POLARIS
NATUURKUNDE + SCHEIKUNDE
VMBO - THEORETISCH / HAVO
methodeconcept / redactie
Boom voortgezet onderwijs
auteurs
Sjef Buil
Freek Hoogeveen
Peter Koopmans
Elout Roeland
Donald Staal
Paul Stoop
Arjen Wielemaker
Michel Wijnhold
POLARIS
NATUURKUNDE + SCHEIKUNDE
VMBO-THEORETISCH / HAVO LEERJAAR 1–2
BOOM VOORTGEZET ONDERWIJS
Inhoud
1 Licht
1.1 Zien en kleuren 8
1.2 Schaduw 14
1.3 Spiegels en lenzen 20
1.4 Lens en beeld 26
1.5 Het oog 32
Toetsvoorbereiding 38
2 Beweging
2.1
2.2
Snelheid en gemiddelde snelheid 42
Rekenen aan snelheid 48
2.3 Versnellen en vertragen 54
2.4 Plaats-tijddiagram 60
2.5 Remweg en reactietijd 66
Toetsvoorbereiding 72
3 Stoffen
3.1 Stoffen en stofeigenschappen 76
3.2 Dichtheid 82
3.3 Bouwstenen van stoffen 88
3.4 Faseovergangen 94
3.5 Mengsels scheiden 100
Toetsvoorbereiding 106
4 Elektriciteit
4.1 Statische elektriciteit en spanning 110
4.2 Stroomkringen 116
4.3 Elektrische schakelingen 122
4.4 Energie en vermogen 128
4.5 Elektriciteit en veiligheid 134
Toetsvoorbereiding 140
5 Warmte
5.1 Warmte en temperatuur 144
5.2 Warmtetransport 150
5.3 Verbranden en blussen 156
5.4 Chemische reacties 162
5.5 Klimaatverandering 168
Toetsvoorbereiding 174
6 Heelal
6.1 Aarde en zon 178
6.2 Aarde en maan 184
6.3 Het zonnestelsel 190
6.4 Sterren 196
6.5 Sterrenstelsels 202
Toetsvoorbereiding 208
Naslag
A Practicum
A1 Veiligheid 212
A2 Meten 212
B Grafieken
B1 Grafieken aflezen 214
B2 Grafieken maken 215
C Rekenen
C1 Voorvoegsels 216
C2 Machten van tien 216
C3 Eenheden omrekenen 217
C4 Samengestelde eenheden omrekenen 217
C5 Formules 218
C6 Rekenen met formules 220
D Onderzoeken 222
E Ontwerpen 224
Register van begrippen 227
6 Heelal
6.1 Aarde en zon 178
6.2 Aarde en maan 184
6.3 Het zonnestelsel 190
6.4 Sterren 196
6.5 Sterrenstelsels 202
Toetsvoorbereiding 208
6.1 Aarde en zon
DOEL > Je leert wat de invloed van de zon op de aarde is.
Aarde en zon De aarde is een planeet (figuur 6.1). Ze heeft een omtrek van 40 duizend km en een diameter van bijna 13 duizend km. Mercurius, Mars en Jupiter zijn ook planeten. Planeten bewegen in grote vrijwel cirkelvormige banen om de zon. De aarde doet dat op een afstand van 150 miljoen km. De zon is een ster en is véél groter dan de aarde. De diameter van de zon is bijna 1,5 miljoen km. Dat is ruim 100 keer zo groot als de diameter van de aarde. Deze afmetingen en afstanden zijn zo gigantisch, dat je je er bijna niets bij kunt voorstellen. Dat lukt wel als je een vergelijking maakt met de dingen die je wel kent. Stel je je de zon voor als een flinke sinaasappel, dan is de aarde maar een speldenknop die op ongeveer 10 meter afstand staat. Tussen de aarde en de zon en daarbuiten is vooral lege ruimte. Andere sterren dan de zon staan zo ontzettend ver weg dat je ze alleen als kleine lichtpuntjes aan de hemel ziet.
Dag en nacht De zon verlicht de aarde. Aan de kant van de aarde die naar de zon is gericht, is het licht en dus dag. Aan de andere kant van de aarde is het donker en dus nacht. Dag en nacht ontstaan doordat de aarde rond haar eigen as draait, de aardas. Dat is een denkbeeldige as die door de Noordpool en de Zuidpool gaat (figuur 6.2). In 24 uur, een etmaal, draait de aarde in oostelijke richting eenmaal rond de aardas. De zon komt ’s ochtends in oostelijke richting op en gaat ’s avonds in westelijke richting onder.
6.2 De draai-as van de aarde
aardas Noordpool
Zuidpool
6.1 De aarde vanuit de ruimte
v Oefenen
1 a Hoelang duurt één ronde van de aarde om de zon? R
b Wat is een etmaal? R
2 Waardoor ontstaan dag en nacht?
Kies het juiste antwoord. R
A Door de draaiing van de aarde om de zon.
B Door de draaiing van de aarde om haar eigen as.
C Doordat de aardas schuin staat.
3 De aarde draait om haar as en jij draait mee.
a Hoelang duurt één ronde van de aarde om haar eigen as? R
b De omtrek van de aarde op de evenaar is 40 duizend km. Bereken de snelheid waarmee je op de evenaar ronddraait. T 1
c Leg uit dat de snelheid op de Noordpool 0 m / s is. T 2
d Waarom is je snelheid in Nederland kleiner dan je antwoord op vraag b? T 2
4 De planeet Jupiter staat op 778 miljoen km afstand van de zon. Als je je de zon voorstelt als een sinaasappel met een diameter van 10 cm, dan staat de aarde op een afstand van 10,8 m.
a Hoe ver staat de aarde van de zon? R
b Hoeveel keer verder staat Jupiter van de zon dan de aarde? T 1
c Hoeveel meter staat Jupiter van de zon als je de zon als een sinaasappel voorstelt? T 2
5 Waar moet je in Engeland naartoe als je een zonsopkomst boven zee wilt zien: naar de oostkust of de westkust ? T1
breedtegraad lengtegraad
Leeuwarden
Maastricht
A
6 Afbeelding A
De afbeelding is een kaart van Nederland met coördinaten. Om je positie aan te kunnen geven is de aarde verdeeld in lengte- en breedtegraden. Een lengtegraad op de kaart loopt verticaal en een breedtegraad horizontaal.
Je ziet op de kaart dat Apeldoorn op de 6de lengtegraad ligt. Londen ligt op 0 graden.
Op de kaart zie je ook dat Arnhem op de 52ste breedtegraad ligt. De evenaar ligt op 0 graden.
a Leg uit of de zon eerder opkomt in Arnhem of in Den Haag. T2
b De aarde is verdeeld in 360 lengtegraden. Leg uit dat als je 15 graden naar het oosten reist de zon 1 uur eerder opkomt. T1
c Bereken hoeveel minuten de zon in Apeldoorn eerder opkomt dan in Londen. T2
Arnhem
Den Haag
Amsterdam Apeldoorn
Zomer en winter De aarde draait niet alleen om haar eigen as, maar beweegt ook in een baan om de zon. Eén ronde om de zon duurt 365 etmalen. Dat is een jaar. In figuur 6.3 zie je dat de aardas niet loodrecht op de baan van de aarde om de zon staat. En je ziet ook dat de aardas altijd dezelfde kant op wijst. Hierdoor duren de dagen door het jaar heen niet even lang en staat de zon niet het hele jaar even hoog aan de hemel. Zo ontstaan de vier seizoenen: lente, zomer, herfst en winter. Als het bij ons zomer is, staat het noordelijk halfrond van de aarde gericht naar de zon (linker positie van de aarde in figuur 6.3). Het gebied rond de Noordpool blijft dan 24 uur per etmaal naar de zon gericht. Het wordt daar dus helemaal niet donker. Bij ons staat de zon overdag hoog aan de hemel en duren de dagen lang. Als het bij ons winter is, staat juist het zuidelijk halfrond van de aarde naar de zon gericht (rechter positie van de aarde in figuur 6.3). Bij ons staat de zon dan overdag laag aan de hemel en duren de dagen kort. In de zomer valt er meer licht van de zon op een vierkante meter aardoppervlak (figuur 6.4). En omdat de dagen dan langer zijn, wordt de aarde elke dag meer uren opgewarmd. Daardoor is het in de zomer warmer dan in de winter.
