoude en zeer zoute water met 20 tot 30 milj. m3/ s naar grote diepte (*) en stroomt op 4000 m diepte. naar het zuiden.(6)

We volgen de oceanische transportband verder op zijn reis. Werk nu verder op onderstaande kaart.

De diepe oceaanstroom (6) stroomt naar het zuiden tot diep in de Atlantische Oceaan (7) waar hij afbuigt naar het oosten . Op zijn oostelijke tocht heeft hij een aftakking naar de Indische Oceaan (8). Daar komt het koude water aan de oppervlakte: een opwelling (9).

De hoofdstroom vervolgt zijn weg naar de Stille Oceaan(10)en buigt daar af naar het noordelijk deel. Hier komt de diepe oceaanstroom naar de oppervlakte in een tweede opwelling (11). Het water wordt hier terug opgewarmd.

Vanuit de opwelling in de Stille Oceaan stroomt dan een globale warme oppervlaktestroom zuid- westwaarts door de Stille Oceaan naar de Indische Oceaan (12) waar de eerste opwelling mee- genomen wordt. Dan stroomt hij verder naar de Atlantische Oceaan (13) en terug naar de Noor- delijke IJszee (4) waar hij terug onderduikt. De kring is rond.

Het duurt 830 jaar voor het zinkende water in de Noordelijke IJszee de opwelling in de Indische Oceaan bereikt en 1000 jaar om tot de opwelling in de Stille Oceaan te komen.

Het water met de grootste dichtheid (zwaarste) wordt gevormd in de Weddellzee (Antarctica). Het zwaar water vormt op 4 km diepte een grote koude diepwaterstroom in het zuiden van de 3 Oceanen.

Het is in deze stroom dat Nemo (Disneyfilm) terecht komt op de rug van de schildpad.

8.26

8.6 Beknopte samenvatting

1. De zon straalt energie naar de aarde, deels weerkaatst door albedo en deels geabsorbeerd door broeikasgassen, wat het natuurlijke broeikaseffect veroorzaakt en de temperatuur 30°C warmer houdt dan zonder dit effect.

2. Temperatuur wordt beïnvloed door factoren zoals de invalshoek van zonnestralen, hoogte, nabijheid van zee, bewolking, bodem en vegetatie.

3. Temperatuurverschillen veroorzaken drukverschillen die luchtcirculatie veroorzaken, verdeeld in drie cellen per halfrond. Dit leidt tot vier luchtdrukgordels: polair maximum, tropisch minimum, subtropisch maximum, en subpolair minimum. De Corioliskracht beïnvloedt de windrichting.

4. Water doorloopt de hydrologische cyclus van verdamping, condensatie en neerslag. Verschillende condensatietypes en neerslagsystemen, zoals zenitale regen en moessonregens, komen voor.

5. De oceaan bevat 97,2% van het water op aarde. Stromingen in de atmosfeer (wind) en oceaan (zeestromen) transporteren energie, wat zorgt voor temperatuurverschillen, bijvoorbeeld de Golfstroom. Zeestromen beïnvloeden het klimaat door temperatuurveranderingen van het water. De thermohaliene circulatie in de oceaan wordt aangedreven door temperatuur- en zoutgehalteverschillen, wat leidt tot de beweging van water, zoals het zinken van koud, zout water in koude gebieden.

8.7 Begrippenlijst

het vermogen van een oppervlak om zonlicht te weerkaatsen of te absorberen.

opstijgende beweging van een beperkte luchtmassa ten gevolge van sterke verwarming van de onderste luchtmassa. Wanneer de zon gedurende de dag het aardoppervlak verwarmt, worden ook de luchtlagen net boven het aardoppervlak verwarmt.

de verhouding tussen de hoeveelheid ingestraalde en uitgestraalde warmte.

sterke luchtstromingen (ca. 300 km/u) boven de troposfeer die een golvend verloop kennen.

