Werkmap Aardrijkskunde 5/6 Kosmografie en Atmosfeer

Leerdoelen

5-6

KOSMOGRAFIE

D 1 De actuele gebeurtenissen i.v.m. ruimtevaart en kosmografie noteren en aan bod brengen tijdens de cursus.

D 2 Tijdens een maand waarnemingen doen.

D 3 Vanuit de waarnemingen van de sterrenhemel hypothesen formuleren en weten wat een planisfeer is.

D 4 Plaatsingsvoorwaarden voor telescopen kunnen afleiden uit factoren die de waarneming beperken.

D 5 Kunnen uitleggen waarom telescopen gebruikt worden.

D 6 Weten waarom waarnemingen vanop de aarde ons slechts beperkte informatie leveren.

D 7 De soorten satellieten en hun toepassing kennen.

D 8 Voor verschillende onderzoeksmethoden kunnen verwoorden welke informatie ze leveren bij de studie van de hemellichamen.

D 9 Een bepaling kunnen geven van de verschillende afstandsmaten die gebruikt worden in het heelal en kunnen aantonen op welke schaal ze best bruikbaar zijn.

D 10 De structuur van het heelal kunnen geven en de verschillende deelgroepen kunnen omschrijven. De positie van de aarde in het heelal en binnen ons zonnestelsel kunnen beschrijven.

D 11 De oerknaltheorie kunnen uitleggen door te vertrekken vanuit Hubbles ontdekking en dan terug te blikken in de tijd.

D 12 Beschrijf de elementen die de oerknal bevestigen.

D 13 De manier waarop de uitdijing van het heelal gebeurt kunnen beschrijven.

D 14 De leeftijd en samenstelling van het heelal kunnen geven.

D 15 De theorieën voor de evolutie van het heelal kunnen geven en kunnen uitleggen vanuit de krachten die in het heelal aan het werk zijn (expansie, zwaartekracht, donkere energie).

D 16 De schijnbare bewegingen van de zon en de sterren kunnen beschrijven en verklaren met de aardrotatie.

D 17 De fysische gevolgen van de aardrotatie kunnen geven en bespreken: - dag-nacht - vorm van de aarde - afwijking van de winden

D 18 De praktische afspraken in verband met plaatsbepaling en tijd op aarde kunnen geven en verklaren.

D 19 Een standplaats op aarde kunnen bepalen door middel van beschikbare hedendaagse technieken en methodes.

D 20 Oefeningen op plaatsbepaling en uurregeling kunnen maken.

D 21 De jaarlijkse variatie van de loop van de zon (=schijnbeweging) op onze breedte kunnen geven.

D 22 De vorm van de baan van de aarde rond de zon kunnen verwoorden.

D 23 De lengte van het jaar kunnen koppelen aan de duur van één omwenteling rond de zon en de lengte van het jaar kunnen bepalen.

D 24 De gevolgen van de schuine stand van de aardas op het eclipticavlak kunnen geven: de ligging van keerkringen en poolcirkels.

D 25 Het ontstaan en de kenmerken van de seizoenen kunnen bespreken.

D 26 De culminatiehoogte van de zon op verschillende tijdstippen en plaatsen kunnen berekenen met als gegeven de plaats van de loodrechte zonnestand.

D 27 De indeling en kenmerken van de klimaatgordels kunnen geven.

Begrippenlijst

planisfeer:

satelliet:

roodverschuiving:

astronomische eenheid:

lichtjaar:

planetenstelsel:

sterrenstelsel:

groep en cluster:

supercluster:

big bang of oerknal:

CMB:

Big Crunch:

Big Chill:

Big Rip:

donkere materie:

donkere energie:

aardrotatie:

zonnetijd:

uurgordels:

datumgrens:

zomertijd-wintertijd:

corioliseffect:

eclipticavlak:

aphelium:

perihelium:

lentepunt:

culminatiehoogte:

Actualiteit Kosmografie

A Algemeen

1 Noteer in onderstaande tabel kosmische gebeurtenissen die in de loop van dit jaar in de media (krant, tijdschrift, radio & tv) komen.

datum gebeurtenis bron

10/11/14

12/11/14 ESA, Ruimtetuig ‘Rosetta’, gaat landen op een komeet (de ‘badeend’). Volg live Rosetta-Philae komeetlanding. De Standaard www.cosmossterrenwacht.nl/

2 Verzamel over een onderwerp naar keuze informatie uit verschillende bronnen. (Pers, TV, Internet … ) Vergelijk ze onderling en maak een samenvatting.

3 Welke bron raad je aan aan je jongere zus of broer? Welke aan je leerkracht aardrijkskunde? Welke aan je medeleerlingen?

B Kijk

Maand:

a Hoe laat komt de zon op en gaat ze onder op de eerste dag van de maand?

Op:

Onder: op de laatste dag?

Op:

Onder:

b Welke planeten zijn zichtbaar en wanneer?

c Wanneer is het volle maan? nieuwe maan

E.K. .

L.K.

d Andere opvallende hemelverschijnselen? (vb. : zons- of maansverduistering, meteorenzwerm, komeet ... )

1 Het heelal

1.1

Waarnemingen

A Sterrenhemel

Op bijgaande foto werd de nachtelijke hemel geregistreerd gedurende enkele uren.

1 Wat kan je op de foto waarnemen?

1. De sterren vormen lijnen.

2. De lijnen kruisen elkaar niet, ze lopen parallel.

3. De lijnen vertonen verschillende kleuren.

2 Welke hypothesen (vermoedens) kan je bij deze waarnemingen formuleren?

1. De sterren bewegen zich voort in de tijd.

2. De sterren behouden hun positie t.o.v. elkaar.

3. De kleurverschillen wijzen op verschillen bij de sterren in kenmerken, samenstelling.

Toen onze voorouders de sterrenhemel bestudeerden, ontdekten ze dat deze in de loop van het jaar voortdurend verandert. De positie van de meeste hemelobjecten ten opzichte van elkaar blijft dezelfde, maar door de draaiing van de aarde zien we gedurende het jaar steeds andere dingen. Zelfs in de loop van de nacht verandert het beeld.

Op basis van deze vaststelling werd een draaibare sterrenkaart of planisfeer ontwikkeld. Die kunnen we gebruiken als we de sterren en de sterrenbeelden willen leren herkennen.

Alle sterren en de meeste objecten in de ruimte hebben een ‘vaste' plek ten opzichte van elkaar aan de sterrenhemel, hoewel hun afstanden enorm kunnen verschillen. Sommige staan ‘dichtbij', anderen veraf; maar om de positie van een ster aan de hemel te bepalen, speelt de afstand waarnemer-ster geen rol, alleen de kijkrichting aan de hemel. We kunnen dus, in gedachte, alle hemelobjecten projecteren op een bol met de waarnemer als middelpunt en een oneindig grote straal.

Deze denkbeeldige bol noemen we de hemelbol.

Om de positie van een ster op die hemelbol te bepalen, zijn twee coördinaten nodig, net zoals we op de aarde geografische lengte en breedte hebben.

Stel nu dat we precies in het middelpunt van de aarde een hele sterke lamp zouden kunnen plaatsen, die alle cirkels die we op de aarde hebben ‘getekend’ zou projecteren op de hemelbol, dan krijgen we een hemelevenaar, een hemelnoordpool en -zuidpool en lengteen breedtecirkels.

Het astronomische equivalent van geografische breedte is declinatie (δ): dit is de ‘hoogte’ ten opzichte van de hemelevenaar en wordt uitgedrukt in graden. Het astronomisch equivalent van geografische lengte heet rechte klimming (α): dit is de hoek tussen de projectie van de ster op de hemelevenaar en het lentepunt (de positie van de zon op 21 maart). De rechte klimming wordt uitgedrukt in graden. Nauwkeurige planisferen geven op een of andere manier de hemelcoördinaten weer.

Fig. 1.1.1

Fig. 1.1.2

3 Zoek en markeer op onderstaande sterrenkaart: de Poolster, de Grote Beer, de Melkweg, enkele sterrenbeelden uit de horoscoop (eclipticavlak).

Op een planisfeer wordt op een plat vlak het deel van de sterrenhemel voorgesteld dat zichtbaar is op een bepaalde datum en tijd in een bepaalde zone op aarde. Het bestaat uit een sterrenkaart voor een bepaalde breedteligging en een schijf met markeringen voor datum en tijd en een ovaal venster, waarmee de sterrenhemel voor het geselecteerde moment zichtbaar wordt gemaakt.

Fig. 1.1.3

Fig. 1.1.4

Hallo ! ...

Is daar iemand? ...

Ik zoek de maan !!!

Als we met onze planisfeer naar buiten trekken, zijn er verschillende factoren die onze waarneming kunnen beperken:

- het reliëf, hoge gebouwen

- wolken, mist en luchtvervuiling

- breking en verstrooiing van licht en lichtvervuiling,

- overdag kan je de meeste hemellichamen niet zien

Om een maximale kans op goed astronomisch zicht te bekomen, worden aan locaties voor grote telescopen daarom bijzondere eisen gesteld:

- stabiele temperatuur (nabijheid grote zee)

- ijle, droge lucht en open horizon (hoogten)

- weinig wind en luchtturbulentie

- weinig stof en omgevingslicht (ver van bewoning)

Besluit:

Vooral hooggelegen plaatsen op dunbevolkte eilanden of in vlak bij de oceaan gelegen woestijngebieden voldoen aan de ideale inplantingsvoorwaarden voor telescopen.

Daarom koos ESO (European Southern Observatory), de Europese Organisatie voor Astronomisch Onderzoek op het Zuidelijk Halfrond, locaties in de Chileense Atacamawoestijn voor haar sterrenwachten.

D4

Fig. 1.1.5

Fig. 1.1.6

•

Cerro Armazones

• ALMA Chajnantor Plateau

• VLT Cerro Paranal

O E S T I J N

• La Silla Sterrenwacht

• SANTIAGO

Zuidelijke Stille Oceaan Zuidelijke

ARGENTINIË

La Silla Sterrenwacht

ALMA

Chajnantor Plateau (2011) VLT

VLT

Cerro Paranal (1998-2000)

ELT

Cerro Armazones (tegen 2020)

Fig. 1.1.6

Telescopen zijn instrumenten waarmee lichtstraling van zeer ver buiten de aarde geobserveerd kan worden. Bij licht denken we aan wat we kunnen zien met onze ogen. Maar zichtbaar licht is slechts een klein deel van alle straling die ons bereikt vanuit de ruimte.

De manier waarop de meeste energie in het heelal wordt getransporteerd is door elektromagnetische straling (EM).

De energie plant zich voort als een dubbele golf met een elektrische en een magnetische component, die loodrecht op elkaar staan.

Vandaar de naam: elektromagnetische golven of elektromagnetische straling.

Golven en hun kenmerken

Fig. 1.1.7

elektrisch veld

magnetisch veld elektrisch veld

magnetisch veld

Fig. 1.1.8

λ = golflengte

a = amplitude (lichtsterkte)

f = frequentie (aantal trillingen/sec. -kleur)

1. EM-straling omgeeft je

EM-straling omgeeft je en bestookt je overal waar je gaat. Een deel ervan kan je niet zien, aanraken, zelfs niet voelen. En toch gebruik je het en ben je ervan afhankelijk, elk uur van de dag. Zonder EM-straling zou de wereld zoals je hem kent niet kunnen bestaan.

2. EM-straling bestaat uit een spectrum van golven

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.

Soort golf

gol engte (m)

doordringbaarheid in de atmosfeer goed matig niet

Deze toestellen maken allemaal gebruik van EM-straling.

Plaats in de grijze balk hun nummer bij de juiste golflengten in het spectrum.

Telescopen

Onze ogen zien een voor ons belangrijk deel van deze straling: het zichtbaar licht.

Om meer te leren over de objecten in de ruimte rondom ons hebben wetenschappers sinds het eind van de 19de eeuw mogelijkheden ontwikkeld om ook die andere golflengten te bestuderen.

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 golflengten waarnemen en die voor astronomen een raam openden naar het ‘onzichtbare’ heelal.

Fig. 1.1.9

Fig. 1.1.10

3. Veel golven uit het EM-spectrum kunnen het aardoppervlak niet bereiken

Gelukkig voor ons, want een groot deel van de elektromagnetische straling (voornamelijk die met korte golflengte) is schadelijk voor het leven. Hoe wordt de aarde tegen die schadelijke straling beschermd?

De atmosfeer houdt het grootste deel van de straling, waaronder alle kortgolvige straling, tegen. 1

Fig. 1.1.11

Vul de volgende tabel aan met :

- de soorten straling volgens hun golflengte; - de mate waarin de stralen doordringen door de atmosfeer; - waar en waardoor de straling wordt geabsorbeerd.

GOLFLENGTE

DOORDRINGBAARHEID (NIET/MATIG/GOED)

Gamma- niet

Röntgen- niet

O en N in de bovenlagen van de atmosfeer

Ultraviolet niet (enkele golflengten) O2 en O3 in de ozonlaag

Zichtbaar licht goed

Infrarood matig

Micro- goed

Radiokorte: goed

H2O moleculen in de onderste lagen

lange: niet ionen, elektronen

2 Welke straling kunnen we vanop de aarde bestuderen en waarmee?

Zichtbaar licht: met optische telescopen

Radiostraling: met radioantennes

4. EM-straling bestuderen van in de ruimte.

De meeste energie in het heelal wordt getransporteerd door EM-golven. Weet je wat EM-golven daartoe zo geschikt maakt?

Ze hebben geen medium nodig om zich voort te planten.

Ze kunnen energie transporteren door het vacuüm van de ruimte.

Stralingen van verschillende golflengten verschillen in de hoeveelheid energie die ze dragen. Het licht van de verschillende objecten in de ruimte bestrijkt het volledige EM-spectrum. Om een volledig beeld te krijgen moeten astronomen dus voorbij de barrière van de atmosfeer en moeten ze telescopen in de ruimte brengen. Het voordeel daarvan is niet alleen dat daar geen absorptie is door de atmosfeer, er is ook geen achtergrondruis door menselijke activiteiten en natuurlijke fenomenen

Elke telescoop die gelanceerd werd om andere vormen van niet-zichtbaar licht te detecteren, heeft het begrip van het heelal revolutionair veranderd. Die voor ons niet-zichtbare straling wordt omgezet in een afbeelding die wij kunnen zien. Dat wordt een valse kleurenfoto genoemd. Dit zijn trouwens vaak composietfoto’s, waarin de gegevens van verschillende telescopen worden samengevoegd.

