1 DE AARDROTATIE

ONDERZOEKSVRAGEN

HOE KUNNEN WE DE AARDROTATIE EN DE GEVOLGEN ERVAN OP AARDE

WAARNEMEN?

OP WELKE MANIER BEÏNVLOEDT DE AARDROTATIE ONS DAGELIJKS LEVEN?

1 Waarnemingen

1.1 DE ZON OVERDAG

Figuur 2.1 toont voor elk seizoen de schijnbare beweging van de zon aan de hemelkoepel, ook wel de dagboog van de zon genoemd. De zon komt op en gaat onder aan de horizon, de lijn waar de aarde en de hemel elkaar schijnbaar raken. Het moment van middag is het tijdstip waarop de zon haar grootste hoogte bereikt boven de horizon: de culminatiehoogte (CH). De zon staat dan in het zuiden.De waarnemer bevindt zich centraal onder de hemelkoepel en het punt loodrecht boven de waarnemer op de hemelkoepel is het zenit. Elke plaats op aarde heeft een ander zenit.

Bij ons op 50° N verandert de dagboog van de zon elke dag een beetje. Op 20 maart en 23 september komt de zon op in het oosten en gaat vervolgens over het zuiden naar het westen, waar ze ondergaat. Tijdens deze dagen culmineert de zon op een hoogte van 40°. Aan het begin van de lente en herfst zijn de dag en nacht even lang, namelijk 12 uur.

Op iDiddit vind je een animatie over de dagboog bij een lente- en herfstevening.

Op 21 juni, het begin van de zomer, komt de zon op in het noordoosten, culmineert ze in het zuiden met een culminatiehoogte van 63° 26’ en gaat ze onder in het noordwesten. Op dat moment is de dag veel langer dan de nacht. Op 22 december, bij het begin van de winter, komt de zon op in het zuidoosten en gaat ze onder in het zuidwesten. De culminatiehoogte bedraagt bij ons dan slechts 16° 34’. De dag is veel korter dan de nacht.

Op iDiddit vind je animaties over de dagboog bij een zomerzonnewende en winterzonnewende.

1.2 DE STERRENHEMEL TIJDENS DE NACHT

De sterren vertonen, net als de zon, een schijnbare beweging aan de hemelkoepel. Ze komen op in het oosten en gaan onder in het westen, waarbij ze schijnbaar rond één centraal punt op de hemelkoepel bewegen: de Poolster. De Poolster staat in het verlengde van de aardas, voor een waarnemer op het noordelijk halfrond aan de hemelkoepel boven het noorden.

2 Van Schijnbeweging Naar Echte Beweging

Als de zon en de sterren die beweging werkelijk zouden uitvoeren in 24 uur tijd, dan zouden ze, gezien de grote afstanden in het heelal, veel sneller moeten bewegen dan de snelheid van het licht, namelijk 300 000 km/s. Volgens de wetten van de fysica is dat echter onmogelijk.

Om de schijnbeweging van de zon en de sterren te illustreren, gebruiken we een voorbeeld uit het dagelijks leven. Stel je voor dat je in een trein zit die stilstaat en het treinstel op het spoor naast jou rijdt weg. Dan heb je het gevoel dat jouw treinstel vertrekt, maar dan in de tegengestelde richting. Jouw treinstel maakt dus een schijnbeweging, die tegengesteld is aan de echte beweging.

We passen dat toe op de schijnbare dagelijkse beweging van de zon en de sterren aan de hemelkoepel. De zon beweegt schijnbaar van oost naar west. Als dat een schijnbeweging is voor ons op aarde, dan beweegt de aarde in de tegenovergestelde richting.

Die beweging is de rotatie of dagelijkse wenteling van de aarde om haar as. Dat is de echte beweging: de aardrotatie van west over zuid naar oost, of in tegenwijzerzin. De denkbeeldige aardas loopt doorheen de Noord- en de Zuidpool. De volledige omwenteling duurt 24 uur: dat is een etmaal

3 Gevolgen Van De Aardrotatie

3.1 PLAATSBEPALING OP AARDE

Het global positioning system (gps) is niet meer weg te denken uit ons dagelijks leven. Dit systeem komt aan bod in het thema ‘De kosmos’. In dit thema herhalen we de basisprincipes van de plaatsbepaling op aarde.

3.1.1 HET WERELDGRADENNET

De rotatiebeweging van de aarde vormt de basis voor het wereldgradennet. Doordat de aarde om haar as draait, beschrijft elke plaats op aarde een cirkel. Dat zijn de breedtecirkels of parallellen, zij geven de west-oostrichting aan.