6.4 Verschil in lichtinval tussen zomer en winter
6.3 Het ontstaan van zomer en winter
v Oefenen
7 a Hoeveel etmalen duurt een jaar? R
b De aardas staat niet loodrecht op de baan van de aarde om de zon en wijst altijd dezelfde kant uit. Noteer welke twee gevolgen dit heeft. R
8 Afbeelding B
In de zomer staat de zon in Nederland veel hoger aan de hemel dan in de winter. Er valt dan meer licht van de zon op een vierkante meter aardoppervlak. De hoek die de invallende lichtstralen van de zon maken met de aarde heet de zonnehoek.
a Meet in afbeelding B met een geodriehoek de zonnehoek op in de zomer en de winter. Noteer deze hoeken. T1
b Leg met behulp van de tekening uit waarom het in de zomer warmer is. T1
c Je wilt zonnepanelen op een plat dak plaatsen. Waarom kun je deze panelen beter schuin op het dak plaatsen? T2
d Leg uit hoe groot jij de hoek zou kiezen tussen zonnepaneel en het platte dak. T2
9 a Noem twee oorzaken waardoor het in Nederland ’s winters kouder is dan ’s zomers. T1
b Leg uit waarom het op het zuidelijk halfrond winter is als het bij ons zomer is. T1
10 Rond de Noordpool is een gebied waar de zon in de zomer 24 uur per dag schijnt.
a Laat met een tekening zien hoe dat kan. T2
b Het blijft koud op de Noordpool, zelfs als de zon er 24 uur per dag schijnt. Leg uit waardoor dat komt. T2
11 Werkblad 6.11
In figuur 6.3 zijn twee posities van de aarde getekend. Bij de linker positie is het 21 juni, de langste dag bij ons in de zomer. Bij de rechter positie is het 21 december, de kortste dag bij ons in de winter.
a Teken op je werkblad de plaats van de aarde op 21 maart, het begin van de lente. T1
b Teken ook de plaats van de aarde op 21 september, het begin van de herfst. T1
c Leg uit waarom op deze twee dagen dag en nacht bijna overal even lang duren. T2
zonnehoek
Wijnbouw in Noord-Europa Wijn wordt gemaakt van druiven. Om druiven goed te laten groeien is veel zonnewarmte nodig. Daarom is er veel wijnbouw in Zuid-Europese landen als Frankrijk en Italië. Ook landen die noordelijker liggen, zoals Nederland en Duitsland, hebben wijngaarden. Om de druiven zoveel mogelijk te laten profiteren van de zonnewarmte, liggen deze wijngaarden vaak op steile hellingen. De hellingen langs de rivier de Moezel in Duitsland zijn hier een goed voorbeeld van (afbeelding C) Hoe noordelijker je komt, hoe lager de zon aan de hemel staat. De hoeveelheid zonnewarmte per vierkante meter die op het aardoppervlak terecht komt, is noordelijker dus kleiner (zie ook figuur 6.4). Maar op een steile helling valt dan juist meer zonlicht per vierkante meter (zie afbeelding D). De helling moet dan wel naar het zuiden gericht zijn.
Op een steile helling die naar het zuiden is gericht, valt bij laagstaande zon meer zonlicht per vierkante meter dan op vlak land.
Wijnbouw aan de rivier de Moezel nabij Trittenheim, Duitsland
C D
v Toepassen
12 Lees de tekst hiernaast over wijnbouw in Noord-Europa.
a Wat is het voordeel van steile hellingen voor wijnbouw in noordelijke streken? T 1
b Waarom is wijnbouw op hellingen die naar het noorden gericht zijn niet geschikt? T 2
c Waar op de wereld zou wijnbouw op naar het noorden gerichte hellingen wel geschikt zijn? I
d Waarom zijn zeer steile hellingen niet handig voor wijnbouw in landen die dicht bij de evenaar liggen? Licht je antwoord toe met een tekening. T 2
e Wat is het voordeel van de klimaatverandering voor de wijnbouw in Nederland? I
13 De snelheid waarmee de aarde om haar as draait, neemt langzaam af. Uit onderzoek is gebleken dat 600 miljoen jaar geleden de aarde in 22 uur om haar eigen as draaide.
a Bereken hoeveel uur een jaar tegenwoordig duurt. T 1
b Bereken hoeveel dagen er 600 miljoen jaar geleden in een jaar gingen. T 2
14 Afbeelding E
De draai-as van Mercurius staat loodrecht op de baan van de planeet om de zon.
Leg uit of Mercurius om deze reden een zomer en een winter kent. T2
15 Afbeelding F
De planeet Uranus draait in 84 aardse jaren eenmaal om de zon en in ongeveer 17 uren eenmaal om de eigen as. Bijzonder is dat de draai-as van Uranus bijna in het vlak van de baan om de zon ligt.
a Leg uit dat de lengte van een dag op Uranus door het jaar heen heel sterk verandert. I b Leg uit of de seizoenen op Uranus meer verschillen met die op de aarde of juist minder. I
v Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen: v Aarde en zon v Dag, nacht en etmaal v Zomer en winter
T 1 Ik kan beschrijven waardoor dag en nacht en zomer en winter op aarde ontstaan.
T 2 Ik kan uitleggen hoe de stand van de draai-as van een planeet invloed heeft op de daglengte en het ontstaan van seizoenen.
I Ik kan uitleggen hoe de breedtegraad van invloed is op de hoeveelheid zonnewarmte die op het aardoppervlak valt.
Mercurius
6.2 Aarde en maan
DOEL > Je leert dat de beweging van de maan om de aarde veroorzaakt wordt door de zwaartekracht en de verklaring is voor de maanfasen.
De maan De maan is veel kleiner dan de zon. Omdat de maan veel dichterbij staat dan de zon, lijken deze hemellichamen aan de hemel even groot te zijn. De gemiddelde afstand tussen de aarde en de maan is 380 duizend km. De maan is met een diameter van 3500 km veel kleiner dan de aarde. Ze beweegt in een bijna cirkelvormige baan om de aarde. Daar doet ze bijna een maand over. De maan wordt net als de aarde verlicht door de zon. Het licht dat je ziet wanneer je de maan aan de hemel ziet staan, is dus teruggekaatst zonlicht.