Centaurus A is het meest nabije 'actieve sterrenstelsel', een sterrenstelsel waarbij in het centrum een zeer klein gebied zeer veel energie vrijgeeft. Er is zeer veel activiteit te zien in de lange golflengten (radio) en in de korte, energetische golflengten (X). Bij optische golflengten (rechts onder) zien we de typische vorm van een elliptisch sterrenstelsel met een bolvormige halo van sterren. In de donkere baan die er omheen loopt, gloeit in het IR koud stof op (boven). De krachtige fonteinen van hoog energetische deeltjes die uit de kern schieten, schijnen helder zowel in X-stralen als in IR- en radiostralen (radiocloud).

Wat lees je af van de figuur ? Vul aan.

golflengte soort straling absorptie door observatoria observatoria atmosfeer in de ruimte op aarde

Fig. 1.1.14

INFO Centaurus A

D6

Fig. 1.1.12

Fig. 1.1.13

Deze foto toont hoe gegevens van de Hubble en Spitzer Space Telescopes gebruikt worden om één van de meest verafgelegen sterrenstelsels ooit gezien, te identificeren. Hubble Ultra Deep Space is een kleine regio waar het diepste beeld ooit van het heelal is vastgelegd in optische en nabij IR (li). Inzoomen op het gebied in het kader toont een sterrenstelsel (in de cirkel) dat zwak rood zichtbaar is in het nabij IR (midden re). In het zichtbaar licht (re boven) zien we het niet. Deze straling is op haar weg door het heelal geabsorbeerd. De beelden door Hubble werden aangevuld met beelden van Spitzer bij langere IR golflengtes. De helderheid van het stelsel hier laat vermoeden dat het vrij massief is.

De Krabnevel is het meest iconische overblijfsel van de ondergang van een ster.

Het werd voor het eerst opgemerkt als een supernova in 1054 v.Chr. Vandaag is het zichtbaar als het overblijfsel van de explosie, een dichte nevel met een snel draaiende neutronster, of pulsar, in de kern. Het optisch beeld van de nevel, bekomen met de Hubble Space Telescope, is weergegeven in rood en oranje.

De X-straling werd vastgelegd door Chandra X-ray Observatory en is blauw. Het Spitzer IR-beeld is in het paars.

Bij infrarode en optische golflengten zien we de ingewikkelde structuur van de nevel. De röntgenstraling is afkomstig van de meest energetische elektronen nabij de centrale pulsar.

Fig. 1.1.15

Fig. 1.1.16

C Ruimte-observatoria

1. Het onmetelijk heelal

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

Fig. 1.1.17

1 Vul in: de maan, kunstmanen, satellieten

Objecten die zich in een baan om een hemellichaam bevinden, zijn satellieten

De aarde heeft één natuurlijke satelliet: de maan

De door de mens gefabriceerde toestellen die in een baan om de aarde worden geplaatst noemen we kunstmanen of (kunst satellieten . Ze zijn niet alleen interessant om naar de sterren te kijken. Je kan er ook de aarde mee bekijken en bestuderen.

Vandaag de dag cirkelen er zo’n 2800 operationele en niet-operationele satellieten rondom onze planeet. Ze worden gebruikt voor tal van toepassingen, zowel commercieel als wetenschappelijk, civiel als militair.

Satellieten rond de Aarde

Fig. 1.1.18

Fig. 1.1.19

Afhankelijk van hun toepassingen kunnen we ze classificeren:

2 Zoek voor elk type voor welke toepassingen ze worden gebruikt.

3 Benoem bij elk t ype een voorbeeld.

Communicatiesatellieten: leveren telefoon, internet, tv en radioverkeer over lange afstanden

Vb: Intelsat, Globalstar, Artemis

Navigatiesatellieten: zorgen voor plaatsbepaling op aarde (voor scheepvaart, luchtvaart, auto’s, bergbeklimmers, …) en bestaan uit een netwerk van kunstmanen

Vb: GPS, Galileo, Navistar

Observatiesatellieten:observeren de aarde, maken kaarten, nemen beelden van milieuverontreiniging, geven info over bodemsamenstelling, zeestromingen ... Worden ook gebruikt voor militaire doeleinden.

Vb: Envisat, Landsat; DSP, ERS

Onderzoekssatellieten: worden ingezet voor allerlei wetenschappelijke en technische onderzoeken, bijvoorbeeld ivm gewichtloosheid. Hiertoe horen ook de ruimtetelescopen.

Weersatellieten: observeren het weer en het klimaat voor meteorologische en wetenschappelijke doeleinden.

Vb: Meteosat, Goes, NOAA

A De samenstelling van hemellichamen bepalen uit spectra

Astronomen zijn erg geïnteresseerd in de spectra van sterren. Die geven weer hoeveel licht er geproduceerd wordt bij elke golflengte.

Een heet, dicht gas of plasma produceert een continu spectrum.

Dat is een gelijkmatig spectrum waarin alle regenboogkleuren netjes in elkaar overlopen. Je verwacht dan dat de zon een continu spectrum heeft, maar in het zonnespectrum zien we duizenden zwarte lijntjes.

Bepaalde golflengten ontbreken. Dit komt doordat de koelere ijlere oppervlaktelagen en gassen in de zonneatmosfeer bepaalde golflengten absorberen.

Die donkere lijnen noemen we absorptielijnen en een spectrum met deze spectraallijnen een absorptiespectrum

Aan die spectraallijnen zien astronomen welke gassen in de atmosfeer van een ster voorkomen. Spectraallijnen kunnen ook veroorzaakt worden wanneer een koele gaswolk of de atmosfeer van een planeet zich tussen de ster en de waarnemer bevindt.

Of wanneer licht van een ster door een planeet weerkaatst wordt. Als we bijvoorbeeld op aarde het spectrum bestuderen van het zonlicht dat weerkaatst wordt op de planeet Mars, zien we daarin extra absorptielijnen. Bepaalde golflengten worden geabsorbeerd door het oppervlak en de atmosfeer van de planeet Mars.

Een derde soort spectrum is een emissiespectrum.

Een hete ijle gaswolk in het heelal zendt ook zelf straling uit. De gassen stralen enkel bepaalde golflengten uit, het spectrum bestaat dus uit een reeks heldere spectraallijnen tegen een donkere achtergrond.

Het type spectrum dat je ziet, absorptie- of emissiespectrum, is afhankelijk van de temperatuur van het ijle gas ten opzichte van de achtergrond.

Fig. 1.2.1

Fig. 1.2.2

Fig. 1.2.3

Het lijnenpatroon dat je ziet, is afhankelijk van de chemische samenstelling van het ijle gas. Elk element of molecule heeft zijn eigen specifiek patroon van lijnen. Als een koel gas bepaalde golflengten uit het licht van een ster absorbeert zal hetzelfde gas bij een hogere temperatuur licht van precies dezelfde golflengten uitstralen (emitteren) . Met deze ‘vingerafdruk’ kunnen astronomen de samenstelling van sterren, nevels en planeten vanop een afstand bepalen.

Onderzoek het zelf:

Vlammen hebben verschillende kleuren naargelang de stoffen die verbrand worden. Uit de lessen chemie weet je waarschijnlijk dat magnesium brandt met een witte vlam, koper met een groene vlam en andere stoffen met weer een andere kleur.

ICT-toepassing

Absorptiespectrum van Na

Absorptiespectrum van Hg

Absorptiespectrum van Li

Emissiespectrum van Li

• Wil je de vlamkleur van enkele stoffen onderzoeken, ga dan eens een kijkje nemen op http//stimulus.vub.ac.be. Klik achtereenvolgens aan  chemie  vuurwerk start.

In het menu speelwijze kies je 'individu'. Klik in het volgende scherm 'ok' aan en ga vervolgens naar '0.3 samenstelling buskruit'. Klik nogmaals 'ok'.

Hier kan je nu verschillende stoffen testen op vlamkleur. Sleep de erlenmeyer met een bepaalde stof naar het experimentsymbool vlamkleur. Bekijk de video en duid de vlamkleur aan op het spectrum.

• Op de volgende website kan je zelf de elementen in de atmosfeer van een ster proberen te identificeren aan de hand van absorptiespectra. http://www.learner.org/teacherslab/science/light/color/spectra/spectra_1.html http://www.pbs.org/wgbh/nova/origins/spectra.html

B De temperatuur van sterren bepalen uit kleuren

Op het eerste zicht lijken alle sterren hetzelfde.

Maar als we nauwkeuriger kijken naar bijvoorbeeld Orion, zien we dat de ster links boven (Betelgeuse) roder lijkt en de ster rechts onder (Rigel) blauwer.

Dat kleurverschil heeft te maken met de temperatuur.

Fig. 1.2.4

Fig. 1.2.5

Onderzoek het zelf:

Als je een spijker in een vlam houdt, wordt hij na enige tijd rood

Als je hem verder blijft verhitten in een zeer hete vlam wordt hij geleidelijk aan wit

Besluit: De kleur van een ster kan ons iets vertellen over de oppervlaktetemperatuur ervan. Een ster, die blauwwit licht uitzendt, heeft een lagere / hogere temperatuur dan een ster die rood licht uitzendt.

10-2Zonnestraal O.1Zonnestraal

Astronomen hebben een classificatieschema opgesteld voor sterren. Hoewel het gebaseerd is op de absorptielijnen van sterren, zegt het spectraal type vooral iets over de oppervlaktetemperatuur van een ster.

Die oppervlaktetemperatuur verandert tijdens de levenscyclus van een ster, en dus verandert ook de kleur.

vb. de zon

C De beweging van hemellichamen bepalen met behulp van de golflengteverschuiving. (Dopplereffect)

Het verschil in toonhoogte dat je hoort tussen het aankomen en wegrijden van een ambulance, heet het Dopplereffect.

Andere voorbeelden zijn: een trein die voorbij komt of een auto op het racecircuit, waarbij je als toeschouwer verschillende tonen hoort bij het aankomen en wegrijden.

Als je zelf in een rijdende trein zit en de bel bij de spoorwegovergang rinkelt, hoor je een andere toonhoogte als je trein de bel nadert dan wanneer je trein zich van de bel verwijdert. Voor de ambulancier in de ambulance, de rijder in de racewagen of de fietser die staat te wachten aan de spoorwegovergang blijft het geluid van ambulance, racewagen of bel nochtans hetzelfde. Dit Dopplereffect speelt ook bij de EM-golven van bewegende hemellichamen.

lichte ster  rode reus  planetaire nevel  witte dwerg

Fig. 1.2.6

Fig. 1.2.7

Fig. 1.2.8

Vul aan met: hoger-lager; naderen-verwijderen; groter- kleiner (2x); roder-blauwer

Toon: lager

Bron: verwijderen

Frequentie: kleiner

Golflengte: groter

Lichtkleur: roder hoger naderen groter kleiner blauwer

De meeste golflengteverschuivingen kan je niet zien met het blote oog, maar astronomen kunnen ze wel meten.

OPMAKER (DANIËLLE OF STIJN):

INVULVLAKJES ZELF PLAATSEN/VERDELEN IN FUNCTIE VAN LAY-OUT

Wanneer een ster op gelijke afstand van de waarnemer blijft (stationair), ziet het licht er hetzelfde uit ongeacht vanuit welke richting men kijkt.

OPMAKER (DANIËLLE OF STIJN):

EVENTUEEL TWEE GRAFIEKEN T.O.V. ELKAAR VERSCHUIVEN / VERGROTEN / VERKLEINEN...

INVULVLAKJES ZELF PLAATSEN/VERDELEN IN FUNCTIE VAN LAY-OUT

Onze zon is een goed voorbeeld van een ster die op gelijke afstand van de aarde blijft.

EVENTUEEL TWEE GRAFIEKEN T.O.V. ELKAAR VERSCHUIVEN / VERGROTEN / VERKLEINEN...

Als we de absorptiespectra van sterren bestuderen, merken we dat de spectraallijnen soms niet op hun plaats staan maar dat ze allemaal wat verschoven zijn naar dezelfde kant.

Als de spectraallijnen naar de rode kant van het spectrum verschoven zijn, spreken we van roodverschuiving

Dat betekent dan dat die ster zich verwijdert , de afstand wordt steeds groter .

stationaire ster wijkende galaxie

naderende galaxie

Hoe groter de snelheid van de ster, hoe groter de verschuiving van de spectraallijnen.

Fig. 1.2.9

Fig. 1.2.10

D De afstand, het reliëf en de rotatiezin van dichtbijgelegen hemellichamen bepalen met behulp van radar.

1 Wat doet de radar? Het stuurt zelf radiogolven naar hemellichamen, waarna de teruggekaatste golven worden bestudeerd.

2 D e afstand kan dan berekend worden uit de gemiddelde tijd dat de straling onder weg is

3 Kleine variaties in de tijdsduur worden veroorzaakt door hoogteverschillen op het hemellichaam

Ook hier kunnen we het Dopplereffect gebruiken om beweging te onderzoeken.

4 Het verschil in teruggekaatste golflengte tussen verschillende punten op de rand van het hemellichaam levert informatie over de rotatiezin van het hemellichaam

5 Duid op de tekening de rotatiezin van het hemellichaam aan met pijlen.

Radar wordt onder meer gebruikt om vanuit een ruimtesonde, die in een baan rond een hemellichaam is gebracht, het oppervlak van dit hemellichaam in kaart te brengen.

Op basis van de radargegevens van de Magellans missie (NASA1990-1994) kon zo een topografische kaart opgesteld worden van het oppervlak van Venus. Het Venus Radio Science Experiment (VeRa) aan boord van de Venus Express (ESA2005-2014) verzamelde bijkomende gegevens.

Fig. 1.2.11

Fig. 1.2.12

Fig. 1.2.13

Fig. 1.2.14

1.3 Resultaten

A Afstanden in het heelal

1. Afstanden tot de zon

Sorteer en groepeer in het onderstaande schema de volgende elementen op basis van hun afstand tot de zon.