InterTropische Convergentie-Zone. Het lagedrukgebied nabij de evenaar waar de luchtmassa’s van de noordoost- en de zuidoostpassaat elkaar ontmoeten. De aangevoerde lucht stijgt daar wegens de hoge warmte.

overgang van waterdamp naar vaste vorm. Synoniem is desublimeren.

als de zon in het zenit staat en vochtige warme lucht opstijgt (convectie), koelt deze vervolgens in de hogere luchtlagen weer af (condensatie). Uit de wolken vallen hevige stortregens. De zon staat in het zenit op haar hoogste punt; tussen de keerkringen is dat twee maal per jaar pal boven je hoofd.

de diepzeestromingen worden veroorzaakt door verschillen in de dichtheid van het water, die worden bepaald door de temperatuur (thermo) en het zoutgehalte (halien). Ook afgekort tot THC.

Het verband tussen algemene luchtcirculatie en neerslagverdeling

9.1 Verband tussen algemene luchtcirculatie en neerslagverdeling

In het voorgaande hoofdstuk hebben we geleerd hoe drukkernen atmosferische stromen laten ontstaan. Nu willen we het verband leggen tussen de grote drukgebieden op aarde en de invloed hiervan op de neerslagverdeling op aarde.

9.1 wereldkaart: neerslag

Bestudeer de neerslagkaart fig. 9.1 en vul de tabel aan.

Neerslagrijke gebieden: benoem de soorten regens en verklaar hun voorkomen op die plaatsen. Kies uit volgende vormen van regens: frontale - moesson - zenitale - stijgings

Noteer voor de neerslagarme gebieden telkens een sprekend voorbeeld.

NEERSLAGRIJKE GEBIEDEN

NEERSLAGARME GEBIEDEN

het evenaarsgebied / tropen regens: hogedrukgordels

vb.:

gematigde breedten regens: ver van zee / continentale ligging

vb.:

zeekant van kustgebergten regens: landzijde van kustgebergten

vb.:

moessongebieden regens: koude zeestromingen

vb.:

9.2 Met klimatogrammen de neerslagverdeling verklaren Gebruik je atlas en fig. 8.9

a Kleur op onderstaande kaart met de neerslagverdeling op aarde de hogedruk-gordels als een rode band. Schrijf rechts van de rechthoek, net buiten de kaart, de letter H.

b Kleur op onderstaande kaart met de neerslagverdeling op aarde de lagedruk-gordels als een groene band. Schrijf rechts van de rechthoek, net buiten de kaart, de letter L.

c Teken de winden tussen de verschillende drukgordels.

NEERSLAG periode

9.2 neerslagverdeling op aarde

1 Hierna vind je sprekende voorbeelden van klimatogrammen van verschillende plaatsen in de wereld. Noteer het nummer van het klimatogram op de bovenstaande kaart op de juiste plaats met behulp van je atlas.

2 Vervolledig onderstaande tabel zodat we een overzichtelijk geheel krijgen van de aangehaalde voorbeelden.

3 Welk verband zie je tussen drukgordels en neerslag? Schrappen wat niet past.

HOGEDRUK-GORDELS neerslagarm/ neerslagrijk

LAGEDRUK-GORDELS neerslagarm/ neerslagrijk

lucht daalt/ stijgt

lucht daalt/ stijgt

lucht warmt op/ koelt af relatieve vochtigheid daalt/stijgt

lucht warmt op/ koelt af relatieve vochtigheid daalt/stijgt 3 2 6 4 1 5

9.3 Beknopte samenvatting

Op aarde ontstaan grote drukgebieden door de beweging van lucht. In gebieden met hoge druk daalt de lucht, wat leidt tot droog weer en weinig neerslag. Dit verschijnsel komt voor in de subtropen, zoals in de woestijnen. Daarentegen stijgt de lucht in gebieden met lage druk, zoals bij de evenaar en de polen, wat zorgt voor wolkenvorming en hevige neerslag. Deze stijgende lucht koelt af en condenseert, wat leidt tot regen. Het wereldklimaat en de verdeling van neerslag worden dus sterk beïnvloed door de luchtbewegingen in deze drukgebieden.