Elke plaats op aarde komt één keer per omwenteling recht voor de zon te staan. Dan staat de zon het hoogst en is het middag. Alle plaatsen die de zon op hetzelfde moment zien culmineren, hebben middag op datzelfde moment en liggen op een lijn die loopt van de Noordpool naar de Zuidpool. Dat zijn de middaglijnen of meridianen, zij geven de noord-zuidrichting aan. Het coördinatenstelsel maakt gebruik van twee nullijnen: de evenaar en de nulmeridiaan

De evenaar is de langste breedtecirkel, die even ver ligt van de twee polen en de scheidingslijn vormt tussen het noordelijk en het zuidelijk halfrond. Het noordelijk halfrond strekt zich uit tussen de evenaar en 90° N, het zuidelijk halfrond tussen de evenaar en 90° S.

De nulmeridiaan is de meridiaan die door Greenwich loopt, nabij Londen. Samen met de meridiaan van 180° vormt de nulmeridiaan de grens tussen het oostelijk en het westelijk halfrond. Het westelijk halfrond beslaat het gebied tussen de nulmeridiaan en 180° W, terwijl het oostelijk halfrond zich uitstrekt vanaf de nulmeridiaan tot 180° E. Het is belangrijk om te weten dat de meridianen van 180° W en 180° E samenvallen.

3.1.2 DE COÖRDINATEN IN HET WERELDGRADENNET

De coördinaten van een punt op aarde geven de ligging aan van dat punt ten opzichte van de nullijnen. Aangezien de aarde bolvormig is, worden de afstanden uitgedrukt in graden.

Op iDiddit vind je een animatie over de lengte- en breedteligging op aarde.

De breedteligging van een punt A (fig. 2.6) wordt uitgedrukt in graden en geeft de afstand van dat punt tot aan de evenaar aan. Afhankelijk van het halfrond waarop punt A zich bevindt, wordt gesproken van noorderbreedte (N) of zuiderbreedte (S).

De lengteligging van een punt A wordt ook uitgedrukt in graden en geeft de afstand van dat punt tot aan de nulmeridiaan aan. Afhankelijk van het halfrond waarop punt A zich bevindt, wordt gesproken van westerlengte (W) of oosterlengte (E).

3.1.3 DE POOLSHOOGTE BEPAALT DE BREEDTELIGGING

Aangezien de Poolster zich in het verlengde van de aardas bevindt, is de hoogte van de Poolster boven de horizon gelijk aan de geografische breedte van de waanemer. De horizon kun je voorstellen als het raakvlak tussen jouw standplaats en de wereldbol. Vanop die standplaats zie je de Poolster (zeer ver weg – dus in de richting evenwijdig met de aardas). Uit de meetkunde (overstaande hoeken zijn gelijk) leid je af dat de poolshoogte gelijk is aan de geografische breedte. In de scheepvaart werd dat principe voor de uitvinding van de gps gebruikt om de breedteligging te bepalen.

3.2 AFWISSELING VAN DAG EN NACHT

De zon beschijnt de aarde. Doordat de aarde bolvormig is, wordt exact de helft van de aarde belicht.

3.3 DE TIJDSINDELING OP AARDE

Als gevolg van de aardrotatie wisselen dag en nacht elkaar af in de loop van 24 uur. Dat dag-nachtritme vormt de basis van onze tijdsbepaling op aarde. De lengteligging bepaalt op welke momenten een punt zich in het belichte en het donkere deel bevindt. Dat levert dus wereldwijd tijdsverschillen op.

3.3.1 DE ZONNETIJD

Alle plaatsen op eenzelfde meridiaan zien op hetzelfde moment de zon culmineren. Dat moment noemen we middag en daarom worden meridianen of lengtecirkels ook wel middaglijnen genoemd. De tijd die gebaseerd is op het moment van de culminatiehoogte, wordt de zonnetijd genoemd. Als we voor elke plaats op aarde de exacte zonnetijd zouden gebruiken, zou dat tot problemen leiden. Zo culmineert de zon 12 minuten later in Oostende dan in Eupen. Ook de inwoners van pakweg Parijs en Berlijn zouden moeite hebben om op het juiste moment met elkaar af te spreken aangezien 12 uur zonnetijd niet op hetzelfde moment valt voor beide steden.

