Heelal
|
Over dit artikel en/of onderwerp bestaat er ook een portaal! Klik hier om het portaal te bekijken! |
Het heelal, ook het universum, de kosmos of de ruimte genoemd, is de oneindige zwarte ruimte waarvan de aarde deel uit maakt. Je ziet hem boven ons in de lucht. Als het donker is en je kijkt naar de hemel, dan zie je vaak de maan, en verder allemaal lichtpuntjes: dat zijn planeten in ons zonnestelsel en sterren daarbuiten.
Er zijn echt ongelofelijk veel sterren in het heelal, wel 200 miljard triljoen![1] Als wij ’s nachts naar de hemel kijken, lijkt het alsof de sterren van plaats veranderen. Dit is niet het geval. Wij zijn het zelf die meebewegen met de draaiing van de aarde en om haar denkbeeldige as.
Het heelal wordt al heel lang bestudeerd door astronomen (sterrenkundigen).
Het ontstaan van het heelal, theorie van de oerknal (big bang)
Wetenschappers dachten aan het begin van de 20e eeuw dat het universum altijd even groot is geweest. In 1927 kwam de Belgische priester Georges Lemaitre met het idee dat het heelal steeds groter wordt. Hij kwam op het idee vanwege allerlei metingen, waaruit bleek dat sterrenstelsels steeds verder van ons af kwamen te staan. Maar als het heelal steeds groter wordt, moet het vroeger kleiner zijn geweest. Zo kwam hij op het idee dat het eens ongelofelijk klein moet zijn geweest, een soort oeratoom. Hij noemde dat een "kosmisch ei". De beroemde geleerde Einstein wilde zijn theorie niet geloven, maar hij wist zich later te overtuigen door Lemaitre.
Nu denken wetenschappers dat het heelal is begonnen met de oerknal, ook wel de big bang genoemd, die zo'n 13,7 miljard jaar geleden plaatsvond, Dat is een enorme knal (eigenlijk geen echte knal en hij was ook niet groot) geweest.
Wat er daarvoor was weet niemand precies. Sommige wetenschappers zeggen dat er daarvoor helemaal niks was en er dus ook niet zoiets was als de tijd en ruimte zoals we die nu kennen. Omdat voor veel mensen het niet voor te stellen is dat er eens geen tijd en geen ruimte was, zijn er allerlei nieuwe theorieën verzonnen. Zo zou er misschien voor de oerknal een ander heelal kunnen hebben bestaan waar het heelal van nu uit zou zijn ontstaan. Dit zou zelfs een deel van een cyclus zonder begin of einde kunnen zijn. Het zou ook kunnen dat er meerdere heelallen zijn, een zogenaamd multiversum. In die theorie zouden er vele oerknallen hebben plaatsgevonden en vinden die nog steeds plaats. Waar de energie vandaan kwam en hoe het mogelijk is dat de "knal" precies hard genoeg was, is onbekend.
Geschiedenis van het Heelal
Na de oerknal waren er 4 fundamentele krachten: de zwakke kernkracht, de sterke kernkracht, de elektromagnetische kracht en de bekende zwaartekracht. Die laatste is de allerzwakste kracht. Als hij het sterkst zou zijn, zou hij elektronen van protonen scheiden (sterke kernkracht), radioactief verval veroorzaken (zwakke kernkracht) en een koelkastmagneet (elektromagnetische kracht) overwinnen.