Maanfasen De baan van de maan om de aarde ligt in bijna hetzelfde vlak als de baan van de aarde om de zon. De maan komt net als de zon in oostelijke richting op en gaat in westelijke richting onder. Je ziet alleen het gedeelte van de maan dat door de zon verlicht wordt. De kant van de maan die van de zon af is gericht, zie je niet. Bij nieuwe maan staat de maan tegelijk met de zon aan de hemel en wordt de achterkant verlicht. Op aarde zie je de maan dan niet. Na een week is het halve maan. De rechterkant van de maan is dan verlicht, gezien vanaf de aarde. Dit heet eerste kwartier. Een week later is het volle maan. De verlichte kant van de maan is dan helemaal naar de aarde gericht. De maan komt dan op als de zon ondergaat. Weer een week later is het laatste kwartier. Je ziet vanaf de aarde nu de linkerkant van de maan verlicht. De verschillende verschijningsvormen van de maan heten de maanfasen (figuur 6.5).
6.5 De maanfasen (grootte en afstanden zijn niet op schaal)
v Oefenen
16 a Hoelang duurt één ronde van de maan om de aarde? R
b De zon is een directe lichtbron, de maan een indirecte lichtbron. Leg uit wat het verschil is. T 1
c Welke vier maanfasen zijn er? R
17 Welke omschrijving hoort bij welke maanfase? R
Maanfasen
1 Nieuwe maan
2 Eerste kwartier
3 Volle maan
4 Laatste kwartier
Omschrijving
A Rechterkant verlicht
B Linkerkant verlicht
C Volledig donker
D Volledige verlicht
18 Afbeelding A
In afbeelding A zie je twee maanfasen.
Leg voor beide maanfasen uit waar de maan zich op dat moment bevindt. Maak een keuze uit onderstaande antwoorden. T1
A Tussen nieuwe maan en eerste kwartier.
B Tussen eerste kwartier en volle maan.
C Tussen volle maan en laatste kwartier.
D Tussen laatste kwartier en nieuwe maan.
19 Bij een zonsverduistering bedekt de maan precies de zon. Leg uit welke maanfase hoort bij een zonsverduistering. T2
20 Vanaf de aarde zien we altijd dezelfde kant van de maan.
a Leg uit dat dit alleen kan als de maan ook om haar eigen as draait. Tip: het helpt als je de bewegingen van maan en aarde naspeelt met een medeleerling. T2
b De kant van de maan die je nooit ziet, heet in het Engels de ‘dark side of the moon’. Waarom is deze benaming onjuist? T1
c Hoelang duurt ongeveer één etmaal op de maan? T2
21 Je kunt de afstand tot de maan meten door een laserstraal te laten terugkaatsen tegen een spiegel op de maan. Deze spiegel is daar achtergelaten door Amerikaanse astronauten.
Door de tijd te meten tussen het uitzenden en ontvangen van de laserstraal, kun je de afstand op enkele millimeters nauwkeurig meten.
De snelheid van het licht is 300 000 km/s.
Bij een bepaling van de afstand tot de maan met een teruggekaatste lichtstraal wordt een tijd van 2,54 s gemeten.
a Met welke formule kun je de afstand berekenen? T1
b Bereken de afstand tot de maan. T2
Zwaartekracht Als je iets omhooggooit, valt het weer naar beneden. Dat komt door de zwaartekracht. Niet alleen de aarde trekt voorwerpen aan, alle voorwerpen oefenen ook een aantrekkingskracht op elkaar uit. Deze kracht merk je pas als de voorwerpen heel erg groot en zwaar zijn, zoals sterren en planeten. Omdat de aarde heel groot en zwaar is, voel je de aantrekkingskracht van de aarde heel duidelijk. Dat is de kracht die je naar de grond trekt en voorkomt dat je wegzweeft van de aarde. De zwaartekracht neemt af als de afstand tussen de voorwerpen groter wordt. Maar zelfs op 380 duizend km afstand is de zwaartekracht van de aarde groot genoeg om de maan aan te trekken. Als de aarde de maan aantrekt, waarom valt die dan niet op de aarde? Dat kun je als volgt begrijpen. In figuur 6.6 zie je een heel hoge berg met daarop een kanon. Als je de kogel wegschiet, valt hij met een boogje naar de aarde. Hoe harder je de kogel wegschiet, hoe verder hij komt. Omdat de aarde rond is, valt de kogel steeds verder om de aarde heen. Als je de kogel hard genoeg wegschiet, komt hij nooit meer op de grond. De kogel blijft dan om de aarde bewegen. Met de maan is het net zo. Die beweegt hard genoeg en beweegt om de aarde heen. Ook satellieten bewegen om de aarde.
6.6 Een schot om de aarde
6.7 De Amerikaanse astronaut Buzz Aldrin op de maan, 20 juli 1969
v Oefenen
22 a Als je omhoog springt, kom je ook weer naar beneden. Waardoor komt dat? R
b De maan wordt aangetrokken door de aarde. Waarom valt de maan niet op de aarde? R
23 De zwaartekracht op de maan is zesmaal zo klein als die op de aarde.
a Leg uit of je op de maan een massa van 200 kg kunt optillen. T1
b Wat geeft een weegschaal op de maan aan als je deze massa erop legt? T2
c Leg uit of je op de maan het wereldrecord hoogspringen kunt verbeteren. T2
24 Afbeelding B
Een satelliet die op een hoogte van 36 000 km in een baan om de aarde beweegt, heeft net als de aarde een omlooptijd van 24 h. Als de satelliet in een baan recht boven de evenaar beweegt, dan blijft hij dus steeds boven dezelfde plek op aarde staan. Zo’n satelliet heet een geostationaire satelliet.
a Waarom kan een satelliet alleen een geostationaire baan hebben boven de evenaar en niet een geostationaire baan over de polen? T2
b Waarom is het voor communicatiedoeleinden handig om met geostationaire satellieten te werken? T2
c Voor satelliet-tv heb je een schotelantenne nodig. Deze vangt de signalen op van een geostationaire satelliet. Leg uit waarom je de antenne op het zuiden moet richten. T1
25 Afbeelding C
Polaire satellieten bewegen over de polen van de aarde in een veel lagere baan, tot ongeveer 1000 km hoogte. Deze satellieten bewegen veel sneller om de aarde dan geostationaire satellieten. Omdat de aarde ook draait, beweegt de satelliet over steeds een ander deel van de aarde.
a Stel dat een satelliet 1,5 h over één rondje om de aarde doet. Na hoeveel rondjes van de satelliet is de aarde precies eenmaal rondgedraaid? T1
b Leg uit dat een polaire satelliet geschikt is voor het maken van landkaarten en een geostationaire satelliet niet. T2
c Wat zal er met de polaire satelliet gebeuren als de snelheid van de satelliet te klein is? T2
geostationaire satelliet
Eb en vloed Als je hier een boot hebt liggen (afbeelding D), moet je een aantal uren wachten voordat je kunt varen. Op het moment dat de foto is genomen, is het eb ofwel laag water. Ongeveer 6 uur later is het vloed ofwel hoog water. Je kunt dan uitvaren met je boot.
Eb en vloed ontstaan door de zwaartekracht van de maan. De aarde trekt de maan aan zodat deze in een baan om de aarde beweegt, maar andersom trekt de maan ook aan de aarde. En dus trekt de maan ook aan het water op aarde. Aan de kant van de aarde waar de maan staat, trekt de maan harder aan het water. Het is daar vloed. Ook aan de andere kant van de aarde is het dan vloed. Daar tussenin is het eb (afbeelding E).