3.3.2 DE THEORETISCHE TIJDSZONES OF ZONETIJD

Om het leven op aarde gemakkelijker te organiseren, maken we gebruik van 24 tijdzones. In 24 uur tijd draait de aarde 360 graden om haar as, wat betekent dat er in 1 uur tijd 15 graden worden afgelegd. Elke tijdzone is dus 15 graden breed. De nulmeridiaan ligt centraal in de eerste tijdzone. Die tijdzone strekt zich uit van 7° 30’ W tot 7° 30’ E en wordt de UTC-zone (Universal Time Coördinated) genoemd. Alle plaatsen binnen die zone hanteren dezelfde tijd, we noemen die de wereldtijd. Wanneer je van de ene tijdzone naar de andere gaat, moet je de tijd aanpassen. Als je naar het oosten reist, wordt het per 15 graden een uur later (bv. UTC wordt UTC+1). Als je naar het westen reist, wordt het per 15 graden een uur vroeger (bv. UTC wordt UTC-1). Dat zijn de theoretische tijdzones, gebaseerd op de lengteligging, ook wel de zonetijd genoemd. België ligt volgens de zonetijd dus in de UTC-zone.

Op iDiddit vind je animaties over de zonnetijd en de zonetijd.

3.3.3 DE CONVENTIONELE OF LOKALE TIJD

In de praktijk worden de tijdzones aangepast aan de landsgrenzen. Dat wordt de conventionele tijd genoemd. De meeste landen van West-Europa gebruiken als standaardtijd UTC+1.

In sommige landen wordt de klok afhankelijk van het seizoen verzet naar een zomer- of wintertijd. In België schakelen we de laatste zondag van maart over naar de zomertijd. Dan wordt de klok een uur vooruit gedraaid. De laatste zondag van oktober schakelen we terug naar de wintertijd. Dan draaien we onze klok een uur terug.

3.3.4 DE GEBRUIKTE UURZONES IN BELGIË

Op basis van de lengteligging zou België (het meest oostelijke punt bevindt zich op 6° 30’ E) de West-Europese tijd moeten gebruiken, maar vooral omwille van economische redenen (bv. treinverkeer) gebruiken we de Midden-Europese tijd in de winter. In de zomermaanden schakelen we over naar de Oost-Europese tijd door de klok een uur vooruit te zetten. Dat betekent dat we in de zomermaanden twee uur voor zijn op de zonnetijd en de zon bijgevolg niet om 12.00 u. culmineert maar omstreeks 13.40 u (fig. 2.11).

3.3.5 DE DATUMGRENS

Op de atlaskaart van de uurgordels kun je zien dat er bij de meridiaan van 180° een tijdsverschil van 24 uur ontstaat. De datumgrens is een internationaal vastgelegde lijn, die min of meer samenvalt met de 180°-meridiaan. Als je vanaf de nulmeridiaan begint en alle tijdzones doorloopt tot 180° E, dan is het daar 12 uur later.

Als je vanaf de nulmeridiaan naar het westen gaat en alle uurzones doorloopt tot 180° W, dan is het daar 12 uur vroeger. Wanneer je de datumgrens van oost naar west oversteekt, ga je naar de datum van de vorige dag. In de tegenovergestelde richting ga je naar de datum van de volgende dag. Wanneer iemand om middernacht de datumgrens oversteekt van oost naar west, verandert de datum niet, terwijl er in de tegenovergestelde richting een dag wordt overgeslagen.

3.4 AFBUIGING VAN DE WINDEN EN ZEESTROMINGEN

De snelheid waarmee de aarde om haar eigen as draait, is afhankelijk van de plaats waar men zich op aarde bevindt en neemt af naarmate de breedtegraad toeneemt. Op de evenaar bedraagt de snelheid bijvoorbeeld 1 656 km/u, terwijl ze op onze breedtegraad 1 044 km/u is en op de Noordpool 0 km/u.

In de richting van de polen ondervindt een luchtstroom of waterstroom een soort traagheid die veroorzaakt wordt door de verschillende snelheden van de aardrotatie op verschillende plaatsen op aarde. Dat effect wordt het corioliseffect genoemd. Op het noordelijk halfrond buigt de stroom af naar rechts en op het zuidelijk halfrond naar links.

Op iDiddit vind je een animatie over het corioliseffect.

3.5 DE AFPLATTING VAN DE AARDE

Door de rotatie van de aarde ontstaat er een afplatting aan de polen, waardoor de aarde geen perfecte bol meer is. Op het draaiende oppervlak treden middelpuntvliedende krachten op, die toenemen naarmate je dichter bij de evenaar komt. Die krachten veroorzaken een uitzetting in het vlak van de evenaar en een afplatting aan de polen. Als gevolg daarvan is de afstand vanaf het middelpunt van de aarde tot de evenaar 21 km langer dan de afstand van het middelpunt tot één van de polen (fig. 2.12).