Een klimatogram toont de temperatuur en neerslag van een bepaalde locatie gedurende het jaar. Aan de hand van deze grafiek kun je de neerslagverdeling van verschillende plaatsen verklaren. In tropische gebieden, dicht bij de evenaar, zie je vaak hoge neerslagpieken omdat de lucht daar stijgt en veel regen produceert. In drogere gebieden, zoals woestijnen, zie je juist lage neerslagwaarden, omdat daar de lucht daalt, wat droog weer veroorzaakt. Plaatsen in de buurt van bergen krijgen vaak meer neerslag aan de windzijde, terwijl de andere zijde (de lijzijde) droger is door het effect van de bergen. Dit toont hoe lokale factoren, zoals ligging en luchtbewegingen, de neerslagverdeling beïnvloeden.

9.4 Begrippenlijst

dagelijkse, hevige regen veroorzaakt door sterke opwarming en stijgende lucht bij de zonnestand in het zenit. De sterke opwaartse luchtbewegingen van vochtige warme lucht in de voormiddag leidt tot hevige stortregens in de namiddag. We vinden deze vaak in de tropen en de subtropen.

regen die ontstaat wanneer warme en koude luchtmassa’s botsen. De warme lucht wordt gedwongen om te stijgen. We vinden deze regen in West-Europa.

hevige, seizoensgebonden regenval veroorzaakt door moessonwinden die warme, vochtige lucht van de oceaan naar het land voeren. Dit wordt veroorzaakt door temperatuurverschillen: land warmt sneller op dan zee, maar koelt ook sneller af. De gekendste moessonregen vinden we op het Indische subcontinent.

regen die ontstaat wanneer warme lucht opstijgt, afkoelt en condenseert, vaak op berghellingen.

Het West-Europese weer 10

10.1 Waarnemingen

Welke middelen hebben we ter beschikking om weerelementen waar te nemen en te registreren?

1 Benoem de verschillende soorten weerstations:

2 Benoem de verschillende soorten waarnemings- en meetmiddelen:

Welke organisaties verzamelen en verwerken de waarnemingen? • Nationaal

• Internationaal

10.2 Weerkaart en weerbericht

10.2.1 Weerkaart

10.7 België weerkaart

10.2.2 Weerbericht

10.8 België temperatuur

Warm en zonnig weer met af en toe hoge sluierwolken. In de namiddag enkele stapelwolken. Maxima van 27 tot 32 graden bij een soms matige noord- tot noordoostenwind. Woensdag aanhoudend warm en zonnig met kans op een plaatselijk warmeonweer.

Verwachtingen:

Vandaag krijgen we warm en droog weer met hier en daar wat hoge bewolking. In de loop van de dag kunnen enkele stapelwolken gevormd worden. De maxima liggen tussen 27 graden aan de kust en in de Hoge Venen en tot 32 graden in de Kempen. De wind waait overwegend matig uit het noordoosten.

Vanavond en vannacht blijft het zacht onder een heldere of licht bewolkte hemel.

Algemene luchtgesteldheid:

Gelegen aan de voorzijde van een zwakke storing over het noorden van de Benelux, bevindt ons land zich in een erg warme en droge continentale lucht. De ontwikkeling van thermische lagedrukgebieden boven Frankrijk wijzen op een toenemende onstabiliteit die zich de volgende dagen stilaan uitbreidt in onze richting. Tot woensdag minimaliseert het gebrek aan vocht echter de kans op buien en onweer.

Algemene luchtgesteldheid boven Europa:

Warme en droge lucht bepaalt het weer over een groot deel van het Europese continent met zonnig weer op vele plaatsen en temperaturen vaak tussen 25 en 30 graden. Plaatselijk ontstaan enkele onweershaarden, mogelijk op woensdag en donderdag in België.

In het Middellandse Zeegebied, is het zonnig en erg warm met temperaturen tussen 30 en 35 graden, soms zelfs tot 40 graden op het Iberische Schiereiland. Enkele onweersbuien komen tot ontwikkeling boven het gebergte.