Ros 97,44 x 1012 km

Grote Muur 28,38 x 1020 km

2880 x 106 km

Nizar (in Grote Beer) 758,6 x 1012 km

Aarde 150 x 106 km Virgo 4,65 x 1020 km

Crater 6,48 x 1020 km Sirius 81,36 x 1012 km

Cassiopeia I 24,4 x 1018 km

Driehoeksnevel 22,5 x 1018 km

Proxima Centauri 40,68 x 1012 km Venus 105 x 106 km

Saturnus 1425 x 106 km Cetus A 119,11 x 1020 km

Andromedanevel 27,8 x 1018 km

6822 14,5 x 1018 km

- Aarde

- Saturnus

- Uranus

- Venus

- Ros

- Proxima Centauri

- Nizar

- Sirius

- Cassiopeia I

- Andromedanevel

- Driehoeksnevel

- NGC 6822

- Grote Muur

- Crater

- Virgo

- Cetus A

100-3000 x10 km

40-750 x10 km

15-25 x10 km

460-12000 x10 km waarneembare heelal groep of cluster sterrenstelsel planetenstelsel

2. Afstanden in het heelal meten

Je merkt dat de afstanden in het heelal gigantisch groot zijn. In ons voorstellingsvermogen lijkt het heelal wel oneindig groot. Onze ‘km’ of ’mijl’ zijn dan niet de meest aangepaste eenheden om dit soort afstanden te meten en daarom gebruiken ze in de sterrenkunde andere afstandsmaten.

Bij het groeperen heb je ook gemerkt dat de afstanden binnen ons zonnestelsel van een andere grootteorde zijn dan de afstanden tot verre sterrenstelsels. Astronomen gebruiken hiervoor dan ook verschillende eenheden.

Binnen het zonnestelsel

Binnen ons zonnestelsel gebruiken ze de gemiddelde afstand tussen de aarde en de zon als maatstaf: de astronomische eenheid (astronomical unit: AU)

1 Een AU is de gemiddelde afstand van de aarde tot de zon

1 AU = 150 000 000 km

Dit wil dus zeggen dat planeten waarvan de afstand tot de zon kleiner is dan 1 AU, dichter bij / verder van de zon staan dan de aarde.

En dat bijvoorbeeld Saturnus met een afstand van 1 429 400 000 km van de zon, 1 429 400 000 km /150 000 000 km = 9,53 keer verder van de zon staat dan de aarde, dus op 9,53 AU van de zon.

Fig. 1.3.1

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 .

B.v. 1,3 x 103 is dus 1,3 x 10 x 10 x 10 = 1300

2 Zet in de volgende tabel de afstanden van de planeten van ons zonnestelsel tot de zon om in km of AU.

Buiten het zonnestelsel

Buiten ons zonnestelsel is de AU niet meer de meest geschikte eenheid. De dichtstbijzijnde ster, Proxima Centauri, is zo’n 40 680 000 000 000 km of 271 200 AU van onze zon verwijderd. Kan je schatten hoe lang een ruimteschip met de snelheid van het licht onderweg zou zijn om Proxima Centauri te bereiken?

1 We berekenen het eens:

Als de lichtsnelheid gelijk is aan 300 000 km/s, dan is het ruimteschip 40 680 . 109 km / 0,3 . 106 km/s (afstand/snelheid) = s onderweg naar Proxima Centauri. Hoeveel jaar is dit? (1j = 365 d, 1d = 24 h, 1h = 60 min, 1min = 60 s)

135 600 000 s = 4,3 jaar

365 x 24 x 60 x 60 s/jaar

Licht van Proxima Centauri is dus 4,3 jaar onderweg tot bij ons. Als we dan zeggen dat de afstand tussen de zon en Proxima Centauri 4,3 lichtjaar is, dan komt dit overeen met de afstand die het licht aflegt in 4,3 jaar met een snelheid van 300 000 km/s. http://www.youtube.com/watch?v=O9xxis5-MtQ (Govert rekent voor hoe veel kilometer het licht aflegt in één jaar. Zo snap je waar de term 'astronomische getallen' vandaan komt.)

2 een lichtjaar (lightyear = ly) is de afstand die het licht aflegt in één jaar

tijd met een snelheid van 300 000 km/s

1 lichtjaar = 300 000 km/s x 31536000 s = 9,4608.10 km

Buiten ons zonnestelsel gebruiken we de afstand die het licht aflegt in een jaar tijd als maatstaf. !! EEN LICHTJAAR IS DUS EEN AFSTAND, GEEN TIJDSEENHEID !!

3 Stel dat de ster Sirius nu uit elkaar spat, in welk jaar zullen wij dat waarnemen ? (Sirius: 81,36 . 1012 km)

Afstand in lichtjaar : 81,36.10 km : 9,4608.10 km/jaar = 8,6 jaar

Tijd : We zien Sirius dan 8,6 jaar later uit elkaar spatten.

Buiten de Melkweg

Buiten de Melkweg, voor afstanden tot andere sterren, galaxies, clusters … wordt door sterrenkundigen nog een andere eenheid gebruikt om afstanden weer te geven: de parsec (parallaxseconde). Hierbij wordt de astronomische parallax als maatstaf gebruikt.

WIST JE DAT parallax

Parallax werkt ook in het klein. Houd je vinger op armafstand en kijk met één oog naar je vinger en de achtergrond. Kijk nu met het andere oog en let op de plaats van je vinger tegen de achtergrond. Je ziet dat je vinger zich verplaatst heeft ten opzichte van de achtergrond. Dit is parallax. De grootte van het verschil in de positie is afhankelijk van de afstand van je oog tot je vinger. Houd je je vinger dichterbij en je ziet dat het verschil groter wordt

Sterrenkundigen gebruiken de parallax-methode om de afstanden tot 'dichtbij zijnde sterren‘ te meten Ze nemen twee foto’s van de ster met een half jaar ertussen. In die tijd is de aarde naar de andere kant van de zon gereisd en kijkt het observatorium vanuit een andere positie naar de ster. Als je de afstand tussen de twee posities van het observatorium weet en de parallaxhoek meet, kun je daaruit de afstand tot de ster berekenen.

6 maanden later

6 maanden later

stand van aarde

foto

huidige plaats van de aarde

huidige plaats van de aarde

huidige stand van aarde

basislijn: diameter van aardbaan

hoek

huidige foto foto 6 maanden eerder

basislijn: diameter van aardbaan

basislijn: diameter van aardbaan

van aarde

maanden eerder

eerder

maanden eerder

van aarde

maanden eerder parallax hoek

Bij sterren die te ver staan is de parallaxhoek te klein om nauwkeurig gemeten te worden; dan worden nog andere methoden gebruikt om de afstand te meten.

1 parsec (pc)= de afstand tussen de aarde en een ster die een parallax van 1 boogseconde zou vertonen. tan p = 1 AU / r => r = 1 AU / tan p 1 pc = 1 AU / tan 1” (1”= 1/60.1’ en 1’= 1/60.1°) = 3,26 ly

1 Mpc = 3,26.10 ly

1 ly = (1/3,26.10 =) 0,307.10 Mpc = 0,307 pc

parallax hoek = 1 boog

parallax

projectie van de te meten ster

parallax hoek = 1 boog seconde

huidige

foto 6 maanden eerder

Fig.

Fig.

Fig.

LEESTEKST Maanparallax gemeten

Met je linkeroog zie je een voorwerp tegen een nét iets andere achtergrond dan met je rechteroog. Dat komt doordat je ogen niet op dezelfde plek staan. Sterrenkundigen gebruiken dit verschijnsel, de parallax ook om afstanden in het heelal te meten, zoals de afstand aarde-maan.

door Gieljan de Vries

Op 28 oktober 2004 verduisterde de aarde de maan: die trok door de schaduw van de aarde heen en scheen eventjes bloedrood aan de hemel. Twee sterrenkundigen zagen hun kans schoon om een klassieke sterrenkundige truc uit de kast te halen: de parallax- methode. Afstand schatten met een knipoog.

Pete Cleary (Montreal, Canada) en Pete Lawrence (Selsey, UK) maakten op hetzelfde moment foto’s van de verduisterde maan. Door de afstand van 5220 kilometer tussen hun twee standplaatsen lijkt de maan op de foto van Cleary op een iets andere plek aan de hemel te staan dan op Lawrences foto. Met die gegevens, de afstand tussen de twee standplaatsen en wat meetkunde is de afstand tot de maan te berekenen. Cleary en Lawrence deden hun metingen in het kader van de online Lunar Parallax Demonstration, een internet-project om via parallax de afstand aarde-maan te meten.

De twee sterrenkundigen namen op hetzelfde moment foto’s van de verduisterde maan. Omdat ze vanaf verschillende plekken op aarde naar de maan keken, zagen ze haar op verschillende plaatsen aan de hemel verschijnen: Lawrence zag de rechtermaan, Cleary de linker.

Nieuws woensdag 3 november 2004

Dit is een publicatie van Kennislink

Afstanden in het zonnestelsel en in het heelal:

1 AU = 150.000.000 km (astronomische eenheid)

1 ly = 9,46 x 1012 km (lichtjaar)

1 Mpc = 3,26 x 106 ly (megaparsec)

Standplaatsen van Pete Lawrence (Selsey, UK) en Pete Cleary (Montreal, Canada)

bron: NASA

bron: Pete Lawrence

Fig. 1.3.6

Fig. 1.3.7

Zet de in km gegeven afstanden tot onze zon om naar AU, lichtjaar en Mpc. (1 Mpc = 3,26 ly)

Markeer voor elk van deze hemellichamen de afstandsmaat die het best bruikbaar is.

B Structuur van het heelal

1. Ons zonnestelsel

Fig. 1.3.8

1 Combineer de volgende omschrijvingen met de juiste term.

Kies uit: groep of cluster / planetenstelsel / supercluster / sterrenstelsel / waarneembare heelal planetenstelsel

= ster + planeten met hun bijbehorende manen + planetoïden + meteoroïden + kometen

sterrenstelsel

vb. Melkweg, Andromeda

= grote groep van sterren (met eventueel hun bijbehorende planeten e.d.), ook wel galaxie of melkwegstelsel genoemd.

groep of cluster vb. Lokale Groep Virgo Cluster

= k leinere (< 50) of grotere (50-1000) groeperingen van galaxies (op deze schaal begint het idee van donkere materie. De galaxies in de grotere groeperingen bewegen te snel om enkel door hun eigen zwaartekracht samengehouden te worden, er is een extra kracht nodig)

supercluster

Vb. Virgo supercluster

= een groot aantal groepen, clusters en individuele galaxies samen Astronomen gingen er lang van uit dat Superclusters de grootste structuren waren en dat ze gelijkmatig verdeeld waren in het heelal. Tot ze in 1983 de Grote Leegte en in 1989 de Grote Muur ontdekten. Als we met de huidige waarnemingsmethoden maximaal uitzoomen, zien we nu draderige netwerken bestaande uit galaxies, groepen, clusters en Superclusters. Tussen deze ‘muren’ liggen grote leegtes, een beetje zoals in een spons. waarneembare heelal = tot nu toe zichtbare ruimte (15 miljard lichtjaar groot) waarvan, sinds het ‘begin der tijden’, licht ons heeft kunnen bereiken.

Voor het theoretische heelal, waarin ons waarneembare heelal ingebed is, bestaan momenteel nog verschillende theoretische modellen.

2 Gebruik deze termen bij het benoemen van de structuren van het heelal in het schema van p. 23.

3 Positie van de aarde in het zonnestelsel.

Omschrijf de positie van de aarde voor een marsmannetje zonder het woord aarde te gebruiken. (zie fig. 1.3.8 en 1.3.9)

in ons zonnestelsel de derde planeet vanaf de zon of de eerste planeet die je op weg naar de zon tegenkomt (Orionarm van de Melkweg, Lokale groep)

groep of cluster

Virgo cluster

Fig. 1.3.9

Fig. 1.3.10

C Ontstaan en evolutie van het heelal

1. Ontstaan

De oerknaltheorie

In 1915 stelt Albert Einstein zijn algemene relativiteitstheorie voor en legt daarmee de grondslag voor kwantitatief onderzoek in de kosmografie.

Met deze theorie voegt hij een vierde dimensie toe aan onze driedimensionele voorstelling van de ruimte: nl. de ‘tijd’. Deze vierdimensionele ‘ruimte-tijd’ kan vervormd worden.

Aleksandr Friedmann baseert zich op Einsteins relativiteitstheorie en komt in 1922 met 3 wiskundige modellen voor de evolutie van het heelal.

Als we de geldigheid van de algemene relativiteitstheorie aannemen en we gaan ervan uit dat het heelal overal en in alle richtingen gelijk is (homogeen en isotroop), dan zijn er 3 modellen voor het heelal:

HEELAL gesloten vlak open

GEOMETRIE ‘als het oppervlak van een bol’

Euclidisch of ‘vlak’ ‘als het oppervlak van een zadel’

LOT uitzetten en dan samentrekken eeuwig uitzetten met v ® 0 eeuwig uitzetten

GROOTTE eindig oneindig oneindig

LEEFTIJD

GEMIDDELDE

DICHTHEID

< 10 miljard jaar= 10 miljard jaar10 - 15 miljard jaar

< kritische dichtheid = kritische dichtheid > kritische dichtheid

In 1924 ontdekte Edwin Hubble sterrenstelsels buiten onze Melkweg en bestudeerde ze aan de hand van hun spectra. Deze stelsels bleken een roodverschuiving te vertonen, m.a.w. ze bewegen van ons weg (zie § 2.1 p 21).

De jaren nadien onderzocht hij de roodverschuiving van een groot aantal sterrenstelsels.

George Lemaître interpreteert de roodverschuivingen in het spectrum van sterrenstelsels als Dopplereffecten en stelt in 1927 dat het heelal uitdijt.

Uit de gegevens van vele sterrenstelsels berekent hij de constante waarmee die expansie gebeurt. (zie ‘Hubbleconstante p. 31)

Fig. 1.3.11

Fig. 1.3.12

Fig. 1.3.13

Fig. 1.3.14

Bekijk de gegevens in de spectra van de volgende stelsels aandachtig.

zichtbaar lichtinfrarood

afstand tot de Zon

D = 0 Mpc

D =17 Mpc

snelheid

Zon (stati on aire br on ) (geen roodverschuiving)

= 1.210 km/s

stelsel in Virgo

= 15 000 km/s

stelsel in Ursa Major

D = 210 Mpc

D = 210 Mpc

D = 560 Mpc

D = 870 Mpc

= 21 600 km/s v = 39.300 km/s v = 61 200 km/s

stelsel in Corona Borealis

stelsel in Boötes

stelsel in Hydra

Wat kan hij hieruit besluiten? Hoe verder de stelsels van ons verwijderd zijn, hoe groter de roodverschuiving in hun spectrum, m.a.w. hoe groter de snelheid waarmee ze zich van ons verwijderen

Twee jaar na Lemaître beschrijft ook Hubble dit verband in de wet van Hubble: alle afgelegen sterrenstelsels verwijderen zich met een snelheid proportioneel tot de afstand.

v = H0 . D (H0 : Hubbleconstante)

2 Als we nu aannemen dat het beeld van het uitdijende heelal juist is en we gaan in gedachten terug in de tijd, wat kan je dan concluderen over hoe het heelal vroeger was?