Eb in St. Yves, Cornwall, Engeland
D
maan
vloed
vloed
v Toepassen
26 Lees de tekst hiernaast over eb en vloed.
a Hoe kun je afleiden dat er tussen eb en vloed ongeveer 6 uur zit? T1
b Bij meren zie je geen eb en vloed. Hoe zou dat komen? I
Eb en vloed worden versterkt door de werking van de zon. Als de zon, aarde en de maan precies in een lijn staan, is er springtij. Dan staat het water extra hoog en extra laag.
c Bij welke twee maanfasen kun je springtij verwachten? T2
d Hoe vaak per maand kun je springtij verwachten? T2
27 De film Apollo 13 gaat over Apollovlucht 13 naar de maan. De Apollo is een drietrapsraket die in de jaren zestig en zeventig van de vorige eeuw werd gebruikt voor reizen naar de maan. De raket van ruim 100 m hoog was bijna geheel gevuld met brandstof. De brandstof werd gebruikt om de aantrekkingskracht
Voor het vertrek vanaf de maan terug naar de aarde is zo’n grote raket niet nodig. Leg dit uit. I
28 Het International Space Station (ISS) beweegt in een cirkelbaan om de aarde op 355 km boven het aardoppervlak.
Een rondje om de aarde duurt 1,5 h.
a Waarom valt het ISS niet naar de aarde? T1
b De straal van de aarde is 6371 km. Bereken de afstand van het ISS tot het middelpunt van de aarde. T1
c Bereken de afstand die het ISS in 1,5 uur aflegt. Gebruik de formule voor de omtrek van een cirkel: O = 2 π r. T2
d Bereken de snelheid waarmee het ISS rond de aarde beweegt. T2
e Leg uit wat er gebeurt als de snelheid van het ISS af zou nemen. T2
v Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
v Maan
v Maanfasen
v Zwaartekracht
T 1 Ik kan beschrijven hoe de maan om de aarde beweegt en daaruit de maanfasen verklaren.
T 2 Ik kan uitleggen dat de snelheid van satellieten afhangt van de hoogte van de baan boven de aarde.
I Ik kan uitleggen hoe eb en vloed ontstaan.
6.3 Het zonnestelsel
DOEL > Je leert hoe het zonnestelsel eruitziet.
Het zonnestelsel Behalve de aarde bewegen er nog meer planeten in bijna cirkelvormige banen om de zon. Vijf planeten zijn met het blote oog te zien en waren al in de oudheid bekend: Mercurius, Venus, Mars, Jupiter en Saturnus. In de 18de en 19de eeuw zijn met telescopen nog twee planeten ontdekt die niet met het blote oog te zien zijn, Neptunus en Uranus. Samen met de zon vormen de acht planeten ons zonnestelsel. De planeten bewegen allemaal in dezelfde richting om de zon en hun banen liggen in hetzelfde vlak (figuur 6.8). De ruimte tussen de planeten is bijna helemaal leeg, op wat stof en stenen na. Soms botst zo’n steen op de atmosfeer van de aarde. Daarbij komt dan zo veel warmte vrij dat de steen verbrandt. Zo’n brandende steen heet een meteoor. Soms is een steen zo groot dat hij niet helemaal verbrandt. Het deel dat op aarde terechtkomt, heet een meteoriet.
6.8 Ons zonnestelsel met de afstanden tussen de planeten op schaal. De banen van de binnenste planeten zijn vergroot weergegeven.
Neptunus
v Oefenen
29 Dit zijn de namen van de planeten op alfabetische volgorde: aarde, Jupiter, Mars, Mercurius, Neptunus, Saturnus, Uranus en Venus. Zet de planeten in de juiste volgorde vanaf de zon gezien. R
30 a Leg in eigen woorden uit wat het verschil is tussen een meteoor en een meteoriet. T1
b Komen meteoren alleen ’s nachts voor of ook overdag? Leg je antwoord uit. T2
31 De afstand van de aarde tot de zon is 150 000 000 km. Ga ervan uit dat de baan van de aarde om de zon een cirkel is.
a Bereken de omtrek van deze cirkel in km. Voor de omtrek van een cirkel geldt :
O = 2 π r T 1
b De aarde legt deze afstand af in één jaar.
Bereken hoeveel uren er in één jaar zitten. T 1
c Bereken met welke snelheid in km / h de aarde om de zon draait. T 2
32 Afbeelding A / Werkblad 6.32
Christiaan Huygens ontdekte in de 17de eeuw met een zelfgemaakte lenzentelescoop de ringen van Saturnus. Deze telescoop bestaat uit twee positieve lenzen. De lens met de grote diameter heet het objectief en heeft een grote brandpuntsafstand. Het objectief richt je op de hemel. De lens met de kleine diameter heeft een kleine brandpuntsafstand en heet het oculair. Daar kijk je door. De lenzen staan zo opgesteld dat de brandpunten van objectief en oculair samenvallen. Op het objectief valt een lichtstraal.
a In afbeelding A zie je vier lichtstralen waarvan er drie maar tot het objectief getekend zijn. Teken het verdere verloop van deze drie lichtstralen tot na het oculair. Gebruik de uitleg in paragraaf 1.4. T 2
b Voor de vergroting N van de telescoop geldt:
N =
brandpuntsafstand objectief brandpuntsafstand oculair
Bereken de vergroting van deze telescoop. T2
objectief
Mercurius aarde
6.9 De grootte van de planeten op schaal
De planeten In figuur 6.9 zie je de zon en de planeten op een rij staan. De zon en de planeten zijn op schaal afgebeeld en de onderlinge afstanden kloppen niet. De vier planeten die het dichtst bij de zon staan, zijn de aardse planeten Ze zijn klein en hebben een steenachtig oppervlak. Venus, de aarde en Mars hebben een atmosfeer. Alleen op aarde bestaat de atmosfeer uit lucht die je kunt inademen. De vier planeten die het verst van de zon staan, zijn de gasreuzen Zij zijn heel groot, bestaan voornamelijk uit gas en hebben geen vast oppervlak. Ook hebben ze veel meer manen dan de aardse planeten. De gasreuzen staan veel verder weg van de zon dan de aardse planeten. Daardoor is het er heel erg koud. In tabel 6.10 staan gegevens over de planeten.
6.10 Gegevens over de planeten
planeet diameter (t.o.v. de aarde) afstand tot de zon (uitgedrukt in afstand aarde–zon)
Mars
Jupiter
Saturnus
Uranus
Neptunus
Venus
zon
v Oefenen
33 a Noteer de namen van de aardse planeten en de namen van de gasreuzen. R
b Noem vier verschillen tussen de aardse planeten en de gasreuzen. R
34 Kijk naar tabel 6.10.
a Wat is de kleinste en wat is de grootste planeet van ons zonnestelstel? T1
b Op welke planeet duurt een jaar het kortst? T1
c Waarom duurt op Neptunus een jaar het langst? T2
d Wat is het verschil in gemiddelde temperatuur tussen de aarde en Mars? T1
35 Gebruik de gegevens uit tabel 6.10.
a De diameter van de aarde is 12 740 km. Bereken de diameter van Mars. T1
b De aarde staat op 150 miljoen km van de zon. Bereken op hoeveel km Neptunus van de zon staat. T1
c In tabel 6.10 staat een kolom met de omlooptijd van de planeet om de zon. Dit is de duur van een jaar op de planeet uitgedrukt in aardse jaren. Hoeveel aardse jaren duurt een jaar op Saturnus? T1
d Bereken hoeveel jaren er verstrijken op Mercurius tijdens één aards jaar. T2
36 Afbeelding B
De afbeelding is een foto van een deel van de planeet Jupiter.