Atlantische regenzones, verplaatsen zich over het noorden van de Britse Eilanden richting Scandinavië. In deze streken zorgt de bewolking, af en toe vergezeld van regenbuien, ervoor dat het kwik niet hoger klimt dan 10 à 15 graden. In het zuiden van Scandinavië en de Britse Eilanden kan het 20 graden worden.

■Elementen

Vul de tabel in op basis van het weerbericht

TEMPERATUUR

LUCHTDRUK

WIND

NEERSLAG

BEWOLKING

VERWACHTINGEN

■Luchtdruk

10.9 Europa luchtdruk gebieden

1 Waarom zijn de verschillen in luchtdruk zo belangrijk voor het weer?

2 Hoe dichter de isobaren bij elkaar staan, hoe sterker / zwakker de wind.

3 De kern van een drukgebied is een gesloten isobaar

a L-drukkern boven

b H-drukkern boven

c Boven de Middellandse Zee is de luchtdruk betrekkelijk

■Winden

De wind waait van een drukgebied naar een drukgebied. Maar de aardrotatie doet de wind afwijken. De wind draait rond het drukgebied. Zie fig 10.9

Teken de draairichting van de wind rond de drukgebieden.

Bij een laagdrukgebied draait de wind in wijzerzin/tegenwijzerzin.

Bij een hoogdrukgebied draait de wind in wijzerzin/tegenwijzerzin.

Duid met pijlen de winden rond de hoge en de lage drukkernen aan op de kaart fig. 10.9

10.10 België windrichting

De overheersende wind op dit kaartje komt uit het

Klopt dit met de pijlen die je daarnet aanbracht op fig 10.9?

Ten Z-O van ons land draait de wind naar

Verklaar dit met de hulp van de kaart

10.2.3 Fronten

Warme en koude luchtsoorten mengen niet. Er is een plotse overgang van koude naar warme lucht. Deze grenslijn noemen we een front. Fronten worden met lijnen aangeduid op de kaart.

■ wamtefront

Ontstaan

Warme lucht is zwaarder / lichter dan koude lucht.

Warme lucht zal daarom stijgen / dalen.

Wanneer warme lucht beweegt naar koude lucht, zal de warme lucht over de koude lucht schuiven.

We zien dan hoge cirruswolken.

De warme lucht koelt af en de wolken zakken lager.

Schematische voorstelling

Weer

Het is een rustig front. De bewolking neemt toe en het gaat regenen (motregen).

Daarna wordt het warmer.

■ koufront

Ontstaan

Wanneer koude lucht beweegt naar warme lucht, jaagt ze de warme lucht de hoogte in.

Koude lucht is zwaarder / lichter en schuift onder / boven de warme lucht.

De stijgende warme lucht koelt af met als gevolg wolkenvorming en neerslag.

Schematische voorstelling

Weer

Een koufront is veel agressiever dan een warmtefront.

We zien een dreigende wolkenhemel en er kan veel neerslag vallen, ook hagel en stortregens, gepaard met rukwinden.

■ occlusiefront

Ontstaan

Het koufront beweegt sneller dan het warmtefront en zal dit inhalen. Op het moment dat de fronten samenkomen, komt de koude lucht van achter het koufront samen met de koelere lucht van vóór het warmtefront. De lucht die het koudste is, blijft onderaan, de minder koude lucht wordt omhoog geduwd.

Schematische voorstelling

Weer

Het weer kan beginnen als een warmtefront en dan overgaan in een koufront met onweer en hagel. Het voorbijkomen van een occlusiefront gaat gepaard met hevige regens.

Wanneer het frontensysteem beweegt, is de regen tijdelijk, maar als het systeem blijft hangen, zijn er grote hoeveelheden neerslag te verwachten.

1 Duid aan op kaart fig. 10.9 : waar warme (w) en waar koudere (k) lucht voor komt.

2 Waar zou het kunnen regenen?

3 Vergelijk met het weerbericht.

10.2.4 Satellietbeelden

Speciale weersatellieten maken beelden van de atmosfeer en leveren belangrijke gegevens aan over het weer. Meteosat observeert vooral wolkenformaties vanuit de ruimte op een hoogte van ongeveer 36 000 km. De satellieten draaien met de aarde mee ter hoogte van de evenaar.