Het heelal moet dan vroeger veel compacter zijn geweest.

Het moet heel klein zijn geweest en alles moet heel dicht bij elkaar hebben gezeten

Lemaître maakte in 1931 ook die redenering en kwam zo tot de theorie dat het heelal ontstaan moest zijn uit de explosie van een oeratoom.

Tegenstanders van de theorie (vb. Fred Hoyle) spraken spottend over de ‘big bang’

George Gamow realiseerde zich dat het jonge, compacte heelal zo heet moet zijn geweest dat er zich spontane kernfusiereacties voordeden. Hierbij werden volgens hem alle elementen in het heelal gevormd.

Zon Virgo

Ursa Major

Boötes Corona Borealis Hydra

Bevestigingen van de oerknal

1 De 4 lichtste scheikundige elementen (H, D, He en Li) komen in oude sterren voor in een verhouding die overeenkomt met die van het oerknalmodel.

2 De leeftijd van de oudste sterren is vergelijkbaar met de veronderstelde leeftijd van het heelal.

3 Ontdekking van de kosmische achtergrondstraling : CMB

CMB = Cosmic Microwave Backgroundradiation

achtergrondgloed van microgolven, nagloed van de oerknal

In 1948 voorspelt George Gamow dat de oerknal een reststraling zou veroorzaken. Die straling is ondertussen wel afgekoeld maar kan niet weg zijn. In het huidige heelal zou ze waarneembaar moeten zijn als kosmische achtergrondstraling met een temperatuur van 3 à 5 K, dus microgolven.

1965: Penzias en Wilson vangen een onverklaarbaar signaal op dat gelijkmatig vanuit alle richtingen leek te komen en geen aardse bron bleek te hebben: de CMB.

De Big Bang Gang

Noteer het passende nummer bij de juiste wetenschapper

1945: “hete” oertijd

 elementen gevormd 1948: voorspelt reststraling

1922: 3 modellen van heelal: gesloten, vlak, open

1927: uitdijend heelal 1931: explosie oeratoom

1915: relativiteitstheorie

• ruimtetijd

• statisch heelal

1924: sterrenstelsels buiten de Melkweg 1929: “Hubble-wet”

BIG BANG !

Van big bang tot nu

1 . Big Bang

In een oneindig kort moment, 13,82 miljard jaar geleden wordt het heelal geboren uit een singulariteit, een punt met een oneindig klein volume en een oneindig grote dichtheid.

2 . Inflatie

In de fractie van een seconde na de Big Bang neemt de ruimtetijd met een factor 10 78 toe . Het heelal koelde bijna onmiddellijk af en de inflatie was voorbij.

3 Vroege heelal

Het vroege heelal was heet en ondoorzichtig . Fundamentele deeltjes krijgen massa en uit het quark-gluon plasma ontstaan protonen en neutronen. De temperatuur daalt een miljoen graden en de eerste ionen worden gevormd.

4 Recombinatie: CMB komt vrij

Na 400 000 jaar is het heelal voldoende afgekoeld om neutrale H en He atomen te laten ontstaan. Hierdoor kan licht loskomen en vrij reizen. De nagloed van de oerknal komt vrij en het heelal wordt transparant .

5 Dark ages

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

6 . Reïonisatie: eerste sterren

De gaswolken verdichten. De eerste sterren , 300 milj jaar na de Big Bang, bestaan enkel uit H en He.

Ze bestaan slechts kort en exploderen tot supernova’s. Opeenvolgende generaties van sterren vormen zich uit de overblijfselen van eerdere sterren.

En vóór de big bang?

7 . Vorming van sterrenstelsels

Door de zwaartekracht worden sterrenstelsels gevormd die samensmelten en uiteengaan. Steeds grotere atomen worden gevormd en uiteindelijk kunnen 9 miljard jaar na de Big Bang planetenstelsels ontstaan.

8 . Versnelde uitdijing

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

We moeten ons de oerknal niet voorstellen als een explosie op een bepaald tijdstip ergens in een leeg heelal. Zowel ruimte als tijd ontstonden bij de oerknal, evenals materie en energie. Deze vraag heeft dus eigenlijk geen zin, er was geen ‘vóór‘.

Fig. 1.3.16

Fig. 1.3.16

Uitdijing van het heelal: krentenbroodmodel

Hoe en hoe snel gebeurt de uitdijing van het heelal? Wij denken over beweging als 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 rozijnen 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. De rozijnen vlakbij zitten in het begin op 1 cm en na een uur rijzen op 3 cm van jou. Ze hebben zich van je verwijderd met een snelheid van 2 cm/h. De rozijnen verder, die aanvankelijk op 2 cm zaten, zitten na een uur rijzen dan op 6 cm. Ze gingen dus twee keer zo hard, met 4 cm/h. Rozijnen op 3 cm eindigen op 9 cm = 6 cm/h.

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

In het heelal geldt momenteel dat de vluchtsnelheid voor elke extra megaparsec afstand ongeveer 67,3 kilometer per seconde hoger is; dan heb je dus een Hubbleconstante van (67,3 km/s)/Mpc. Ziehier: de snelheid waarmee het heelal uitdijt.

De expansie van het heelal geeft ook een andere verklaring voor de roodverschuiving in het licht van verre objecten. Hoe verder een object van de aarde is verwijderd, hoe meer de tussenliggende ruimte uitgezet is. Het licht wordt dus onderweg ‘uitgerekt’ en verschuift daardoor naar het rode eind van het spectrum.

Straling van heel verre sterren zal ons dus niet bereiken als zichtbaar licht, maar eerder als infrarode, microgolf of zelfs radiostraling. En vermits uitkijken in de ruimte overeenkomt met terugkijken in de tijd, zullen we de vroege geschiedenis van ons heelal dus moeten bestuderen in de rode kant van het spectrum.

Fig. 1.3.17

Kosmische microgolf achtergrondstraling: studie van de uitdijing

In gelijk welke richting, als je ver genoeg kijkt, zie je de geschiedenis van het heelal. Het vroegste en oudste licht dat we kunnen zien, is de lichtflits van de oerknal die 378 000 jaar na de big bang vrijkwam op het moment dat het heelal transparant werd. Het is de grens van het voor ons waarneembare heelal. Dat licht is onderweg samen met de ruimte uitgerekt en nemen wij nu waar als micro- en radiogolven: de CMB. Uit de WMAP-gegevens bleek dat het heelal 13,73 miljard jaar geleden zou zijn ontstaan. Het liet toe een aantal theorieën te verwerpen en toonde aan dat het heelal slechts voor 4% uit gewone materie bestond en verder 23% donkere materie en 73 % donkere energie.

1992 : COBE (Cosmic Background Explorer) detecteert fluctuaties rond een gemiddelde CMB-temperatuur van 2,73 K. Het geeft een beeld van het heelal 380 000 jaar na de big bang.

2003 : WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) heeft een hogere resolutie m.a.w. kan nog kleinere temperatuurverschillen meten.

Uit de WMAP-gegevens bleek dat het heelal 13,73 miljard jaar geleden zou zijn ontstaan. Het liet toe een aantal theorieën te verwerpen en toonde aan dat het heelal slechts voor 4% uit gewone materie bestond en verder 23% donkere materie en 73 % donkere energie.

2013: Planck ‘Surveyor’ heeft nog nauwkeuriger technologie en laat details zien in de CMBstructuur die voordien onzichtbaar waren.

Het heelal lijkt minder snel uit te dijen en dus iets ouder te zijn, nl. 13,82 miljard jaar. Ook de verdeling van materie en energie werd bijgesteld: 4,9% gewone materie, 26,8% donkere materie en 68,3% donkere energie.

Maar het vreemdste lijkt de ongelijkmatige helderheid van het signaal. Deze anomalieën zouden kunnen leiden tot nieuwe inzichten over de inflatie en leidden tot nieuwe speculaties over een eventueel multiversum.

De aankondiging van BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarisation) begin 2014, dat ze in de CMB de afdruk hadden gespot van primordiale gravitatiegolven (rimpels in de ruimtetijd als gevolg van de inflatie) bleek voorbarig te zijn. Ze hebben wel iets geregistreerd, maar er is te veel ruis om conclusies te trekken. Wetenschap is dan ook een proces, en een proces houdt ook misstappen, dead ends en koerswijzigingen in.

D14

BICEP2 B-mode signal

Fig. 1.3.18

Fig. 1.3.19

Fig. 1.3.20

Fig. 1.3.21

Versnelde expansie: donkere energie?

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:

- de uitdijing of uitzetting door de big bang.

- de zwaartekracht (gravitatie) door de aanwezige materie.

Dit geeft 2 mogelijkheden voor de evolutie van het heelal:

1 Verbind de naam met de bijhorende delen van de verklaring.

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

Big Crunch

Big Chill*

genoeg materie om de uitdijing te stoppen

te weinig materie om de uitdijing volledig te stoppen

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

 eeuwig vertragen sterren doven uit heelal wordt koud

 eerst vertragen tot stilstand, daarna krimpen

Sinds begin jaren ‘90 beseffen astronomen dat er meer materie in het heelal is dan degene die we kunnen zien.

Donkere materie: (blauw weergegeven op foto fig. 1.3.24)

• 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.

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

er is te weinig materie in het heelal om de uitdijing te stoppen

De uitdijing zou dan op dit moment moeten vertragen / versnellen

Big Chill

Big Bang nu

toekomst

Big Crunch

Fig. 1.3.23

Fig. 1.3.24

Eind jaren ‘90 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 begon te versnellen.

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. Ze zou kunnen verklaren waarom clusters web-achtige filamenten vormen rond grote leegtes. Zie fig.1.3.9 p.28) Hierdoor is er nog een derde mogelijkheid voor de evolutie van het heelal: Big Rip

3 Big Rip: donkere energie doet het heelal sneller en sneller uitdijen totdat clusters, sterrenstelsels, sterren en zelfs atomen uit elkaar gerukt worden

(-1,5 miljard jaar)

vertraagde uitdijing versnelde uitdijing versnelde uitdijing

vertraagde uitdijing

UITDIJEND UNIVERSUM

Door de waarneming van de versnelling van de uitdijing is het Big Crunch scenario onwaarschijnlijk geworden. En 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.

verste supernova BIG BANG

HEDEN

Big Bang nu

toekomst

Big Chill

Big Rip

Fig. 1.3.25

Fig. 1.3.26

3. Wat brengt de toekomst?

Onze zon evolueert

Over 5 miljard jaar begint de aftakeling van onze zon en wordt ze een ‘rode reus’.

Fig.1.3.26

Tijdens de overgang worden Mercurius en Venus verzwolgen.

Aan het einde van het rode-reus-stadium zal de zon haar buitenste lagen vernevelen en zo een ’planetaire nevel’ vormen. Vervolgens blijft een ’witte dwerg’ over.

Fig. 1.3.27

Maar lang voor de zon een rode reus wordt, zal haar toegenomen hitte alle leven op aarde vernietigd hebben.

Levenscyclus van de Zon

Geboorte

miljard jaar

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

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 samengesmolten zijn. 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 aarde. Het eerste beeld stelt vandaag voor, het laatste beeld is zoals het binnen 7 miljard jaar zal zijn.

Opeenvolgende illustraties van de botsing van het Melkwegstelsel met het Andromedastelsel Bron: NASA, ESA

Witte Dwerg Planetaire Nevel

Rode Reus

Geleidelijke opwarming vandaag

Fig. 1.3.27

Fig. 1.3.26

Fig. 1.3.27

Fig. 1.3.28

2 Bewegingen van de aarde

2.1 De aardrotatie

A Kenmerken

1. Waarnemingen

Overdag

Welke bewegingen zien we de zon maken in de loop van de dag?

1 Duid op fig. 2.1.1 met een pijl de zin van de beweging van de zon aan. Vul in : noorden, oosten, zuiden, westen

De zon komt op in het oosten klimt naar het zuiden en gaat onder in het westen. . Dit is in wijzerzin/tegenwijzerzin. In het zuidelijk halfrond krijgen we een andere beweging.

De zon komt op in het oosten klimt naar het noorden en gaat onder in het westen Dit is in wijzerzin/tegenwijzerzin

's Nachts

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

Welke beweging zien we de sterrenhemel ‘s nachts maken op het noordelijk halfrond? fig. 2.1.1 de sterren bewegen tegenwijzerzin

Voor fig. 2.1.3 gebruikte de fotograaf een sluitertijd van meerdere uren zodat de sterren op de foto door hun beweging om de hemelpool lange sporen achterlieten.

Het punt in het midden is de Poolster.

Aan de polen zien we de sterren een cirkelvormige baan beschrijven. De Poolster staat in onze waarneming stil aan de hemel.

3 Duid op fig. 2.1.3 met een pijl de bewegingsrichting aan

Fig. 2.1.1

Fig. 2.1.3

2. Schijnbewegingen

Je zit in een vertrekkende trein en de trein naast je staat stil.

1 Wat ervaar je? Het lijkt alsof de trein naast je de andere kant uitrijdt.

Wat we zien is een schijnbeweging.

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

Moesten het de 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?

De sterren zouden met een ongelooflijke snelheid moeten bewegen.

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

2 Een rotatie duurt 24 uur = etmaal.

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

3. Echte beweging

1 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.

In welke zin draait de stip? van links naar rechts

De zin van de aardrotatie is van west naar oost

2 Een astronaut kijkt vanuit de ruimte naar de aardrotatie: met zicht op de N-pool ziet hij de aarde draaien in wijzerzin/tegenwijzerzin, met zicht op de Z-pool ziet hij de aarde draaien in wijzerzin/tegenwijzerzin.

4. Rotatiesnelheid

omtreksnelheid hoeksnelheid

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

Neen, de omtreksnelheid is in Ecuador groter en de hoeksnelheid is hetzelfde.