Omdat de ene kant van het zichtbare heelal sterk op de andere lijkt, denken wetenschappers dat er in het begin van het heelal een enorme inflatie ontstond. Het heelal dijde sneller dan het licht uit. Na de eerste 3 minuten was het heelal bezaaid met protonen, elektronen en neutronen. De protonen fuseerden met de neutronen en zo ontstonden simpele waterstof- en heliumatomen, maar voor de elektronen was het nog te heet om erbij te komen. Het duurde 380.000 jaar totdat het heelal zoveel was afgekoeld dat de elektronen erbij kwamen. Voor die tijd konden fotonen (deeltjes van het licht) niet reizen door al die elektronen. Daarna kon het licht dat wel. Het heelal was toen bezaaid met gas en stof. De zwaartekracht zorgde ervoor dat deze stoffen in elkaar drukten, een compacte massa vormden en sterren vormden. Die sterren waren een soort ruimtestof-stofzuigers. Ze waren enorm, misschien meer dan 1000 keer zo zwaar als de zon. Toen deze sterren als supernova explodeerden, ontstonden er zwarte gaten. Er vormde zich steeds meer gas rond deze stofzuigers. Vanuit dat gas ontstonden er kleine sterrenstelsels. Deze sterrenstelsels fuseerden en vormden grotere stelsels, zoals de Melkweg.
Sterrenstelsels
Een sterrenstelsel is een grote verzameling van sterren, sterrenhopen, gasnevels, stofwolken etc. De Melkweg, waarin onze zon, aarde, maan enz., ons zonnestelsel dus, zich bevinden, is zo'n sterrenstelsel. Er zijn er oneindig veel van.
Sterrenstelsels hebben tussen de 1 miljard en 1 biljoen sterren. Ze worden ingedeeld naar hun vorm: spiraalvormig, elliptisch, onregelmatig en lensvormig.
Verschillende typen sterrenstelsels
- Bij een spiraalvormig stelsel veroorzaken de verschillende omloopsnelheden van de sterren de vorming van spiraalarmen. De Melkweg is zo'n spiraalvormig stelsel.
- Een elliptisch stelsel bevat vaak oude sterren. Dit stelsel kan bolvormig of langgerekt zijn.
- Onregelmatige stelsels zijn anders dan de vorige twee. Zo'n stelsel vertoont tekenen van vervorming. Dit komt door de zwaartekracht van nabije sterrenstelsels. Er kan ook een botsing geweest zijn met een ander stelsel.
- Lensvormige stelsels zijn oude spiraalstelsels, maar de vorm van de spiraal is verdwenen.
De Melkweg
Volgens Robbert Dijkgraaf zijn er in ons sterrenstelsel, de Melkweg, wel 100 miljard sterren.
Wat zijn sterren?
Eigenlijk zijn sterren grote gloeiende gasbollen. Een ster geeft licht en warmte. Onze eigen zon is ook een ster, alleen staat hij heel veel dichterbij dan de andere sterren. In de kern van een ster komen enorme hoeveelheden energie vrij doordat waterstof in helium verandert. Dat gebeurt dus ook in onze Zon. Wij zien het licht en voelen de warmte.
Alleen de helderste sterren kun je zien. De meeste sterren die we vanaf de Aarde zien staan in onze eigen Melkweg.
Hoe ontstaan ze?
Sterren ontstaan vanuit enorme nevels. Dit zijn enorme wolken van waterstof, helium en microscopisch stof. Het midden van de nevel wordt steeds heter terwijl hij krimpt en zo ontstaat er een nieuwe ster. Er worden op die manier grote en kleine sterren gevormd. Grote sterren leven honderden miljoenen jaren terwijl kleine sterren miljarden jaren leven. Kleine sterren leven dus langer.
Verschillende soorten sterren
Er zijn meervoudige- en veranderlijke sterren.
Meervoudige sterren zijn vaak vier sterren die bij elkaar gehouden worden door de zwaartekracht en rond hun massamiddelpunt roteren. Wanneer dit bij twee sterren gebeurt, heet dit een dubbelster.
Veranderlijke sterren zijn sterren waarvan de helderheid door de jaren heen verandert. De ene keer is de helderheid heel sterk en de andere keer heel zwak.
Sterrenhopen
Sterren die bij elkaar staan in groepen en die behoren tot een sterrenstelsel noemen we sterrenhopen. Er zijn open- en bolvormige sterrenhopen.
Open sterrenhopen bestaan uit enkele tientallen of honderden jonge sterren. De sterren hierin worden bij elkaar gehouden door de zwaartekracht. Deze sterren zijn bijvoorbeeld te vinden in de spiraalarmen van de Melkweg.