■Zichtbaar-licht-satellietbeeld (fig. 10.11)

De satellietbeelden worden gemaakt van het zichtbare licht. Je ziet de beelden als het ware met je eigen ogen. In de nacht is het donker en zie je dus niets.

■Infrarood-satellietbeeld (fig. 10.12)

De satellietbeelden worden gemaakt van de infrarode straling. Door gebruik te maken van de warmtestraling van de aarde en de wolken kan men de weerontwikkelingen ook ‘s nachts volgen. Omdat wolken kouder zijn naarmate ze hoger in de atmosfeer zitten kan men ook hun hoogteligging in de atmosfeer bepalen. Hoe helderder de wolken, hoe hoger ze reiken in de koudere lagen van de atmosfeer.

1 Vergelijk de satellietbeelden met de weerkaart. fig. 10.13 Welke overeenkomsten zie je tussen de bewolking op de satellietbeelden en de fronten en drukkernen op de weerkaart ?

visueel 26/11/2014

infrarood 26/11/2014

weerkaart 26/11/2014

Lezen en interpreteren van een weerkaart - onderzoeksschema

Luchtdruk: druk kernen situeren

Winden: windrichting en windsnelheid afleiden uit drukkernen

Luchtsoort bepalen: typische kenmerken, hieraan verbonden, beschrijven - temperatuur - luchtvochtigheid van neerslagzones (zie ook satellietbeelden)

2 Weersituatie 1 : kenmerken van het weer bij een lage-druk-gebied (cyclonale depressie)

Bestudeer het visuele en infrarood beeld samen met de weerkaart. (fig. 10.14 - 10.16)

Interpreteer de weerkaart, volg het onderzoeksschema hierboven.

Luchtdruk:

Windrichting + windsnelheid:

Temperatuur en relatieve luchtvochtigheid:

Ter hoogte van de contactvlakken: regenzones:

Het weer in België:

visueel 6/01/2014

infrarood 6/01/2014

weerkaart 6/01/2014

Weersituatie 2 : kenmerken van het weer bij een hoge-druk-gebied

Bestudeer de visuele en infraroodbeelden samen met de weerkaart. (fig. 10.17 - 10.19)

Interpreteer de weerkaart, volg het onderzoeksschema hierboven.

Luchtdruk:

Windrichting + windsnelheid:

Temperatuur en relatieve luchtvochtigheid:

Ter hoogte van de contactvlakken: regenzones:

Het weer in België:

10.3 Kenmerken van typische West-Europese weersituaties

Markeer in onderstaande tabel de juiste kenmerken, schrap wat niet past.

WEERSITUATIE 1

BIJ LAGE LUCHTDRUK (CYCLONALE DEPRESSIE)

WEERSITUATIE 2

BIJ HOGE LUCHTDRUK

laag / hoog luchtdruk laag / hoog

stijgt / daalt lucht

stijgt / daalt warmt op / koelt af warmt op / koelt af ja / neen wolkenvorming ja / neen

dicht bij elkaar / ver van elkaar laag / hoog isobaren windsnelheid dicht bij elkaar / ver van elkaar laag / hoog weer

stabiel / wisselvallig toestand

stabiel / wisselvallig

visueel 6/01/2014

infrarood 6/01/2014

weerkaart 6/01/2014

10.4 Beknopte samenvatting

1 Er zijn verschillende middelen en stations om weerelementen te meten en registreren. De middelen voor waarneming: grondweerstation; satellietgrondstation; hoge atmosfeer weerstation; weervliegtuig; weerradar. De waarnemings- en meetinstrumenten: thermometerhut; pluviometer; anemometer; weerboei; weervliegtuig; weerballon; polaire satelliet en geostationaire satelliet. De organisaties die waarnemingen verzamelen: nationaal zoals het KMI of het Koninklijk Meteorologisch Instituut) en internationaal (WMO of World Meteorological Organization).