/ dag

Fig. 2.1.5

Fig. 2.1.4

B Gevolgen

1. Afwisseling dag-nacht

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

Gevolg: door de aardrotatie is er dus een dagelijkse afwisseling van dag (belichte helft) en nacht

2. Vorm van de aarde

De aarde heeft geen perfecte bolvorm maar is afgeplat aan de polen.

Bij het nemen van een bocht duwt de centrifugaal-kracht of middelpuntvliedende kracht de auto naar de buitenzijde van de bocht. Een emmer vol water kan je ronddraaien zonder dat het water uit de emmer stroomt. De centrifugaal-kracht houdt het water in de emmer.

Omdat de aarde om haar as draait, werkt op de planeet ook de centrifugaal-kracht die op de evenaar het grootst is. Het binnenste van de aarde is taai vloeibaar. Vandaar dat de aarde afgeplat is aan de polen.

Deze vervorming van de aarde zorgt ook voor de vervorming van het zwaarteveld. De valversnelling is aan de polen groter dan aan de evenaar. Dit zorgt ervoor dat een persoon die op de evenaar 80 kg weegt, op de polen op dezelfde weegschaal 80,424 kg zal wegen.

a (equatoriale straal) = 6378,16 km

b (polaire straal) = 6356,19 km

Noordpool

Zuidpool

Evenaar

Fig. 2.1.6

Fig. 2.1.8

1 Via GPS = G lobal P ositioning. S ystem bekomen we een exacte plaatsbepaling. Gps geeft de nauwkeurige ligging van een punt door gebruik te maken van 2 coördinaten, lengte en breedte die in °, ’ en “ de afstand weergeven tot 2 nullijnen: nulmeridiaan en evenaar

2 Kenmerken

- meridiaan  halve cirkels, tussen de polen, even groot

nullijn = nulmeridiaan of meridiaan van Greenwich

- parallel  volledige cirkels, evenwijdig met de evenaar, kleiner naar de polen toe

nullijn = evenaar

3 Bepaal de ligging van - Zottegem 3° 45’ E / 50° 53’ N

- Providenija 174° W / 64° N

- Santa Fe 61° W / 31° S

- Mbandaka 18° E / 0° N(S)

- Hammerfest 23° 45’ E / 70°30’ N

4. Tijdsbepaling

Zonnetijd

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

Geef de rotatiezin van de aarde aan met een pijltje.

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

Fig. 2.1.10 Fig. 2.1.11

Situeer deze plaatsen met hun eerste letter op bovenstaande wereldkaart.

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

Uurgordels

Je stapt in het vliegtuig in Amsterdam. Op de klok in de luchthaven is het 14.15 u. Je stapt uit het vliegtuig in New York. Op de klok in de luchthaven is het 16.25 u.

1 Tijdsverschil? 2 u Dit is niet de werkelijke vliegtijd.

2 Zoek op de kaart van de uurgordels het tijdsverschil tussen Amsterdam en New York. 6 u. De werkelijke vliegtijd is dus 8 u.

Op de hele aarde kunnen we tijdsgordels afbakenen waarbinnen het tijdsverschil ten hoogste één uur bedraagt.

3 D e aarde roteert in 24 uur over 360 °. Tijdens 1 uur over 15 °.

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

Bij een verplaatsing naar het westen wordt het vroeger/later en moeten we dus uren aftrekken/bijtellen. De 0-meridiaan van Greenwich is het centrum van de GMT-zone (Greenwich Mean Time). Deze zone strekt zich uit van 7,5°W tot 7,5°E. Opschuivend naar het oosten krijgen we: de Midden-Europese tijd (MET = GMT+1) en de Oost-Europese tijd (OET = GMT + 2).

Fig. 2.1.12

4 Wat valt op aan de grenslijnen op de atlaskaart ze lopen niet recht

Verklaring: er is een aanpassing aan de landsgrenzen, aan politieke of economische groeperingen van landen

In België nemen we de MET aan, niettegenstaande we in de GMT-gordel zitten.

Datumgrens

Als je vanaf de nulmeridiaan 180° naar het oosten gaat is het tijdsverschil 12 u

Als je vanaf de nulmeridiaan 180° naar het westen gaat is het tijdsverschil 12 u

Ter hoogte van de 180°-meridiaan geeft dit een verschil van 24 u

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)

De 180°-meridiaan is dus de datumgrens.

Waar ligt deze grens? in de Grote Oceaan

Aan de polen convergeren alle tijdszones.

Fig. 2.1.13

UTC: standaardtijd. Is gebaseerd op een atoomklok en gecoördineerd met de rotatie van de aarde. GMT: astronomische tijd. Om het door de vertraagde aardrotatie veroorzaakte verschil te compenseren moeten er schrikkelseconden worden gebruikt. GMT verwijst naar 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 vooruit gezet moet worden:

In het Voorjaar de klok Vooruit zetten

Dat betekent automatisch dat de klok in het najaar een uur terug gezet moet worden.

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

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

1 Een uur erbij = dus één uur minder slapen! Een uur eraf = dus één uur langer slapen!

De verandering van uur gebeurt in de nacht van zaterdag tot zondag het laatste weekend van maart en oktober. Het systeem van de zomertijd staat ter discussie. Waarom?

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

3 Als het in België 12 u. wintertijd is, hoe laat is het dan in Japan?

België + 1 Japan + 9

verschil + 8

Berekening: 12u + 8u = 20u

Als het in Brussel 10 u. zomertijd is, hoe laat is het dan in Los Angeles?

Brussel + 2 Los Angeles -7

verschil - 9

Berekening: 10u - 9u = 1u

Als het in Brussel 5 u. zomertijd is, hoe laat is het dan in India?

België + 2 India + 5u30

verschil + 3u30

Berekening: 5u + 3u30 = 8u30

Fig. 2.1.14

4

Je vertrekt in Singapore maandag om 20.00 u. naar Sydney. De vlucht duurt 7u.20’. Hoe laat, plaatselijke tijd, kom je aan en welke dag?

Singapore +8 Sydney +10

verschil +2

Berekening: 20u + 2u + 7u20min = 5u20 dinsdag

Je vliegt vanuit Mombassa naar Brussel. Als je om 20.45 u. plaatselijke tijd landt, na een vlucht van 8u.35’, hoe laat ben je dan vertrokken in Kenia?

Mombassa +3 Brussel +1

verschil +2

Berekening: 20u45 + 2u - 8u35min = 14u10

Afwijking van winden

1 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?

De lijnen buigen af, op het blad naar rechts en op de bol naar links.

Doordat de aarde van W naar E draait krijgen we een afwijking van de winden: corioliseffect

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.

2.1.15

Bij het ontstaan van een wervelwind waait de wind naar de lagedrukkern. Door het corioliseffect wijken de winden af en gaan ze draaien.

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

2.1.16

Fig.

Fig.

2.2 De aardrevolutie

A Kenmerken

1. Waarneming

Overdag

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

1 Vul op de figuur in * periode: 21/3, 21/6, 23/9, 22/12 (op rode stippellijn)

* seizoen (witte kaders)

* dag >, = of < nacht

* windrichting bij op- en ondergaan van de zon (op blauwe stippellijn)

lente - herfst

Verklaring

Fig. 2.2.1

Vorm van de beweging = ellipsbaan

Keppler: “Planeten beschrijven een ellipsvormige baan om de zon met de zon in één van de brandpunten.”

Fig. 2.2.2

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.

1 Een verschil van 5 miljoen km mag dan in absoluut getal veel lijken, op een straal van 150 miljoen km is dit gering. Die ellipsbaan is dus vrij rond.

2 In welk seizoen staat de aarde het dichtst bij de zon? winter

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

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

3 Wat betekent dat voor een Australiër? Voor hem duurt de winter een week langer dan de zomer.

1 omwenteling duurt 365 dagen 5 uur 48 minuten en 45,2 seconden.

De Romeinen voerden een schrikkeljaar in om de 4 jaar.

4 Maar 5 uur 48 minuten ≠ 6 uur.

Oplossing: normaal jaar: 365 dagen

 om de 4 jaar: 366 dagen (schrikkeljaar)

 eeuwjaren: 365 dagen

 eeuwjaren deelbaar door 400: 366 dagen (schrikkeljaar)

Voorbeelden: hoeveel dagen tellen de volgende jaren?

2016 : 366 d 2000: 366 d

1900: 365 d 2019: 365 d

Schuine stand van de aardas ten opzichte van het eclipticavlak.

De aardas is de denkbeeldige lijn die de Noordpool met de 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.

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.

D24

Fig. 2.2.3

1. De seizoenen

In de vorige paragraaf bestudeerden we de baan van de aarde in het eclipticavlak rond de zon. (Zie fig. p.46)

Deze ellipsvormige baan verklaart het voorkomen van onze seizoenen.

1 21 maar t: begin van de lente

Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in? evenaar

Valt de schaduwlijn samen met de aardas? ja

Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht? Aan de evenaar: dag=nacht

In NH: dag=nacht

In NP-gordel: dag=nacht

In ZH: dag=nacht

In ZP-gordel: dag=nacht

in het noordelijk halfrond: begin van de lente (seizoen) in het zuidelijk halfrond begin van de herfst (seizoen)

50° Z

De aarde staat dan op de aardbaan in het lentepunt = het snijpunt van de hemelevenaar met het eclipticavlak. Daarna wordt de dag geleidelijk langer / korter in het N-halfrond en langer / korter in het Z-halfrond. Duid het lentepunt aan op fig. 2.2.2

2 22/23 september: begin van herfst

Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in? evenaar

Valt de schaduwlijn samen met de aardas? ja

Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht? Aan de evenaar: dag=nacht

In NH: dag=nacht

In NP-gordel: dag=nacht

In ZH: dag=nacht

In ZP-gordel: dag=nacht in het noordelijk halfrond: begin van de herfst (seizoen) in het zuidelijk halfrond begin van de lente (seizoen)

N 50° Z

N 50° Z

Fig. 2.2.4

Fig. 2.2.5

Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in? Kreeftskeerkring

Valt de schaduwlijn samen met de aardas? neen

Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht? Aan de evenaar: dag=nacht

In NH: dag>nacht

In NP-gordel: pooldag

In ZH: dag<nacht

In ZP-gordel: poolnacht in het noordelijk halfrond: begin van de zomer (seizoen) in het zuidelijk halfrond begin van de winter (seizoen)

4 22 december: begin van winter

Op welke parallel vallen de stralen loodrecht in? Steenbokskeerkring

Valt de schaduwlijn samen met de aardas? neen

Wat betekent dit voor de lengte van dag en nacht? Aan de evenaar: dag=nacht

In NH: dag<nacht

In NP-gordel: poolnacht

In ZH: dag>nacht

In ZP-gordel: pooldag in het noordelijk halfrond: begin van de winter (seizoen) in het zuidelijk halfrond begin van de zomer (seizoen)

N 50° Z

N 50° Z

50° Z N 50° Z

50° Z

Fig. 2.2.6

Fig. 2.2.7

Zon ⊥ op evenaar Zon ⊥ op KKK Zon ⊥ op evenaar Zon ⊥ op SKK

Evenaar: dag = nacht

NH : dag > nacht

Overal : dag = nacht

ZH : dag < nacht

NP-gordel : pooldag

ZP-gordel : poolnacht

Overal : dag = nacht

Evenaar: dag = nacht

NH : dag < nacht

ZH : dag > nacht

NP-gordel : poolnacht

ZP-gordel : pooldag

2. Culminatiehoogte

Culminatiehoogte = hoogste stand van de zon

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

1 Bij ons op 51°N op 21/3: 90° - 51° = 39°

op 21/6: 90° - (51° - 23°27’) = 62° 27’

op 23/9: 90° - 51° = 39°

op 22/12: 90° - (51° + 23°27’) = 15° 33’

2 h (16°S) op 22/12 h = 90° - 23°27’ - 16°) = 82° 33’

h (73°S) op 21/3 h = 90° - 73° = 17°

h (27°N) op 21/6 h = 90° - (27° - 23°27’) = 86° 27’

h (64°N) op 22/12 h = 90° -(64°+ 23°27) = 2° 33’

h (27°S) op 22/12 h = 90° - (27° - 23°27’) = 86° 27’

Kenmerken

Vul in aan de hand van figuur 2.2.9

Intertropen (arceer rood)

Ligging: gebied tussen de twee keerkringen

Lengte dag/nacht: weinig variatie

Culminatiehoogte: groot (zon hoog)

Bijzonder kenmerk: zon staat 2x per jaar in het zenit

Polaire gordel (kleur blauw)

Ligging: gebied tussen polen en poolcirkels

Lengte dag/nacht: grote variatie: pooldag  poolnacht

Culminatiehoogte: klein (zon laag)

Bijzonder kenmerk: zon gaat minimaal 1 dag per jaar niet op en min 1 dag niet onder

Intermediaire gordel (arceer groen)

Ligging: gebied tussen poolcirkels en keerkringen

Lengte dag/nacht: lente/zomer: d>n, herfst/winter: d<n

Culminatiehoogte: zomer: groot, winter: klein, lente/herfst: middelmatig

Bijzonder kenmerk: vier seizoenen

Fig. 2.2.9

SKK

Leerdoelen

ATMOSFEER

D 1 Het ontstaan en de evolutie van de atmosfeer kunnen beschrijven.

5-6

D 2 De samenstelling van de atmosfeer kunnen geven.

D 3 De gelaagdheid en kenmerken van de atmosfeer kunnen geven en kunnen weergeven op een figuur.

D 4 De warmtebalans (met instraling en uitstraling ) kunnen bespreken.

D 5 Het vasthoudenvan warmte in de door het natuurlijk kunnen verklaren. warmteontwikkeling kunnen bespreken.

D 7 De variatie in lichtintensiteit kunnen aantonen afhankelijk van de breedteligging, de seizoenen, het reliëf en het tijdstip van de dag.

D 8 De invloed op de temperatuur verklaren van: - hoogteligging - ligging t.o.v. de zee - de bewolking - bodem en vegetatie - zeestromingen - luchtcirculatie

D 9 Het ontstaan van drukverschillen en winden uit temperatuurverschillen kunnen aantonen en verklaren.

D 10 Het ontstaan van circulatiecellen en drukgordels verklaren en kunnen weergeven op de wereldbol.

D 11 De afwijkingen van de drukgordels kunnen verklaren.