a Aan de linkerkant op de foto is een grote vlek zichtbaar. Dit is een storm in de atmosfeer van Jupiter, vergelijkbaar met een orkaan op aarde. Deze storm duurt al ruim driehonderd jaar. Schat hoe groot de grote vlek is ten opzichte van de aarde. Gebruik figuur 6.9. T 1
b Rechts van het midden is de maan Io zichtbaar. Je ziet ook een zwarte cirkel links boven Io. Leg uit waardoor deze cirkel ontstaat. T2
37 a Bereken hoeveel seconden het licht erover doet om vanaf de zon de aarde te bereiken. De afstand van de aarde tot de zon is 150 000 000 km. Neem voor de lichtsnelheid 300 000 km / s. T 1
b Bereken met behulp van tabel 6.10 hoeveel uur het licht erover doet om vanaf de zon Neptunus te bereiken. T 1
Buitenaards leven Sterrenkundigen zoeken op diverse plaatsen in ons zonnestelsel naar tekenen van leven. Ze denken dat de kans het grootst is die te vinden op plekken die op de aarde lijken, met vloeibaar water en een atmosfeer. Voor vloeibaar water moet het niet te koud en niet te warm zijn. Om een atmosfeer vast te houden, moet de zwaartekracht sterk genoeg zijn. Venus is zwaar genoeg om een atmosfeer te hebben, maar het is er erg heet. Dat komt doordat de atmosfeer uit koolstofdioxide en zwavelzuur bestaat. Dit zorgt voor een versterkt broeikaseffect. Mars heeft een heel dunne atmosfeer, waardoor het er overdag snel warm wordt, maar ’s nachts ook snel afkoelt. Vroeger was er veel water en was de atmosfeer veel dichter. Het is daarom mogelijk dat er ooit overblijfselen van leven op Mars gevonden worden. Kans op leven is er ook op sommige manen van de gasreuzen. Op een aantal van deze manen is water aangetoond. Maar misschien moeten we het wel verderop zoeken en buiten de grenzen van ons zonnestelsel kijken.
NASA’s Curiosity Mars Rover op Mars op zoek naar tekenen van leven
Mars, de rode planeet
C
D
v Toepassen
38 Leest hiernaast de tekst over buitenaards leven.
a Noem twee redenen waarom we op Mars mogelijk overblijfselen van leven kunnen vinden. R
b Leg uit waarom Mars een dunnere atmosfeer heeft dan de aarde. T2
Mars kent net als de aarde een zomer en winter. Een dag duurt er ongeveer even lang als op aarde. Een jaar op Mars duurt ongeveer twee aardse jaren.
c Wat kun je zeggen over de stand van de draai-as van Mars? T2
d Hoelang duren de seizoenen op Mars? T1
e Bedenk een reden waarom de gemiddelde temperatuur op Mars veel lager is dan op aarde. T2
39 Afbeelding E
De afbeelding is een foto van het oppervlak van Mercurius, vol met kraters. Mercurius heeft als enige aardse planeet geen atmosfeer.
a Het ontbreken van een atmosfeer zorgt voor grote temperatuurverschillen tussen dag en nacht. Leg dit uit. T1
b Mercurius heeft net als de maan heel veel kraters. Beide hemellichamen hebben ook geen atmosfeer. Inslagkraters die op aarde zijn ontstaan, zijn vaak in de loop van de tijd verdwenen. Leg uit waarom dit op Mercurius en de maan niet gebeurt. T2
c Venus staat verder van de zon dan Mercurius, maar toch is de gemiddelde temperatuur op Venus hoger. Geef een verklaring hiervoor. I
v Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
v Zonnestelsel
v Planeet, aardse planeten en gasreuzen
v Meteoor en meteoriet
v Namen en volgorde van de acht planeten
T 1
Ik kan beschrijven wat de verschillen zijn tussen de aardse planeten en de gasreuzen.
T 2 Ik kan rekenen aan de groottes en afstanden in het zonnestelsel.
I Ik kan uitleggen op welke plekken de kans op buitenaards leven het grootst is.
6.4 Sterren
DOEL > Je leert wat sterren zijn en hoe ver ze van ons af staan.
Poolster Als je ’s nachts naar de hemel kijkt, zie je duizenden sterren. Doordat de aarde om haar as draait, lijkt het alsof de sterren in de loop van de nacht aan de hemel ronddraaien (figuur 6.11). Eén ster staat vrijwel stil aan de hemel, de Poolster. Dat komt doordat deze ster in het verlengde van de aardas staat (figuur 6.12). Op de Noordpool staat de Poolster dus recht boven je. De Poolster, ook wel Polaris genoemd, was op het noordelijk halfrond vóór de uitvinding van het kompas belangrijk om ’s nachts te kunnen navigeren. Kijk je naar de Poolster, dan kijk je altijd in de richting van het noorden.
6.11 Alle sterren lijken om de Poolster te draaien. Dat zie je wanneer je een tijdopname maakt waarbij de chip in de camera enkele uren wordt belicht.
6.12 De Poolster staat in het verlengde van de aardas. aarde
Polaris
v Oefenen
40 Waar of niet waar? R
a De sterren draaien niet rond de Poolster, dat lijkt alleen maar zo.
b Dit boek is genoemd naar de Poolster.
c Op de evenaar staat de Poolster recht boven je hoofd.
d De Poolster kun je gebruiken om te navigeren.
41 a Leg uit waarom de Poolster niet lijkt te bewegen. T 1
b Leg aan de hand van figuur 6.12 uit dat je op het zuidelijke halfrond de Poolster niet kunt zien. T 1
c Waarom is tegenwoordig de Poolster niet meer belangrijk bij navigatie? T 1
42 Leg uit waar op aarde de foto in figuur 6.11 genomen zou kunnen zijn? T 2
A Op de Noordpool
B Op de evenaar
C In Nederland
D In Zuid-Europa
43 Afbeelding A / Werkblad 6.43
Afbeelding 6.11 is gemaakt door de chip in de camera lang te belichten. In de lange belichtingstijd is de aarde een stuk gedraaid. Daardoor staan er strepen op de foto. Met de lengte van de strepen op de foto kun je berekenen hoelang de chip in de camera belicht is. Afbeelding A is een uitsnede van de foto van figuur 6.11. Bij één heldere streep staan de letters A en B. De plaats van de poolster is aangegeven met een witte ster.
a Teken een taartpunt met de Poolster als punt en de boog van de streep AB als ronde kant. T 1
b Meet met je geodriehoek de grootte van de hoek in de punt. T 1
c In een etmaal draait de aarde 360 graden rond. Bereken met je antwoord op vraag b hoelang de chip in de camera is belicht. T 2
Afstanden in het heelal De afstanden in het heelal zijn heel erg groot. Onze zon staat op een afstand van 150 miljoen km van de aarde. De dichtstbijzijnde ster na de zon is Proxima Centauri. Die staat op een afstand van 40 000 miljard km. Dit is zo’n grote afstand dat het licht er 4,25 jaar over doet om van Proxima Centauri naar de aarde te komen. Het licht dat je ziet als je naar Proxima Centauri kijkt, is dus 4,25 jaar geleden door deze ster uitgezonden. Je zegt daarom dat Proxima Centauri op 4,25 lichtjaar van de aarde staat. Eén lichtjaar is de afstand die het licht in één jaar aflegt.
Deze afstand kun je berekenen door de snelheid van het licht te vermenigvuldigen met het aantal seconden in een jaar : s = v × t = 300 000 × 365 × 24 × 3600 = 9 460 800 000 000 km.
Dit kun je korter opschrijven met een macht van tien: 9,5 × 1012 km. In naslag C2 — Machten van tien zie je hoe dat gaat.
Deze manier van getallen noteren met machten van tien heet de wetenschappelijke notatie.