Bolvormige sterrenhopen zijn hopen die bestaan uit 10.000 tot een miljoen oude sterren. Ook deze sterren worden door de zwaartekracht bij elkaar gehouden. Deze zijn ook te vinden in de Melkweg, maar volgen hun eigen baan.
Zwarte gaten
Nadat sterren als supernova exploderen, ontstaan er zwarte gaten. Zwarte gaten zuigen alle materie om zich heen naar zich toe; slokken die zelfs op. Ook in het midden van ons sterrenstelsel (de Melkweg) is zo'n groot zwart gat. Om zo'n zwart gat gaat zich steeds meer materie verzamelen. Daaruit ontstaan weer nieuwe sterren.
Sterrenbeelden
Een sterrenbeeld is een denkbeeldige figuur die wordt gezien wanneer er lijnen getrokken worden tussen verschillende heldere sterren. Deze figuren werden geïdentificeerd met karakters uit de (Griekse) mythologie. Er zijn ongeveer 88 sterrenbeelden zichtbaar. De bekendste zijn de twaalf sterrenbeelden van de dierenriem. Dit zijn: Ram, Stier, Tweelingen, Kreeft, Leeuw, Maagd, Weegschaal, Schorpioen, Boogschutter, Steenbok, Waterman en Vissen.
De sterrenbeelden van de dierenriem zijn toegekend aan de plaats van de zon op het tijdstip van iemands geboorte. Wanneer je bijvoorbeeld in de eerste week van januari geboren werd, stond de zon in het sterrenbeeld Steenbok. De sterrenbeelden zouden volgens de astrologie van invloed zijn op je persoonlijkheid.
Vroeger werd er in de zeevaart genavigeerd op sterren en sterrenbeelden. Zo gaf de Poolster het noorden aan.
Wat is het zonnestelsel?
Het zonnestelsel is het gebied van het heelal in de Melkweg dat onder invloed van de zwaartekracht van de zon staat. Het wordt beheerst door één ster, de zon. De zon is het belangrijkste element van het stelsel. Daar omheen draaien acht planeten, waaronder onze Aarde, elk in een eigen baan. Deze planeten komen verderop aan bod. Om planeten draaien dan vaak weer manen, zoals de maan die om de aarde draait.
Hoe is het zonnestelsel ontstaan?
Volgens onderzoekers is het zonnestelsel al 5 miljard jaar oud. Pierre-Simon de la Place was een Franse wiskundige die de nevelhypothese ontwikkelde. Dit is het idee dat dat het zonnestelsel is ontstaan uit de samentrekking van een enorme gaswolk. Oorspronkelijk was het Immanuel Kant, een Duitse filosoof, die het idee naar voren bracht. Volgens de theorie is ongeveer 4,5 miljard jaar geleden het zonnestelsel zich waarschijnlijk gaan vormen.
Hoe ging dat?
Het zonnestelsel is ontstaan uit een reusachtige wolk gas. Deze wolk trok zich samen waardoor het een platte, ronde schijf werd. De schijf begon steeds harder te draaien, terwijl hij kleiner werd. Het centrum werd warmer en dichter. In de delen van de schijf die er het dichtst omheen lagen, ontstonden steenachtige- en metalen deeltjes. Na lange tijd ontstonden met die steen- en metaaldeeltjes planetesimalen. Dit zijn kleine opeenhopingen van die deeltjes en die hebben afmetingen van een paar kilometer.
Nog verdere opeenhoping zorgde ervoor dat uiteindelijk de binnenplaneten Mercurius, Venus, Aarde en Mars zich vormden.
De buitenplaneten (Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus) zijn ontstaan door de materialen in de koelere delen. Deze deeltjes bestonden uit ijskristallen die al snel samen klonterden tot grote brokjes en uiteindelijk ook tot objecten met afmetingen van een paar kilometer.