D 12 Het belang van water in de atmosfeer kunnen beschrijven.

D 13 Het transport van water als voor het van warmte kunnen verklaren.

D 14 Condensatie, wolkenvorming en neerslag kunnen omschrijven en verklaren.

D 15 De neerslagverdeling op aarde met de hulp van de atlas kunnen verklaren.

D 16 De betekenis van de luchtdruk, de luchtsoorten en de fronten op een weerkaart kunnen verwoorden.

D 17 Fronten als gevolg van botsingen tussen luchtsoorten kunnen beschrijven.

D 18 Uit de vergelijking van een satellietfoto met een weerkaart de overeenkomsten kunnen bespreken.

D 19 De kenmerken van het weer bij een hoge luchtdrukgebied en bij een lage luchtdrukgebied kunnen afleiden van een weerkaart.

D 20 De kenmerken van de twee typische West-Europese weersituaties kunnen beschrijven en verklaren.

D 21 De klimaten op aarde kunnen indelen op basis van verschillen in temperatuur en neerslag.

D 22 Het verband tussen neerslag en drukgebieden met atlaskaarten kunnen aantonen en verklaren. Factoren die klimaten kunnen beïnvloeden (hoogteligging, zeestromingen ...) uit atlaskaarten kunnen afleiden.

D 23 Verklaren waardoor het versterkt broeikaseffect veroorzaakt wordt.

D 24 De waargenomen klimaatveranderingen en hun impact kunnen verklaren.

D 25 Het ontstaan en de kenmerken van de seizoenen kunnen bespreken.

D 26 De culminatiehoogte van de zon op verschillende tijdstippen en plaatsen kunnen berekenen met als gegeven de plaats van de loodrechte zonnestand.

D 27 De indeling en kenmerken van de klimaatgordels kunnen geven.

D 28 Het natuurlijk broeikaseffect in een schema kunnen voorstellen.

D 29 Enkele broeikasgassen kunnen opsommen.

D 30 Verbanden kunnen leggen tussen menselijke activiteit en versterkt broeikaseffect.

D 31 Uit grafieken de noodzaak tot handelen kunnen afleiden.

D 32 De gevolgen van ‘Global Warming’ kunnen bespreken.

Begrippenlijst

straalstroom:

warmtefront:

koufront:

occlusiefront:

absolute vochtigheid:

relatieve vochtigheid:

dauwpunt:

3 Het West-Europese weer

3.3

3.4

1. Weersituatie 1 : kenmerken van het weer bij een lagedrukgebied (cyclonale depressie)

2. Weersituatie 2 : kenmerken van het weer bij een hogedrukgebied

4 Klimaat

4.1

1 De atmosfeer

1.1

Ontstaan, evolutie en samenstelling

A Ontstaan en evolutie

In de eerste miljard jaar na het ontstaan van de aarde waren er inslagen van kometen, planetoïden en meteorieten. De aardkorst was nog bijna vloeibaar. 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 kon er ook O3(ozon) en daarmee de ozonlaag gevormd worden. Hierdoor bereikte veel minder schadelijke UV-straling het oppervlak en kon het leven zich ontwikkelen.

B Samenstelling

Waaruit is de lucht samengesteld ? Kies hierbij uit: koolstofdioxide (CO2), distikstof (N2), dizuurstof (O2), Argon (Ar), ozon (O3), distikstofoxide (N2O) en methaangas (CH4 )

je verwachtingen werkelijke samenstelling

waterdamp + vaste bestandsdelen

D1

D2

Fig.1.1.2

Fig.1.1.1

Fig. 1.1.3

Fig. 1.1.4

Fig. 1.1.5

C Vergelijking met Venus en Mars

De atmosferen van Aarde, Venus en Mars vertonen grote verschillen. Venus is altijd in wolken gehuld, de Aarde gedeeltelijk met wolken bedekt en van Mars is het oppervlak zichtbaar.

De massa van een planeet bepaalt ook de zwaartekracht ervan. Als de massa te klein is dan is de zwaartekracht te klein om de atmosfeer vast te houden.

1 Vergelijk de samenstelling en de kenmerken van de atmosfeer van Venus, Aarde en Mars.

De atmosferische druk op Venus is 90 x groter, van Mars > 100 x kleiner dan deze van de aarde

D e atmosfeer van Venus en Mars bestaat voor 95% uit CO2 , bij de aarde slechts 0,03%

D e atmosfeer van Venus en Mars bestaat voor maar 3% uit N2 , bij de aarde bestaat ze voor 78% uit N2.

D e atmosfeer van Venus en Mars heeft praktisch geen O2 en de aarde 21%.

Fig. 1.1.6

2 Verklaar

Waarom Venus altijd in de wolken gehuld is terwijl van Mars de oppervlakte goed te zien is.

Omdat de atmosferische druk op Venus zo groot is.

Waarom de Aarde een laag CO2-gehalte heeft in vergelijking met Mars en Venus. Omdat op aarde fotosynthese plaatsvindt.

Waarom Mars moeilijk zijn atmosfeer kan vasthouden.

Omdat de massa zo klein is en dus ook de zwaartekracht.

Welke kenmerken maken het leven er mogelijk of onmogelijk?

op Aarde: gassen O2  ademhaling, verbranding

 O3 bescherming tegen UV

op Mars: lage temperatuur

op Venus: te hoge dichtheid / druk hoge temperatuur

1.2 Opbouw van de atmosfeer

De verticale indeling van de atmosfeer is gebaseerd op de temperatuurverandering. We onderscheiden 4 lagen.

Vul de tabel in met de hulp van de figuur op de volgende pagina. (p. 60)

( exosfeer )

80 km thermosfeer of ionosfeer

poollicht o.i. van zonnewind door ioniseren van moleculen

50 km mesosfeer  verbranden van meteoroïden door wrijving

12 km stratosfeer  UV-absorptie tussen 25 en 40 km hoogte door de ozon laag troposfeer  - weer en klimaat - 90% van de lucht - broeikaseffect

D3

Fig. 1.2.1

2 Weerelementen

2.1 Straling en temperatuur

A Stralingsbalans

absorptie door atmosfeer energie voor fotosynthese

weerkaatsing door wolken

absorptie door bodem weerkaatsing door het opp. verdamping van water xxxxx xxxxxxxx

1 Hoeveel procent van de inkomende straling wordt door het aardoppervlak geabsorbeerd ? 45 %

2 Wat gebeurt er met de rest ?

 absorptie door atmosfeer (oa de ozonlaag)

 weerkaatsing en verstrooiing door wolken

 absorptie door planten bij fotosynthese

 weerkaatsing door oppervlak

3 Wat gebeurt er met de lichtstralen die door het aardoppervlak worden geabsorbeerd?

• omgezet in warmte , hierbij treedt een vertraging op tussen de inkomende straling en het temperatuureffect.

• energie gebruikt voor de verdamping van water

Fig. 2.1.1

B Natuurlijk broeikaseffect

Bestudeer de gegevens van de volgende tabel

atmosferische druk in vergelijking met de aarde

belangrijkste broeikasgassen

temperatuur zonder broeikasgassen

temperatuurverschil ten gevolge van de broeikasgassen

Wat kan je hieruit besluiten?

CO2 en H2O zijn de belangrijkste broeikasgassen. D eze veroorzaken een duidelijke opwarming.

Het temperatuureffect hangt samen met de atmosferische druk, m.a.w. met de hoeveelheid / dichtheid van de broeikasgassen.

Zonder het NBE (natuurlijk broeikaseffect) zou het op alle drie de planeten te koud zijn voor leven.

Met het NBE  op Aarde: ideaal , op Mars : te koud ( te weinig broeikasgassen), op Venus: te warm ( te veel broeikasgassen ).

A Invalshoek van de zonnestralen

Principe

2.2 Factoren die de temperatuur kunnen beïnvloeden

Fig. 2.1.2

INVALLENDE LICHTBUNDEL SCHUIN RECHT

beschenen oppervlak lichtintensiteit warmteomzetting

temperatuur

1. Breedteligging

klein / groot

klein / groot

klein / groot

laag / hoog

klein / groot

klein / groot

klein / groot

laag / hoog

Raadpleeg in je atlas de wereldkaart met jaarisothermen.

Vaststelling: hoe verder van de evenaar naar het noorden of naar het zuiden toe hoe lager de temperatuur

Verklaring:

EEN ZELFDE STRALENBUNDELDICHT BIJ DE EVENAAR VERDER VAN DE EVENAAR culminatiehoogte invalshoek van de stralenbundel

afgelegde weg in de dampkring absorptie in de dampkring

2. Seizoenen en tijdstip van de dag

laag / hoog klein / groot

laag / hoog klein / groot

kort / lang weinig / veel kort / lang weinig / veel

De zonnehoogte varieert niet alleen volgens de breedteligging, maar ook volgens het seizoen en het tijdstip van de dag.

Deze invloed wordt groter naarmate het verschil in duur tussen dag en nacht toeneemt zoals binnen en rond de poolcirkels.

SEIZOEN TIJDSTIP VAN DE DAG

Vaststelling: temperatuur laag / hoog laag / hooglaag / hooglaag / hoog

Verklaring: zonnehoogte laag / hoog laag / hooglaag / hooglaag / hoog

Fig. 2.2.2

Fig. 2.2.3

3. Reliëf, oriëntatie en hellingsgraad

Vaststelling: hoe loodrechter de invalshoek, hoe warmer / kouder vooral als de helling gericht is naar: noord / zuid / oost / west

1 Gevolgen: boomgrens en sneeuwgrens liggen hoger op de zuidhelling

2 Verklaring: - hellingsgraad: zie ‘principe’ p. 62 - oriëntatie: de Z-helling ontvangt het meeste zonlicht

B Hoogteligging

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

Verklaring: - het aardoppervlak = warmtebron  hoe hoger, hoe verder ervan weg  hoe kouder

- ijle lucht warmt minder snel op  hoe hoger, hoe ijler  hoe kouder

C Ligging t.o.v. de zee

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

Fig. 2.2.5

Fig. 2.2.4

Fig. 2.2.6

Fig. 2.2.7

Verklaring:

De warmtecapaciteit van water is 3 keer groter dan die van land. Bovendien kunnen lichtstralen tot 200 meter diep in het water doordringen.

D Invloed van de bewolking

2 Plaatsen landinwaarts gelegen hebben een hogere zomer en een lagere winter dan plaatsen dicht bij de kust. Dicht bij de zee is het verschil tussen zomer- en wintertemperatuur klein/groot, nl: 13,1 °C. Ver van de zee is de jaarschommeling kleiner/groter, nl: 15 °C.

LANDWATER

opwarming in de zomer overdag traag / sneltraag / snel afkoeling in de winter ’s nachts traag / sneltraag / snel

1 Welke invloed heeft de bewolking op de t°? Bij bewolking is de nacht minder koud en de dag minder warm.

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 de inkomende zonnestraling tegen houden ‘s nachts minder opwarming / afkoeling omdat wolken de uitgaande straling vasthouden

E Bodem en vegetatie

Bodem

Je loopt op een warme dag door het mulle zandstrand met blote voeten over polderkleigrond.

1 Welk verschil in temperatuur voel je?

D e zandgrond is warmer dan de kleigrond.

Tijdens exact dezelfde weersomstandigheden, warmen verschillende bodems op verschillende wijze op. Zandgronden zijn grofkorrelig en bevatten daardoor veel lucht. Regenwater sijpelt gemakkelijk door en verdwijnt snel uit de zandgrond. Kleigronden hebben juist een veel fijnere korrel en zijn compacter. Klei bevat minder lucht en houdt daardoor regenwater wat beter vast. Als de zon flink schijnt, zal het op zandgronden warmer worden dan op kleigronden.

2 Verklaring: eigenschappen van de bodem kleur van zand is lichter dan die van klei doorlatendheid van zand is groter dan die van klei warmtecapaciteit van zand is kleiner dan die van klei

Fig. 2.2.8

Fig. 2.2.9

Vegetatie

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

Het weiland is frisser dan de grond of stenen op de weg.

Vaststelling: boven begroeide bodems is de temperatuur hoger/lager dan boven onbegroeide bodems.

Verklaring: planten absorberen zonlicht voor hun fotosynthese, maar houden ook uitstraling tegen, waardoor de t° schommelingen kleiner zijn.

F Zeestromingen

1 Raadpleeg je atlas en vul de tabel aan. Situeer op onderstaande kaart Lissabon en New York en teken de betrokken zeestromingen (blauw en rood).

LISSABON NEW YORK

Vaststelling: wintertemperatuur 10 °C

breedteligging

verklaring: zeestroming 39 °N

Golfstroming (warm)

Labradorstroom (koud)

2 Maak dezelfde oefening voor Lima en Salvador

G Luchtcirculatie

1 Vaststelling:

Ons land heeft meestal ZW-wind die de wintertemperatuur verhoogt en de zomertemperatuur verlaagt soms NO -wind die de wintertemperatuur verlaagt en de zomertemperatuur verhoogt

Verklaring: De eigenschappen van de lucht die aangevoerd wordt door de wind zijn afhankelijk van het brongebied. De breedteligging van het brongebied en het seizoen bepalen de temperatuur van de aangevoerde lucht.

2 Zoek de brongebieden voor België op in je atlas!

Brongebied bij ZW-wind: Atlantische Oceaan (Azoren)

Brongebied bij NO-wind: Noordoost Europa

A Uit temperatuurverschillen ontstaan drukverschillen

1 Tussen polen en evenaar is er een grote temperatuurtegenstelling.

Aan de polen koelt de lucht af . Ze daalt en verspreidt zich.

Aan de evenaar warmt de lucht op . Ze stijgt en verspreidt zich.

2 Vervolledig het schema, geef met pijlen de bewegingsrichting aan

t°: koud

luchtdruk : hoog polair maximum / minimum

t°: warm

luchtdruk : laag equatoriaal maximum / minimum

B Ontstaan van circulatiecellen en drukgordels

Circulatiecellen

t°: koud

luchtdruk : hoog polair maximum / minimum

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

1 Ten gevolge van de aardrotatie

- zal de lucht ter hoogte van de 30°- parallel dalen . Een deel van de lucht stroomt dan langs het aardoppervlak terug naar de evenaar . Zo wordt de eerste circulatiecel gesloten.

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

Daardoor stijgt die warme lucht en beweegt zich op grote hoogte naar de polen toe waardoor de derde cel wordt gesloten. De tweede cel wordt ook 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.