Andere sterren staan nog verder weg en het licht daarvan dat je ziet, is dus nog langer geleden uitgezonden. Als je naar de sterren kijkt, kijk je dus in het verleden.
Sterrenbeelden Sommige groepen sterren zie je aan de hemel dicht bij elkaar staan. Als je de sterren in zo’n groep met lijnen verbindt, kun je er allerlei figuren in zien. Dit zijn sterrenbeelden
Voorbeelden daarvan zijn de Kleine Beer en de Grote Beer (figuur 6.13).
Aan de hemel lijken de sterren van een sterrenbeeld allemaal even ver van de aarde te staan. Dat is gezichtsbedrog. De sterren staan meestal op heel verschillende afstanden van de aarde.
Sterren In het binnenste van een ster zijn de temperatuur en de druk zo hoog dat de stoffen waaruit de ster bestaat in elkaar geperst worden en er nieuwe stoffen ontstaan. Dit heet kernfusie. Hierbij komt heel veel energie vrij, die een ster in de vorm van licht en andere straling uitzendt.
Een ster kan niet eeuwig blijven stralen. Sommige sterren doven langzaam uit als de stoffen voor kernfusie verbruikt zijn. Heel zware sterren kunnen dan ontploffen. Zo’n exploderende ster heet een supernova. Soms blijft op de plek van de explosie een zwart gat over. Een zwart gat heet zo omdat de zwaartekracht er zo enorm groot is dat zelfs licht niet kan ontsnappen.
6.13 Sterrenbeelden: links de Kleine Beer en rechts de Grote Beer.
De zon is de dichtstbijzijnde ster.
6.14
v Oefenen
44 a Hoe heet de ster die na de zon het dichtst bij de aarde staat ? R
b Wat is een sterrenbeeld? R
c Leg uit waarom sterren licht uitzenden. T 1
d Waarom heet een zwart gat een zwart gat? R
45 Schrijf in de wetenschappelijke notatie: T 1
a 500 s
b 380 000 km
c 150 miljoen km
46 De ster Rigel staat op een afstand van 863 lichtjaar van de aarde. De ster Bellatrix staat op een afstand van 252 lichtjaar van de aarde.
Toch behoren beide sterren tot het sterrenbeeld Orion. Leg uit hoe dat kan. T1
47 De afstanden in ons zonnestelsel kun je weergeven in lichtminuten.
a Geef een definitie voor lichtminuut. T 1
b Bereken hoeveel kilometer een lichtminuut is. Geef je antwoord in de wetenschappelijke notatie. T 1
c Laat met een berekening zien dat de afstand van de zon tot Saturnus 80 lichtminuten is. Gebruik bij je berekening tabel 6.10. T2
48 Reken om. Schrijf je antwoord op in de wetenschappelijke notatie. Zie naslag
C1 — Voorvoegsels en C2 — Machten van tien
a 1 km = m
b 1 lichtjaar = m
c 4,25 lichtjaar = km
d 9,5 × 10 20 km = …… lichtjaar
49 De ster Sirius in het sterrenbeeld de Grote Hond is de helderste ster aan de nachtelijke hemel. Sirius staat op 8,2 × 10 16 m van de aarde.
a Reken deze afstand om in lichtjaar. T 1
b Als je kijkt naar Sirius, hoe ver kijk je dan in het verleden? T 1
50 Afbeelding B Uit geschriften van Chinese astronomen weten we dat er in 1054 ineens een heldere nieuwe ster aan de hemel verscheen. Deze ster was zo helder dat hij de eerste drie weken ook overdag zichtbaar was. Daarna werd hij langzaam minder helder.
a Welk verschijnsel hebben de astronomen waargenomen? T 1
b Als je tegenwoordig met een telescoop naar de plek kijkt waar deze ster verschenen is, zie je een grote gaswolk: de Krabnevel. Zie de afbeelding. Leg uit wat de Krabnevel te maken heeft met de in 1054 verschenen nieuwe ster. T 2
B
Impressie van exoplaneet Proxima B met aan de horizon Proxima Centauri
Exoplaneten Onze zon is niet de enige ster waar planeten omheen bewegen, ook om de meeste andere sterren draaien planeten. Zulke planeten heten exoplaneten. Deze exoplaneten staan zo ver weg dat ze zelfs met de krachtigste telescopen niet te zien zijn. Hoe weten we dan dat ze er toch zijn?
Je kunt deze planeten ontdekken door de helderheid van de sterren te meten waar ze omheen bewegen. De helderheid van een ster zal namelijk een beetje afnemen als een exoplaneet voor de ster langs gaat (afbeelding D). Als de helderheid van een ster met een vaste regelmaat even zwakker wordt, moet er wel een planeet voor de ster langs gaan. De tijd tussen twee helderheidsafnames is de tijd waarin de planeet één keer om de ster beweegt. Zo lang duurt een ‘jaar’ dus op de exoplaneet. Hoe groter de afname in helderheid, hoe groter de planeet. De dichtstbijzijnde exoplaneet is Proxima B, die om de ster Proxima Centauri beweegt. In de afgelopen 25 jaar zijn er met dit soort metingen honderden exoplaneten ontdekt.
Bedekking van een ster door een exoplaneet tijd lichtsterkte
v Toepassen
51 Lees hiernaast de tekst over exoplaneten. Vanaf de aarde kun je naast zonsverduisteringen ook zonsbedekkingen in ons zonnestelstel zien.
a In welke situatie zal de planeet Venus een zonsbedekking veroorzaken? T2
b Waarom lukt een zonsbedekking niet met de planeet Mars? T2
52 Afbeelding E
In 2001 is de exoplaneet Kepler-22b ontdekt. Deze planeet ligt in een zogenaamde bewoonbare zone. Dat is het gebied waarin de temperatuur op een voor mensen leefbaar niveau ligt. In de afbeelding zie je het Kepler-22-stelsel met daaronder ons zonnestelsel.
a Een jaar op deze planeet duurt 289,9 aardse dagen. Hoe kun je dat meten? T 1
b De ster Kepler 22, waar deze planeet omheen beweegt, staat op een afstand van 587 lichtjaar van de aarde. Bereken de afstand in km. T 1
c Stel dat in de toekomst een bemande raket een snelheid van 500 miljoen km/jaar kan halen. Bereken hoelang je met deze raket onderweg bent naar Kepler-22b. T2
kepler-22-stelsel
bewoonbare zones
zonnestelsel
53 Betelgeuze is een van de grootste bekende sterren en staat op een afstand van 640 lichtjaar van de aarde. Er wordt verwacht dat Betelgeuze tussen nu en 10 000 jaar explodeert tot een supernova. Leg uit of Betelgeuze nu al ontploft kan zijn, ook al kun je de ster bij een heldere nacht nog zien. I
v Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
v Poolster en Proxima Centauri
v Lichtjaar
v Sterrenbeeld
v Kernfusie
v Supernova
v Zwart gat
T 1 Ik kan beschrijven wat sterren en sterrenbeelden zijn en op welke afstanden ze van de aarde staan.
T 2 Ik kan uitleggen hoe de beweging van de aarde om zijn as de beweging van sterren aan de hemel lijkt te veroorzaken.
I Ik kan uitleggen wat exoplaneten zijn en waarom het lastig is om ze te ontdekken.
6.5 Sterrenstelsels
DOEL > Je leert wat sterrenstelsels zijn en hoe groot het heelal is.