De zon
De zon is een 4,6 miljard jaar oude ster die zich bevindt in het sterrenstelsel de Melkweg. Het is een enorme bol van hete plasma. Hij bestaat uit drie delen: de kern, de stralingszone en de convectiezone. In de kern treden kernreacties op. Waterstofkernen worden daar in heliumkernen omgezet. De energie verplaatst zich in de vorm van fotonen, via de kern naar de stralingszone. Fotonen zijn een vorm van elektromagnetische straling. In de convectiezone vindt er energietransport plaats.
Om de zon draaien de planeten. Die volgen elk hun eigen baan.
Hoe ontstaat een planeet?
De meeste planeten ontstaan wanneer een moleculaire wolk instort, waardoor een jonge ster ontstaat. Een deel van het stof en gas dat dan overblijft, vormt een schijf rondom de jonge ster. In de miljoenen jaren daarna botsen de deeltjes stof en gas die in de schijf tegen elkaar. De deeltjes klonteren daardoor samen tot steeds grotere objecten. Hieruit ontstaat dan uiteindelijk een nieuwe planeet. Om heel veel sterren draaien, net als bij onze zon, planeten. Er worden er door de astronomen steeds meer ontdekt.
De vorming van een planeet wordt beïnvloed door onder andere temperatuur en turbulentie. Dit kan ervoor zorgen dat de deeltjes minder goed aan elkaar blijven zitten. Hierdoor duurt het langer voordat de planeet ontstaat.
Welke planeten zijn er in ons zonnestelsel?
In totaal zijn er acht planeten. Pluto was eerst ook een van de planeten, maar na onderzoek is gebleken dat hij te klein is om planeet genoemd te worden. Daarnaast voldeed Pluto niet aan de derde voorwaarden van een planeet: hij heeft in zijn baan geen andere objecten van de kaart geveegd.
Daarom behoort hij sinds 2006 tot de dwergplaneten. De planeten zijn onder te verdelen in twee groepen, de gasreuzen/buitenplaneten en de aardse/binnenplaneten.
Tot de gasreuzen behoren Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Deze planeten hebben een kern van gesteente en ijs die omgeven wordt door een vloeibare of halfvaste mantel die waterstof en helium of methaan, ammoniak en waterijs bevat. Ze worden omgeven door veel manen. Hun ringenstelsel bestaat uit steen- of ijsdeeltjes.
De planeten die tot de aardse behoren zijn Mercurius, Venus, Aarde en Mars. Deze planeten zijn veel kleiner dan de buitenste. Ze hebben geen of weinig manen en hebben geen ringen.
De planeten zijn, in volgorde, steeds verder van de Zon af:
Mercurius
Mercurius kreeg van de Romeinen de naam van de boodschapper der goden met zijn gevleugelde sandalen. Deze planeet staat het dichtst bij de zon. Hij is te zien kort na zonsondergang of voor zonsopkomst. Er is dan een roze sterachtig object te zien. Hij heeft nauwelijks atmosfeer en veel inslagkraters. Mercurius is ongeveer even groot als onze maan en heeft een temperatuur van 430 graden Celsius.
Venus
Venus draagt de naam van de Romeinse godin van de liefde. Overdag is deze planeet met het blote oog te zien. Hij draait als enige van de acht planeten van oost naar west. De atmosfeer op Venus bestaat uit CO2. Er vindt hier zwavelzuurregen plaats en het is er 350 graden Celsius.
Aarde
De Aarde is de planeet waar wij op leven en ook de enige planeet in ons sterrenstelsel waar op dit moment leven is. Het is op Aarde gemiddeld 14 graden Celsius. De aarde is de derde planeet vanaf de zon. 4,6 miljard jaar geleden is zij gevormd. De aarde is de enige van de aardse planeten die grote hoeveelheden vloeibaar water aan haar oppervlak en veel zuurstof in haar atmosfeer heeft. De aarde bestaat uit 3 lagen: de kern, de mantel en de aardkorst. De kern bestaat voornamelijk uit ijzer en een kleine hoeveelheid nikkel. De kern bestaat uit een vast deel met een temperatuur van 4700 graden Celsius en een vloeibaar deel. De mantel bestaat uit magnesium- en ijzerrijk gesteente. Hij is zo’n 2800 kilometer dik. De aardkorst bestaat uit verschillende soorten gesteenten en mineralen. Hij is te verdelen in een continentale korst en een dunnere oceanische korst.