2 Geef op onderstaande figuur met pijlen de zin van de luchtstroom weer.

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

Fig. 2.3.1

Drukgordels

1 Er zijn 4 luchtdrukgordels per halfrond.

Twee ervan zijn van thermische oorsprong, dit wil zeggen: ze ontstaan door temperatuureffecten

Welke ? Polair maximum en equatoriaal minimum

De twee andere zijn van dynamische oorsprong, dit wil zeggen: ze ontstaan door beweging van luchtlagen

Welke ? subtropisch maximum en subpolair minimum

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

3 Ten gevolge van de corioliskracht hebben de winden een afwijkende richting: in het noordelijk halfrond naar rechts in het zuidelijk halfrond naar links

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 volgende regel: naar de evenaar toe afbuiging naar het westen, naar de polen toe afbuiging naar het oosten.

2.3.2

Situatie bij ons in West-Europa Situeer West-Europa op de figuur hierboven. Door welke drukgordel wordt het West-Europese weer voornamelijk bepaald ? Lagedrukgordel ter hoogte van 60° N (= subpolair minimum ) Welke windrichting overheerst in Europa ? zuidwestenwind

Fig.

C 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.

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

2 Liggen we ten N van de straalstroom dan bevinden we ons in een hoog 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 noorden In januari naar het zuiden

Jaarlijkse beweging ITC-zone

Fig. 2.3.3

Fig. 2.3.4

Fig. 2.3.7

Fig. 2.3.6

2.4 Luchtvochtigheid en neerslag

Welk belang heeft water in de atmosfeer ?

1. om leven in stand te houden

2. natuurlijk broeikaseffect  anders veel lagere temperatuur

3. vervoer van warmteoverschotten naar plaatsen met tekort

A Waterkringloop

De 3 aggregatietoestanden van water komen vrij in de atmosfeer voor en kunnen in elkaar overgaan.

Fig. 2.4.2 stelt deze waterkringloop of hydrologische cyclus voor.

1 Noteer de aggregatietoestanden van water in de kaders en benoem de overgangen bij de pijlen. Kleur de pijlen waarbij warmte wordt opgenomen blauw en deze waarbij warmte wordt afgegeven rood.

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.

2 Benoem in de k

2.4.2

Fig. 2.4.1

Fig.

1. 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 vochtigheid geeft aan hoeveel % van die maximale hoeveelheid waterdamp in de lucht aanwezig is.

1 Een luchtvochtigheid van 50% geeft aan dat de lucht 1/2 van max bevat. Wanneer de temperatuur stijgt en de hoeveelheid waterdamp gelijk blijft, dan neemt een relatieve luchtvochtigheid van 50 % toe / af

2 Wat gebeurt er als de relatieve vochtigheid 100% bereikt?

Dan treedt er condensatie op.

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

2.

Condenseren

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

1 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

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

Wanneer gebeurt er condensatie in de lucht?

Wanneer de t° daalt tot onder het dauwpunt.

2 Condensatietypes: op grote hoogte wolken dicht bij de grond nevel op koude objecten dauw als de t° aan de grond < 0 rijm

Bij verdere afkoeling  neerslag

Fig. 2.4.3

Zenitale regens

Frontale regens

Verklaar hun ontstaan

Er is een intense opwarming en verdamping.

Warme vochtige lucht stijgt en koelt af.

Gevolg: condensatie en neerslag.

Waar?

aan de evenaar

Verklaar hun ontstaan

Door de botsing van warme Z-W winden met koude N- O winden wordt de warme lucht verplicht om te stijgen.

Stijgingsregens

Gevolg: afkoeling en condensatie.

Waar?

Rond het subpolair minimum

Verklaar hun ontstaan

De lucht wordt door het reliëf verplicht om te stijgen.

Gevolg: afkoeling en condensatie.

Waar?

Aan de zeezijde van kustgebergten

Verklaar hun ontstaan

De aangevoerde zeelucht (vanuit H) warmt op boven het land (warm en L ), stijgt, koelt af en condenseert.

Waar? in de moessongebieden

Fig. 2.4.4

Fig. 2.4.5

Fig. 2.4.6

Fig. 2.4.7

Neerslagverdeling op aarde

NEERSLAG periode 1950 - 2000

<

<

Bestudeer de neerslagkaart fig. 2.4.8 en vul de tabel aan.

Neerslagrijke gebieden: benoem de soorten regens en verklaar hun voorkomen op die plaatsen.

Noteer voor de neerslagarme gebieden telkens een sprekend voorbeeld.

NEERSLAGRIJKE GEBIEDEN

Het evenaarsgebied / tropen

NEERSLAGARME GEBIEDEN

Zenitale regens: door opwarming en botsen van passaten hogedrukgordels vb.: subtropisch maximum

Gematigde breedten

Frontale regens: door botsen van warme

W-wind en koude O-wind. De vochtige lucht stijgt, koelt af en condenseert.

Zeekant van kustgebergten

ver van zee / continentale ligging

vb.: Kazachstan-Mongolië

Stijgings regens: door het reliëf stijgt de vochtige lucht aan de zeezijde, koelt af en condenseert landzijde van kustgebergten

vb.: Rocky Mountains

Moessongebieden

Moesson regens: de aangevoerde vochtige zeelucht warmt op boven het land, stijgt, koelt af en condenseert. koude zeestromingen

vb.: Argentinië (Falklandstroom)

Fig. 2.4.8

3 Het West-Europese weer

3.1 Van waarneming tot weerkaart

A Waarnemingen

Welke middelen heeft men ter beschikking om weerelementen waar te nemen en te registreren?

1 Benoem de verschillende soorten weerstations:

A. grondweerstation

B. automatisch weerstation

C. satelliet grondstation

D. hoge atmosfeer weerstation

E. weerradar

F weervliegtuig

2 Benoem de verschillende soorten waarnemings- en meetmiddelen:

1. thermometerhut

2. pluviometer

3. anemometer

4. weerboei

5. vliegtuig

6. weerballon

7. polaire satelliet

8. geostationaire satelliet

Welke organisaties verzamelen en verwerken de waarnemingen?

• Nationaal

- KMI = Koninklijk Meteorologisch Instituut

- Meteowing van de luchtmacht

- Regie der Luchtwegen

• Internationaal

- WMO = World Meteorologic Organisation

- Benelux weer netwerk

B Weerplot

Meetgegevens van de weerstations worden met de computer verwerkt en overeenkomstig de onderstaande code geplot op een geografische basiskaart, zo bekomt men de weerkaart.

12 988 temperatuur luchtdruk neerslag bewolkingsgraad windrichting

windsnelheid

Fig. 3.1.2

Fig. 3.1.7

Fig. 3.1.3

Fig. 3.1.4

Fig. 3.1.5

Fig. 2.4.8

3.2 Weerkaart

A Een weerkaart opmaken

Maak de weerkaart op de volgende pagina in de volgende stappen:

1. Noteer H en L in de drukkernen (= gesloten isobaren).

2. Kleur de temperatuurzones en maak een legende bij de kaart.

3. Teken in de bekomen temperatuursectoren de overheersende windrichting aan de hand van de luchtdrukverschillen.

4. Benoem de luchtsoorten en typeer hun luchtvochtigheid en temperatuur.

m: maritiem

c: continentaal

T: tropisch

P: polair

➞ luchtvochtigheid: vochtig

➞ luchtvochtigheid: droog

➞ luchttemperatuur: warm

➞ luchtvochtigheid: afhankelijk van windrichting en seizoen

Bij oostenwind: luchttemperatuur zomer: warm winter: koud

Bij westenwind: luchttemperatuur zomer: koel winter: zacht

A: arctisch

➞ luchttemperatuur: koud

5. Plaats de luchtsoorten met hun afkorting op de weerkaart.

6. Overtrek de isothermen (of delen ervan) waar er ook neerslag valt. Dit zijn de fronten . De verplaatsing van deze fronten wordt bepaald door de windrichting en windsnelheid. Men onderscheidt 3 soorten fronten.

B Fronten

1. Warmtefront

Ontstaan

Warme lucht beweegt naar koude lucht. Waar beide botsen, ontstaat er een warmtefront. Omdat warme lucht lichter is schuift ze boven de koude lucht, stijgt en koelt af.

Schematische voorstelling

Weer

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

2. Koudefront

Ontstaan

Koude lucht beweegt naar warme lucht toe. Waar beide botsen ontstaat een koufront.

Koude lucht is zwaarder en schuift onder / boven de warme lucht en duwt deze omhoog waardoor ze afkoelt ➞ wolkenvorming en neerslag.

Schematische voorstelling

Weer

Het is een agressiever front. De wolken gaan dreigend samenpakken en er kan veel neerslag vallen (hagel, stortregens), ook rukwinden.

Fig. 3.2.1

Fig. 3.2.2

3. Occlusiefront

Ontstaan

Het is een samenvoeging van een warmtefront en een koufront. Het koufront beweegt sneller dan het warmtefront, zal dit inhalen en er een occlusiefront mee maken. Het ontstaat vooral bij een laag luchtdrukgebied.

Schematische voorstelling

Weer

Het 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.

1 Vervolledig de in stippellijn getekende fronten op je weerkaart.

2 Duid de regenzones aan met de hulp van de plotgegevens: arceer de brede regenzone voor het warmtefront en teken achter de koufronten de symbolen voor buien.

Fig. 3.2.3

Fig. 3.2.4

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)

3.3 Satellietbeelden bij weersvoorspellingen

Zichtbaar-licht-satellietbeeld (Fig. 3.3.1)

De satellietbeelden worden gemaakt van het zichtbaar 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. 3.3.2)

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. 3.3.3)

Welke overeenkomsten zie je tussen de bewolking op de satellietbeelden en de fronten en drukkernen op de weerkaart ?

De hoge bewolking, helder op het IR satellietbeeld, komt overeen met het koufront ten oosten van IJsland en met de lagedrukkernen en bijhorende fronten ten westen van IJsland en voor de kust van Portugal.

D e hogedrukkern boven Rusland en de hogedrukwig boven Scandinavië zorgen blijkbaar voor minder bewolking.

D e situatie boven West-Europa is iets minder duidelijk maar toont toch enigszins een verband tussen bewolking enerzijds en fronten en lagedrukgebieden anderzijds.

visueel 26/11/2014

infrarood 26/11/2014

weerkaart 26/11/2014

Fig. 3.3.1

Fig. 3.3.2

Fig. 3.3.3

2 Plaats dit blad onder je bewerkte weerkaart van blz.77

Op onze kaart zijn 5 plaatsen gemarkeerd ( A —> E ) Vul voor elke plaats de gevraagde weerkarakteristieken in bij de volgende tabel. (gebruik de legende bij de kaart)

luchtdruk (hPa)

windsnelheid windrichting luchtsoort temperatuur (°C) bewolkingsgraad neerslag

991988 1012 9941003

stormachtigstormachtig matig stormachtig matig WWSW SSE SWSSE mPmP cT mT cT 9 9 6 137

4/88/8 2/8 8/88/8 geenbuien geen geenmotregen

1. Weersituatie 1 : kenmerken van het weer bij een lagedrukgebied (cyclonale depressie)

Bestudeer het visueel- en infrarood beeld samen met de weerkaart. (fig. 3.3.4, -5 en –6) Interpreteer de weerkaart, volg het onderzoekschema p. 78

Luchtdruk: L tussen IJsland en Ierland

H boven de Alpen, hogedrukzone boven Oost-Europa

Windrichting + windsnelheid: hoge windsnelheid rond L , zwakkere wind in de zone rond de H lucht stroomt van L naar H , maar wordt afgebogen door de draaiing van de aarde: tegenwijzerzin rond L

Temperatuur en relatieve luchtvochtigheid: Britse Eilanden, Bretagne en NW van Spanje: krachtige westelijke stroming - aanvoer van mP lucht  vochtig en koud

Z– en W-Europa: matige ZZW stroming voert zachte, vochtige lucht aan (mT)

O-Europa: in NW deel zwakke stroming van koele P lucht uit het NW in NO deel warme lucht (cT) aangevoerd uit het ZO

Ter hoogte van de contactvlakken: regenzones: regenzone gekoppeld aan het koufront over W-Europa en boven Griekenland

sneeuw boven uiterste O van Europa door botsen van luchtsoorten

Het weer in België: na het doortrekken van de zwakke storing krijgen we tijdelijk opklaringen; voorlopig nog altijd aanvoer van zachte lucht uit het ZW en dus hoge temperaturen voor de tijd van het jaar

visueel 6/01/2014

infrarood 6/01/2014

weerkaart 6/01/2014

Fig. 3.3.4

Fig. 3.3.5

Fig. 3.3.6

2. Weersituatie 2 : kenmerken van het weer bij een hogedrukgebied

Bestudeer het visueel- en infrarood beeld samen met de weerkaart. (fig. 3.4,1 –2 en –3) Interpreteer de weerkaart, volg het onderzoekschema p. 78

Luchtdruk: uitgebreid hogedrukgebied boven Europa

L boven IJsland

Windrichting + windsnelheid: grootste deel van Europa: lucht wegstromend vanuit H met lichte afwijking tgv de draaiing van de aarde maar isobaren ver uit elkaar  bijna windstil.

Scandinavië: isobaren dichter bij elkaar  meer wind.

Temperatuur en relatieve luchtvochtigheid: ten Z van Groenland een P luchtstroming boven de Atl. Oceaan

O-, Z– en W-Europa: aanvoer van zachte, droge lucht uit het O (cP) hoge temperaturen (± 15°C

Spanje: aanvoer van warme droge lucht uit het ZO (cT)

Ter hoogte van de contactvlakken: regenzones:

N-Scandinavië: mT lucht trekt over de A lucht en zorgt voor regen vóór het warmtefront rest van Europa: ‘s ochtends mist, overdag helder, zonnig en droog

Het weer in België: het is warm, helder en droog door de hoge druk is het windstil en blijft de luchtvervuiling hangen  smogalarm..