De Melkweg Onze zon en de sterren die je ’s nachts kunt zien, behoren tot de Melkweg (figuur 6.15). De Melkweg is een sterrenstelsel en bestaat uit ongeveer 200 miljard sterren. Als je van buitenaf naar de Melkweg zou kunnen kijken, dan zou je een platte spiraalvormige schijf van sterren zien (figuur 6.16). Alle sterren in de Melkweg bewegen door de zwaartekracht in banen rond het middelpunt. In de buurt van het middelpunt bevinden zich heel veel sterren en ook een superzwaar zwart gat. De zon ligt iets verder dan halverwege in een van de spiraalarmen op 28 duizend lichtjaar van het middelpunt. In ongeveer 230 miljoen jaar legt de zon een rondje af om het middelpunt van de Melkweg.
6.15 De Melkweg, gezien vanaf de aarde
6.16 De Melkweg, een platte spiraalvormige schijf van sterren
v Oefenen
54 a Hoe ziet de Melkweg er van buitenaf uit? R
b Waar bevindt de zon zich in de Melkweg? R
c Waardoor bewegen de sterren in de Melkweg in banen rond het middelpunt? R
d Wat zit er behalve heel veel sterren nog meer in de buurt van het middelpunt van de Melkweg? R
55 Maak de juiste keuze. De diameter van de Melkweg is ongeveer : T 1
A 28 duizend lichtjaar
B 56 duizend lichtjaar
C 50 duizend lichtjaar
D 100 duizend lichtjaar
56 a Met het blote oog kun je tijdens een heldere nacht en op een zeer donkere plek ongeveer honderdduizend sterren zien. Bereken hoeveel keer meer sterren de Melkweg bevat dan je met het blote oog kunt zien. T 1
b Waarom kun je geen foto van buitenaf van de Melkweg maken? T 2
57 a De zon is 4,6 miljard jaar oud. Hoeveel rondjes heeft de zon inmiddels om het middelpunt van de Melkweg afgelegd? T 1
b Neem aan dat de baan van de zon om het middelpunt van de Melkweg een cirkel is. Hoe groot is de straal van deze cirkel? T 1
c Bereken de lengte van de omloopbaan van de zon in lichtjaar. Schrijf je antwoord op in de wetenschappelijke notatie. Voor de omtrek van een cirkel geldt: O = 2π r. T 2
58 Een gemiddelde zandkorrel heeft een volume van 1 mm3. Zie naslag C3 — Eenheden omrekenen.
a Hoeveel dm3 is 1 liter? T1
b Hoeveel mm3 gaan er in 1 liter? T1
c Bereken hoeveel zandkorrels in een emmer van 10 L gaan. T2
d Stel dat een ster net zo groot is als een zandkorrel. Hoeveel emmers van 10 L kun je dan vullen met alle sterren van de Melkweg? T2
Het heelal Als je met grote telescopen dieper het heelal in kijkt, zie je dat er nog veel meer sterrenstelsels zijn. In de figuur op de rechter bladzijde zie je een uitvergroting van een heel klein stukje van de hemel (figuur 6.17). Vrijwel alle vlekjes op deze foto zijn sterrenstelsels. Het zijn er enkele duizenden. Door het aantal sterrenstelsels op foto’s als deze te tellen, kun je uitrekenen dat het heelal honderden miljarden sterrenstelsels bevat. Al deze sterrenstelsels bevatten net als de Melkweg honderden miljarden sterren.
6.17 Uitvergroting van een klein stukje van de hemel
lichtbundel spiegel
spiegeltelescoop
v Oefenen
59 Welke bewering is waar? T 1
A Het aantal sterrenstelsels in het heelal is gelijk aan het aantal sterren in het heelal.
B Er zijn meer sterren dan sterrenstelsels in het heelal.
C Er zijn meer sterrenstelsels dan sterren in het heelal.
60 Schrijf in volgorde van klein naar groot: T 1
A Melkweg E Jupiter
B Maan F Zonnestelsel
C Zon G Aarde
D Heelal
61 Afbeelding 6.17 is gemaakt met de Hubbleruimtetelescoop. Deze telescoop beweegt in ruim anderhalf uur een rondje om de aarde. Op de foto zie je een heel klein stukje van de ruimte. Het licht van de sterrenstelsels is heel erg zwak.
a Waarom moet de chip van de camera lang belicht worden? T 1
b De telescoop was tien dagen lang op hetzelfde stukje hemel gericht. Leg uit dat de helft van de tijd de telescoop dat stukje hemel niet kon zien. T 2
teruggekaatst licht
objectief (holle spiegel)
62 Afbeelding A / Werkblad 6.62
Met een telescoop kun je veel meer sterren waarnemen dan met het blote oog. Bij een spiegeltelescoop is het objectief geen lens, maar een holle spiegel. Deze holle spiegel vangt het licht op en kaatst het via een andere spiegel terug naar de lens waardoor je kijkt, het oculair.
In afbeelding A zie je hoe een lichtbundel op de holle spiegel van een spiegeltelescoop valt. Een holle spiegel heeft net als een lens ook een brandpuntsafstand. Dat is de afstand van de spiegel tot het punt waar de teruggekaatste lichtstralen elkaar snijden. De tekening is vijf keer verkleind.
a Bepaal de brandpuntsafstand van het oculair. T 1
b Bepaal de brandpuntsafstand van de holle spiegel. T2
c Bereken de vergroting van deze spiegeltelescoop. Zie opdracht 32 voor de formule van de vergroting. T 2
een paar minuten elementaire deeltjes
300 000 jaar vorming van eerste atomen
een paar honderd miljoen jaar vorming van de eerste sterren en sterrenstelsels
9 miljard jaar vorming van ons zonnestelsel inclusief de aarde
De oerknal Het dichtstbijzijnde grote sterrenstelsel, Andromeda, ligt op een afstand van 2,5 miljoen lichtjaar. Het verst weg staande sterrenstelsel dat is waargenomen, ligt op een afstand van 13,3 miljard lichtjaar van de aarde.
Begin vorige eeuw ontdekte de astronoom Edwin Hubble dat een sterrenstelsel sneller van ons af beweegt, naarmate de afstand vanaf de aarde tot het sterrenstelsel groter is. Dat betekent dat sterrenstelsels steeds verder uit elkaar komen te staan en het heelal dus steeds groter wordt.
Dat het heelal uitdijt, betekent dat het vroeger kleiner was. Alle sterrenstelsels stonden ooit dichter bij elkaar. Redeneer je nog verder terug, dan moet er een moment geweest zijn waarop alles begon vanuit één punt. Dat moment heet volgens deze theorie de oerknal of big bang (afbeelding B). Door de afstanden en snelheden van sterrenstelsels te meten, kun je uitrekenen dat de oerknal ongeveer 13,8 miljard jaar geleden plaatsvond.