2. Luchtdrukverschillen veroorzaken winden, die van hoge naar lagedrukgebieden waaien. Hoe dichter de isobaren bij elkaar staan, hoe sterker de wind. Op het noordelijk halfrond draait de wind van een hogedrukgebied met de klok mee naar een lagedrukgebied tegen de klok in. Op het zuidelijk halfrond is de draairichting van de wind in omgekeerde richting. Warme en koude luchtsoorten mengen niet. Er is een plotse overgang van koude naar warme lucht. Deze grenslijn noemen we een front. Fronten worden met lijnen aangeduid op de kaart. Er zijn drie verschillende fronten: warmtefront: warme lucht schuift over koude lucht en veroorzaakt lichte neerslag; koufront: koude lucht duwt warme lucht omhoog, veroorzaakt hevige neerslag en stormachtig weer en occlusiefront: het koufront haalt het warmtefront in, wat leidt tot hevige regenval en onweer.

Speciale weersatellieten maken beelden van de atmosfeer en voorzien in belangrijke gegevens over het weer. Meteosat observeert vooral wolkenformaties vanuit de ruimte op een hoogte van ongeveer 36 000 km. De satellieten draaien met de aarde mee ter hoogte van de evenaar. Satellietbeelden gemaakt met zichtbaare lichtstraling zijn alleen overdag inzetbaar. Satellieten gebruiken ook infraroodstraling om ook ’s nachts beelden te maken. Ze kunnen ook de hoogteligging van wolken in de atmosfeer bepalen.

Deze technologieën helpen bij het monitoren en voorspellen van weersomstandigheden op zowel nationaal als internationaal niveau.

3. Een lagedrukgebied ontstaat wanneer warme lucht opstijgt. Hierdoor stroomt lucht van omliggende gebieden toe en wordt omhooggeduwd, waardoor ze afkoelt en condenseert tot wolken en neerslag. In West-Europa zorgt een lagedrukgebied vaak voor wisselvallig weer met bewolking, regenbuien en wind.

Een hogedrukgebied ontstaat door dalende lucht die opwarmt en uitdroogt. Dit verhindert wolkvorming en leidt tot stabiel, rustig en vaak zonnig weer. In West- Europa betekent een hogedrukgebied meestal heldere luchten, weinig wind en droogte. In de winter kan het echter ook voor mist of koude, heldere nachten zorgen.

10.5 Begrippenlijst

dagelijkse, hevige regen veroorzaakt door sterke opwarming en stijgende lucht bij de zonnestand in het zenit. De sterke opwaartse luchtbewegingen van vochtige warme lucht in de voormiddag leidt tot hevige stortregens in de namiddag. We vinden deze vaak in de tropen en de subtropen.

regen die ontstaat wanneer warme en koude luchtmassa’s botsen. De warme lucht wordt gedwongen om te stijgen. We vinden deze regen in West-Europa.

hevige, seizoensgebonden regenval veroorzaakt door moessonwinden die warme, vochtige lucht van de oceaan naar het land voeren. Dit wordt veroorzaakt door temperatuurverschillen: land warmt sneller op dan zee, maar koelt ook sneller af. De bekendste moessonregen vinden we op het Indische subcontinent.

een lagedrukgebied is een gebied waar de luchtdruk laag is. Dit gaat vaak samen met koudere temperaturen, wind en regen. Ook wel depressie of minimum. Symbool L

een hogedrukgebied is een gebied waarin de luchtdruk op zeeniveau hoog is ten opzichte van de omgeving. Ook wel anticycloon of maximum. Symbool H

frontvlak dat ontstaat als een koude luchtmassa die naderbij komt een andere, die zich verwijdert, inhaalt. De warme sector die ertussen ligt, wordt opgeheven. Op een kaart weergegeven in paars en/of halve cirkels met driehoekjes.

scheiding aan het aardoppervlak tussen twee verschillende luchtsoorten.

Dikwijls gebruikt men ‘front’ om het frontgebied aan te duiden.