Mars
Mars is een bloedrode planeet. Hij is genoemd naar de Romeinse oorlogsgod. De rode kleur komt door ‘roest’ in combinatie met een overvloed aan ijzer. Opvallende kenmerken zijn de witte poolkappen en de grote, donkere laaggelegen vlakten. Op Mars is het -63 graden Celsius.
Jupiter
Jupiter is de grootse en zwaarste planeet van het zonnestelsel. Hij is vernoemd naar de Romeinse oppergod. De planeet is met een verrekijker te zien als een ronde lichtgevende schijf. Hij heeft verschillende wolkenbanden, dit is te zien door de lichte en donkere gordels op de planeet. De temperatuur op Jupiter is ongeveer -121 graden Celsius.
Saturnus
Saturnus is vernoemd naar de god Saturnus, de vader van Jupiter. De wolkenbanden zijn minder opvallend dan bij die van Jupiter. Hij heeft een mooi ringenstelsel. De drie hoofdringen bestaan uit duizenden kleinere ringen. Een ring bestaat uit stukken steen en ijs die om de planeet heen zweven. Het is ongeveer -130 graden Celsius op Saturnus.
Uranus
Uranus is ontdekt in 1781 door sir William Herschel. Hij heeft zijn naam te danken aan de vader van de Romeinse god Saturnus. De planeet bestaat voornamelijk uit waterstof en helium. Hij is net waarneembaar. Uranus is te herkennen aan de blauwe kleur. Daarnaast heeft Uranus een ander bijzonder kenmerk, zij ligt namelijk op haar zij. De Noordpool en de Zuidpool zijn dus naar de zon toe gericht. Het is ongeveer -196 graden op Uranus.
Neptunus
Neptunus is ontdekt in 1846 door de astronoom Johannes Gottfried Galle. Hij kreeg de naam van de Romeinse zeegod. Op deze planeet zijn de hevigste winden te vinden van ons sterrenstelsel. De windkracht kan oplopen tot 2000 km/uur. Het is op Neptunus ongeveer -205 graden Celsius.
Sinds kort hebben astronomen aanwijzingen dat er ook een negende planeet is. Niet Pluto of Eris (ook een dwergplaneet), maar een andere planeet. Wetenschappers dopen de planeet als "de negende planeet" of "Planeet X" Hij doet er 25.000 jaar erover om een rondje om de zon te maken. Planeet X is tien keer groter dan de aarde en 500 keer zwaarder dan Pluto. Wetenschappers denken hem over een paar jaar te vinden.
De draaiing van de aarde om de zon
De aarde draait op verschillende manieren. Ze draait om haar eigen as en om de zon. Als ze om haar eigen as draait, doet ze dit in 24 uur tijd. Dit heet een etmaal. De aardas staat in een hoek van 23,4°. Dit betekent dat de aarde niet rechtop staat maar iets schuin. Dit veroorzaakt de seizoenen. De afstand tussen de zon en de aarde is 150 miljoen kilometer. Het licht dat je overdag ziet, doet er 8,5 minuut over om de aarde te bereiken. De aarde draait in iets meer dan 365 dagen (365 en een kwart dag) rond de zon. Wanneer de aarde haar rondje om de zon gedaan heeft, heeft ze een afstand van 942 miljoen kilometer gemaakt. De baan is geen volmaakte cirkel, waarin de afstand tot de zon altijd even groot zou zijn, maar een ellips: dat is een langer gerekte baan. De zon staat daarin niet precies in het middelpunt, maar in een van de brandpunten van die ellips. De aarde heeft de kleinste afstand tot de zon als het op het noordelijk halfrond winter is en de grootste als het daar zomer is.