Het heelal vanaf de oerknal tot nu
13,8 miljard jaar nu
oerknal of big bang
B
v Toepassen
63 Lees hiernaast de tekst over de oerknal. Hoe dieper je het heelal in kijkt, des te verder kijk je in het verleden. Leg dit uit. T2
64 Afbeelding B Het dichtstbijzijnde grote sterrenstelsel is Andromeda.
a Als je op de aarde een ontploffende ster in het sterrenstelsel Andromeda waarneemt, hoelang geleden heeft deze explosie dan plaatsgevonden? T 1
b Hoeveel keer verder weg dan Andromeda ligt het verst weg gelegen bekende sterrenstelsel? T 1
c Bereken hoe oud het heelal was op het moment dat het verst weg gelegen sterrenstelsel het licht uitzond dat je nu kunt waarnemen. T2
Door de zwaartekracht worden Andromeda en de Melkweg naar elkaar toe getrokken. Ze naderen elkaar met een snelheid van 400 duizend km per uur. Over 4 miljard jaar komen ze elkaar tegen.
d Andromeda en de Melkweg bestaan beide uit honderden miljarden sterren. Toch is het zeer onwaarschijnlijk dat bij de botsing er echt sterren tegen elkaar botsen. Leg uit waarom dat zo is. I
65 Edwin Hubble heeft gemeten dat een sterrenstelsel op een afstand van 5,1 miljard lichtjaar van ons af beweegt met een snelheid van 0,37 lichtjaar/ jaar.
a Schrijf de formule voor snelheid op. R
b Voorbeelden van eenheden van snelheid zijn: km / h en m / s. Leg uit dat lichtjaar / jaar ook een eenheid van snelheid is. T2
c Schrijf de afstand in de vraag als macht van tien. T1
d Als je aanneemt dat de snelheid van dit sterrenstelsel constant is geweest sinds de oerknal, kun je de ouderdom van het heelal berekenen. Geef die berekening. I
v Heb je het leerdoel bereikt?
R Ik ken de betekenis van de volgende begrippen:
v Melkweg
v Sterrenstelsel
v Oerknal
T 1 Ik kan rekenen met afstanden tussen sterren en sterrenstelsels.
T 2 Ik kan uitleggen dat als je dieper het heelal in kijkt, je eigenlijk terugkijkt in de tijd.
I Ik kan aan de hand van het uitdijend heelal de theorie van de oerknal uitleggen.
Toetsvoorbereiding
Controleer bij elke paragraaf van dit hoofdstuk of je de leerdoelen hebt bereikt. Zo niet, lees dan de uitleg nog eens goed door of bekijk de uitlegvideo’s. Maak daarna de volgende opdrachten.
1 Waar of niet waar? R
a Zomer en winter worden veroorzaakt doordat de aardas schuin staat op de baan rond de zon.
b In de ruimte werkt geen zwaartekracht.
c Een meteoriet is een meteoor die de aarde bereikt.
d Een supernova betekent de geboorte van een ster.
e De Melkweg is een sterrenstelsel.
2 Afbeelding A / Werkblad T2
Je loopt langs het strand in Scheveningen.
a Hoe kun je aan de schaduw zien dat het zomer is? T 1
b Leg uit of het ochtend of middag is. T 1
c Teken op je werkblad hoe de schaduw eruitziet als je op dezelfde tijd in de winter langs het strand loopt. T 1
d Waardoor wordt het verschil in schaduwlengte tussen zomer en winter veroorzaakt? T 1
e Leg uit of je in Scheveningen een zonsopkomst of een zonsondergang boven zee kan zien. T 1
3 Op een avond zie je de maansikkel.
a Hoe heten de vier verschillende verschijningsvormen van de maan? R
b Naast de maan zie je de planeet Venus. Noem twee verschillen tussen een planeet en een ster. R
c De maan is aan de rechterkant verlicht. Welke maanfase is het? T 1
4 Een satelliet wordt met een raket in een baan om de aarde gebracht.
a Waarom is het grootste gedeelte van de raket gevuld met brandstof? T 1
b Waardoor blijft een satelliet om de aarde draaien? T 1
5 Een geostationaire satelliet beweegt in 24 h één keer om de aarde op een hoogte van 36 000 km boven de evenaar.
a Leg uit dat de satelliet steeds recht boven dezelfde plek op aarde staat. T 1
b De straal van de aarde is 6370 km. Bereken de afstand van het middelpunt van de aarde tot aan de satelliet. T 1
c Toon met een berekening aan dat de satelliet tijdens één omloop om de aarde een afstand van 2,7 × 10 5 km aflegt. T 2
d Bereken de snelheid waarmee de satelliet rond de aarde beweegt. T 2
6 Afbeelding B / Werkblad T6
Je ziet om acht uur ’s avonds het sterrenbeeld de Grote Beer. Aan het begin van de nacht zie je dat de Grote Beer een stuk linksom gedraaid is.
a Wat is een sterrenbeeld? R
b Waarom draait het sterrenbeeld 360° in 24 uur? T 1
c Bepaal hoe laat je de tweede keer gekeken hebt. T 2
20.00 uur
7 a Zet op volgorde van dichtbij naar ver weg: de zon, Neptunus, Centrum van de Melkweg, Proxima Centauri, maan. T1
b Welke bijzondere eigenschap heeft een zwart gat? R
c De Melkweg is een platte schijf vol sterren, waaronder de zon. Je ziet op een heldere nacht een lichte band vol sterren aan de hemel. In de andere richtingen zie je veel minder sterren. Leg uit waarom je niet in alle richtingen evenveel sterren ziet. I
8 De Poolster werd vroeger gebruikt voor navigatie.
a Leg dit uit. T1
De aarde is verdeeld in lengtegraden van noord naar zuid en breedtegraden van oost naar west.
Door de hoek van de Poolster aan de hemel te meten, kun je bepalen waar je op aarde bent.
b Leg uit dat je dit alleen op het noordelijk halfrond kunt doen. T1
c Leg uit dat je dan kunt bepalen op welke breedtegraad je je bevindt. I
De Poolster staat op een afstand van 410 × 10 16 m van de aarde.
d Reken deze afstand om naar lichtjaar. T1
© 2019 Boom voortgezet onderwijs, Groningen, The Netherlands
Tweede druk, 2021
Behoudens de in of krachtens de Auteurswet van 1912 gestelde uitzonderingen mag niets uit deze uitgave worden verveelvoudigd, opgeslagen in een geautomatiseerd gegevensbestand, of openbaar gemaakt, in enige vorm of op enige wijze, hetzij elektronisch, mechanisch door fotokopieën, opnamen of enig andere manier, zonder voorafgaande schriftelijke toestemming van de uitgever.
Voor zover het maken van kopieën uit deze uitgave is toegestaan op grond van artikelen 16h t /m 16m Auteurswet 1912 jo. besluit van 27 november 2002, Stb 575, dient men de daarvoor wettelijk verschuldigde vergoeding te voldoen aan de Stichting Reprorecht te Hoofddorp (postbus 3060, 2130 kb , www.reprorecht.nl) of contact op te nemen met de uitgever voor het treffen van een rechtstreekse regeling in de zin van art. 16l, vijfde lid, Auteurswet 1912. Voor het overnemen van gedeelte(n) uit deze uitgave in bloemlezingen, readers en andere compilatiewerken (artikel 16, Auteurswet 1912) kan men zich wenden tot de Stichting PRO (Stichting Publicatie- en Reproductierechten, postbus 3060, 2130 kb Hoofddorp, www.stichting- pro.nl).
All rights reserved. No part of this publication may be reproduced, stored in a retrieval system, or transmitted, in any form or by any means, electronic, mechanical, recording or otherwise without prior written permission of the publisher.
isbn 978 94 9311 303 9 boomvoortgezetonderwijs.nl
Polaris is een RTTI-gecertificeerde methode en onderscheidt vier soorten vragen:
r Reproductievragen
t1 Trainingsgerichte toepassingsvragen
t2 Transfergerichte toepassingsvragen
i Inzichtvragen
Voor meer informatie over de RTTI-systematiek, zie www.docentplus.nl
Boekverzorging & technische tekeningen
René van der Vooren, Amsterdam
Beeldredactie
Roel Kooister, Amsterdam
René van der Vooren, Amsterdam
Beeldinkoop
Imago Mediabuilders, Amersfoort