De draaiing van de andere planeten
Alle acht de planeten draaien in een eigen baan op verschillende afstanden rondom de zon. Daarnaast draait elke planeet om zijn/ haar eigen as. De planeten hebben, vanwege de verschillende afstanden tot de zon, een verschillende omlooptijd rond de zon:
Mercurius: 88 dagen en draait in 59 dagen om zijn eigen as.
Venus: 225 dagen en draait in 243 dagen om zijn eigen as, maar doet dit in tegengestelde richting ten opzichte van de andere planeten.
De Aarde: 365 1/4 dag: dat is één jaar en draait in één dag om zijn eigen as heen.
Mars: 687 dagen en draait in een dag om zijn eigen as heen.
Jupiter: meer dan 4.332 dagen en draait in 0,4 dag om zijn eigen as heen.
Saturnus: meer dan 10.757 dagen en draait in 0,4 dag om zijn eigen as heen.
Uranus: meer dan 30.687 dagen en draait in 0,7 dag om zijn eigen as heen.
Neptunus: 60.190 en draait in 0,7 dag om zijn eigen as heen.
Wanneer is het een planeet?
Zoals eerder gelezen, bestaat ons sterrenstelsel uit planeten en dwergplaneten. Pluto is in 2006 benoemd tot dwergplaneet in plaats van een planeet.
Een planeet moet voldoen aan drie voorwaarden:
- hij draait in een baan rond de zon.
- hij heeft voldoende massa zodat hij een bijna ronde vorm krijgt.
- hij heeft in de omgeving van haar baan andere objecten van de kaart geveegd (verdrongen).
Hoe weten we dit allemaal?
De hemellichamen (o.a. planeten, manen, asteroïden en kometen) zenden radiogolven uit, die astronomen met speciale meetapparatuur kunnen opvangen. In Exloo staan in een veld enorm veel antennes die een netwerk met elkaar vormen. Samen vangen ze radiogolven op die door een computer omgezet worden in beelden. De antennes staan in een gebied van 150 km2 en niet alleen in Nederland, maar ook in België, Zweden, Duitsland, Frankrijk en Zweden.
De Hubble-telescoop zorgt ook voor unieke plaatjes van het heelal. De Hubble kan heel erg ver kijken, maar ziet slechts een heel klein deel van het heelal. Wat hij ziet is enorm scherp, dit komt door het ontbreken van de aardse atmosfeer in de ruimte. Hubble heeft nu al foto's gemaakt die tussen de 12 en 14 miljard jaar oud zijn, hij kan al bijna tot aan de Big Bang kijken.
Videoclip
Bronnen
Sites
- http://www.allesoversterrenkunde.nl/actueel/nieuws/_detail/gli/nieuwe-draai-aan-het-ontstaan-van-aarde-en-maan/
- http://hemel.waarnemen.com/
- http://www.astronomie.nl/#!/home
- https://www.spacepage.be/artikelen/het-zonnestelsel/de-planeten/algemeen/wat-is-een-planeet
- https://www.eoswetenschap.eu/ruimte/de-8-planeten-ons-zonnestelsel
- https://www.natuurkunde.nl/artikelen/2047/het-ontstaan-van-sterren-en-planeten
- https://www.urania.be/astronomie/sterrenkunde/zonnestelsel
- https://zenitonline.nl/wat-is-de-temperatuur-op-andere-planeten-en-hemellichamen/
Boeken
Heuvel, E. v. (2012). Oerknal, Oorsprong van de eenheid van het heelal. Diemen: Veen Magazines.
Levy, D. (2007). Sterren en planeten. Engeland: Bonnier Books.
Rees, M., & Beekman, G. (2007). Heelal. Den Haag : ANWB.
Tildsley, K. (2011). Pocket Nature Night Sky. London: Dorling Kindersley Limited.
Film
Dijkgraaf, R. (2012, mei 17). De oerknal. De oerknal. De Wereld Draait Door University.
Ruimtetelescoop
Mariner10
Zwart gat