3.4 Kenmerken van typische West-Europese weersituaties

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

WEERSITUATIE 1

laag / hoog

WEERSITUATIE 2

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 bewolkt neerslag weer zonnig rustig eventueel mist

stabiel / wisselvallig toestand stabiel / wisselvallig

D20

visueel 6/01/2014

infrarood 6/01/2014

weerkaart 6/01/2014

Fig. 3.4.1

Fig. 3.4.2

Fig. 3.4.3

4 K limaat

4.1 Verschillen op basis van de temperatuur

10° isotherm vd warmste maand

18° isotherm vd koudste maand

18° isotherm vd koudste maand

10° isotherm vd warmste maand

Fig. 4.1.1

Welk adjectief krijgt het klimaat op basis van de temperatuur in de verschillende zones ?

T < 10° C warmste maand  koud

10° C koudste maand < T < 18° C  gematigd

T > 18° C warmste maand  warm

Klimaat

Klimaat

Klimaat

1 Arceer op onderstaande neerslagkaart - de hogedrukgordels groen (zie fig. 2.3.2) - de lagedrukgordels rood ( “ “ )

Fig. 4.2.1 NEERSLAG periode 1950

2 Welk verband stel je vast tussen drukgordels en neerslag?

Hogedrukgordels:  neerslagarm

lucht daalt  warmt op  V-rel daalt

Lagedrukgordels:  neerslagrijk

lucht stijgt  koelt af  V-rel stijgt

3 Bepaal met de kaarten fig. 4.1.1 en 4.1.2 de klimaateigenschappen van de 5 genummerde plaatsen van de kaart. Plaats het nummer op de juiste plaats in nevenstaand schema.

KOUD

GEMATIGD

4.3 Klimaatverandering

A Klimaat

Klimaat = gemiddelde toestand van de atmosfeer (temperatuur, luchtdruk en winden) voor een bepaald gebied over een langere periode (30 jaar).

1 Gebruik je atlas: wereldkaart klimaat.

Klimaat in België? koelgematigd met zachte winter

Wat betekent dit?

Koelgematigd:

Waarom zachte winter:

2 Welke onderzoeksmethoden zijn beschikbaar?

Voor informatie over het verleden: ijskernen, jaarringen in bomen, koraalgroei

Voor actuele informatie: klimaatsatellieten, meteorologische instituten

Voor voorspellingen naar de toekomst: computermodellen

Fig. 4.3.1

Fig. 4.3.2

Fig. 4.3.3

Fig. 4.3.4

Fig. 4.3.5

1. Natuurlijk broeikaseffect

Oppervlaktetemperatuur van de aarde - Met broeikaseffect: 15 °C

- Zonder broeikaseffect: -18 °C

Noteer de nummers uit de volgende tekst op de figuur.

De energie die van de zon komt, bereikt de atmosfeer (1). Een gedeelte ervan wordt teruggekaatst naar de ruimte (2). Het gedeelte dat door de atmosfeer gaat, bereikt het aardoppervlak (3).

Het aardoppervlak wordt verwarmd en geeft via infraroodstraling warmte af (4). Deze gaat gedeeltelijk door de atmosfeer naar de ruimte (5).

De natuurlijke broeikasgassen (6) in de atmosfeer vangen een deel van de infrarode straling op en en sturen ze terug naar het aardoppervlak (7). Ze werken als een deken dat de warmte vasthoudt.

De temperatuur stijgt. Zonder broeikasgassen zou de oppervlaktetemperatuur van de aarde –18°C bedragen in plaats van de huidige 15°C.

Koolstofdioxide (CO 2 )

Waterdamp (H 2 O)

Methaan (CH 4 )

Ozon (O 3 )

Lachgas (N 2 O)

Chloorfluorkoolwatersto en (CFK's)

Hydrochloorfluorkool(water)stof (HCFK’s) natuurlijke

CO 2

CH 4

H2 O

Fig. 4.3.6

CO2 Koolstofdioxide

CO2 ontstaat op natuurlijke wijze door verbranding CO2 heeft altijd al het grootste aandeel gehad in het natuurlijk broeikaseffect. In Fig. 4.3.7 zie je informatie over CO- concentraties in de atmosfeer en de temperatuur sinds de laatste 400 000 jaar (Gegevens afkomstig van ijsboringen in Vostok)

Welk verband zie je tussen de CO2-concentraties en temperatuur?

Bij een hogere temperatuur zijn er hogere CO2 - concentraties.

Fig. 4.3.7

CH4 Methaan

Het opwarmend vermogen is 25 maal goter dan dat van CO2 Staat in voor 20% van het broeikaseffect.

De natuur heeft 10 jaar nodig om methaan af te breken tot CO2

O3 Ozon

Ozon is op natuurlijke wijze aanwezig in de atmosfeer en beschermt tegen UV-stralen

N2O Lachgas of distikstofoxide

Lachgas is een zeer stabiele verbinding (114 j) en heeft een groot opwarmingsvermogen. Komt vrij uit de bodem en het water.

H2O Waterdamp

Water verdampt en vormt wolken. Die zorgen voor weerkaatsing van het invallende zonlicht ‘s Nachts houden ze de warmte vast.

2.

Versterkt broeikaseffect

In de eerste grafiek plaatsten we het belangrijkste broeikasgas CO2 samen met de wijzigingen in de temperatuur en de wereldbevolking. Bestudeer in de volgende grafieken de evolutie van de broeikasgassen van het jaar 1000 tot 2000 en formuleer onderaan een besluit.

Wijzigingen in: CO 2-concentraties (ppmv ) - temperatuur (°C ) (jaren 1000 - 2000) Wereldbevolking

METHAAN

LACHGAS

Besluit: Wat kan je uit de grafieken aflezen in verband met de evolutie van de broei- kasgassen, temperatuur en wereldbevolking tijdens de voorbije 1000 jaar?

In de laatste 2000 jaar van onze tijdrekening groeide de wereldbevolking langzaam aan. D e laatste honderd jaar was er een versnelling maar vooral sinds 1950 groeide de wereldbevolking explosief . De grafieken tonen een parallelle explosieve stijging van zowel de temperatuur als de concentratie van de belangrijke broeikasgassen CO2, CH4 en NO2. Er moet dus wel een verband zijn tussen al deze elementen.

Fig. 4.3.8

Menselijke activiteit en broeikasgassen

H2O Waterdamp

Waterdamp heeft een bijzondere rol in het broeikaseffect. Het versterkt de opwarming die wordt veroorzaakt door andere broeikasgassen. Dit komt doordat een warmere atmosfeer meer waterdamp opneemt. De hoeveelheid waterdamp kan echter niet rechtstreeks door de mens worden verkleind of vergroot, waterdamp blijft in evenwicht met de temperatuur en het blijft maar een korte tijd in de atmosfeer

CO2 Koolstofdioxide

• CO2 -concentratie is sinds 1900 gestegen van 300 ppmv naar 385 ppmv in 2000, een stijging van 28 %.

• Productie van CO2 door menselijke activiteiten.

Î Energieproductie door fossiele brandstoffen

Î ( steenkool , aardolie en aardgas )

Î Ontbossing voor omschakeling naar landbouw in de tropen.

Î Productie van kalk en cement.

Î Petrochemie en metaalindustrie.

N2O Lachgas of distikstofoxide

• Staat in voor slechts 6% van het broeikaseffect maar de afbraak ervan duurt tot 150 jaar en lachgas veroorzaakt bovendien zure regen.

• Het opwarmend vermogen is ± 300 maal groter dan dat van CO2

• Wordt door de mens uitgestoten bij:

Î Landbouw : gebruik van stikstofhoudende meststoffen

Î Chemische industrie (salpeterzuur)

Î Verbranding van fossiele brandstoffen voor verwarming en transport.

O3 Ozon

• Het broeikasgas O3 is van nature aanwezig in de stratosfeer (10-15 km hoogte).

De ozonlaag beschermt de planeet tegen schadelijke UV-straling.

De verlaagde concentraties op deze hoogte, het zogenaamde ozongat wordt veroorzaakt door ozonafbrekende stoffen als gefluoreerde koolwaterstoffen (bv. drijfgas in spuitbussen )

• Ozon wordt echter ook gevormd in de troposfeer (onderste laag van de atmosfeer waar het weer zich afspeelt of de menselijke omgeving) door een chemische reactie tussen stoffen afkomstig van luchtvervuiling, onder invloed van sterk zonlicht. Ozon veroorzaakt hier een verhoogd broeikaseffect. Het is een zeer reactief gas, het is schadelijk voor de gezondheid en het heeft een negatieve invloed op de productie van landbouwgewassen.

CH4 Methaan

• Ontstaat bij de ontbinding van organisch materiaal in een vochtig milieu.

• De mens veroorzaakt de helft van de uitstoot:

Î Landbouw : rijstvelden, darmgisting bij herkauwers, mest.

Î Huishoudelijk afval, stortplaatsen.

Î Ontginning en vervoer van aardgas.

Industriële broeikasgassen

• Gefluoreerde koolwaterstoffen (CFK’s, HCFK’s, HFK’s, PFK’s).

Î Gebruikt als koelvloeistof ( koelkasten en airco ).

Î Oplosmiddel (o.m. voor schoonmaak van elektronica)

Î Brandblusmiddel

Î Gebruikt bij de productie van aluminium en kunststofschuim.

Î Absorberen heel sterk de infrarode straling.

• Zwavelhexaluoride (SF6)

Î Gebruikt in transformatoren en dubbel glas (geluidsisolatie).

Î Absorberen heel sterk de infrarode straling.

• Stikstoffluoride (NF3)

Î Wordt steeds meer gebruikt als industriële ontvetter in de productie van LCD-schermen en fotovoltaische cellen. Absorberen heel sterk de infrarode straling.

Î Heef t een hoog opwarmend vermogen.

790 000 v. Chr.

VUUR

WIEL

SCHRIFT

PAPIER

BUSKRUIT

Fig. 4.3.11

De historische mens en de opwarming

Bestudeer de temperatuurcurve op de grafiek in het midden van de vorige bladzijde. Bespreek welke factoren je kan afleiden uit de info die we er rond verzamelden.

Bij de grafiek hebben we eerder al de bevolkingsexplosie sinds 1950 gelinkt aan de sterke temperatuurstijging. Bovendien veranderde de levenswijze.

- D e mens zocht vroeger voor zijn woonplaats beschutting in de natuur.

tegenwoordig  huizen met verwarming en airco.

- D e landbouw evolueert naar werktuigen met verbrandingsmotoren.

- Paard en kar worden vervangen door auto’s, vliegtuigen, ruimtetuigen.

- Met de verschillende fasen van de industriële revolutie versnelt de evolutie van de levenswijze met een steeds snellere groei van het energieverbruik en de toename van broeistofgassen.

Aandeel van de menselijke activiteiten in het broeikaseffect

Broeikasgassen

Aandeel van activiteiten in de opwarming

1 Welk gas heeft het grootste aandeel bij de broeikasgassen?

2 Welke menselijke activiteiten veroorzaken de broeikasgassen? verwarming vervoer industrie

Besluit: CO2 is het belangrijkste broeikasgas verbranding is de belangrijkste vervuiler

Fig. 4.3.12

Fig. 4.3.13

C ‘Global Warming’

Zelfs al zouden we de CO2-emissies stoppen, dan zal de aardtemperatuur niet dalen maar stabiliseren. Het duurt bovendien duizenden jaren vooraleer de CO2 die nu in de atmosfeer aanwezig is op een natuurlijke wijze verwijderd wordt.

Ook de gevolgen zoals de zeespiegelstijging gaan door. Om de globale temperatuur omlaag te krijgen zouden we CO2 uit de atmosfeer moeten verwijderen.

Nu moet het gebeuren, straks is het te laat ! ‘2020 is een kritiek jaar voor de toekomst van onze planeet.’

Met die zin opent de website voor de klimaattop in november in het Schotse Glasgow. Op de klimaattop in Parijs, eind 2015, werd afgesproken dat de internationale gemeenschap er er alles aan zou doen om de opwarming van de planeet onder de 2° C te houden, en liefst op 1,5° te mikken. Met alle beloftes samen stevenen we toch nog af op een opwarming van 3° tegen 2100. In Glasgow moeten er nieuwe ambitieuzere engagementen aangegaan worden. Want als de wereld de radicale ommekeer naar een economie zonder fossiele brandstoffen dit jaar niet inzet, zullen de doelstellingen van Parijs nooit meer haalbaar zijn.

Fig. 4.3.14

De CO2-uitstoot moet naar beneden!!

Elk jaar dat we wachten, wordt de transitie naar een CO2 uitstootvrije wereld moeilijker. Evolutie van de CO2-concentratie in de atmosfeer

CO2-uitstoot in de wereld, verdeeld over inkomensgroepen

Bespreek

De CO2-concentratie (zie 4.3.8 blauwe lijn) is de laatste eeuw spectaculair toegenomen De laatste 30 jaren is de wereldwijde uitstoot (fig 4.3.17) nog met twee derde toegenomen ondanks alle bewustmaking en beleidsplannen. En alle CO2 die er nog bijgekomen is, blijft nog lang in de atmosfeer. Nu mag er niet meer getreuzeld worden. Het rijkste deel van de bevolking heeft het grootste aandeel in de uitstoot. (fig 4.3.16). De ontwikkelingslanden zijn ook in de klimaatproblematiek het slachtoffer van de consumptiedrang van de rijke landen.

Bron:

Fig. 4.3.15

Fig. 4.3.16

Fig. 4.3.17

1. Opper vlaktetemperatuur

Wetenschappers voorspellen een wereldwijde opwarming tegen 2100 die sterk afhangt van de emissienormen die men zal hanteren. Onderstaande kaartjes illustreren de door het IPCC (Intergovernment Panel on Climate Change) verwachte gemiddelde temperatuurstijging op aarde bij de meest ambitieuze en minder ambitieuze scenario’s voor emissieverlaging.

Bij ambitieuze emissieverlaging t °-toename van 0,3 tot 1,7°C

Bij ambitieuze emissieverlaging t °-toename van 0,3 tot 1,7°C

Bij minder ambitieuze emissieverlaging t°-toename van 2,6 tot 4,8°C 1 2

Bij minder ambitieuze emissieverlaging t°-toename van 2,6 tot 4,8°C

Verandering in gemiddelde neerslag

Wat lees je van deze kaartjes af?

De gemiddelde neerslag neemt toe aan de polen in de tropische zone

Fig. 4.3.18

Fig. 4.3.19

3. Toename van extreme weersomstandigheden

Hittegolven

Wat lees je van de kaartjes af?

Terwijl vroeger tropische dagen en nachten bij ons enkelingen waren, schuift de tropische zone op naar het noorden. De 3 kaartjes tonen de verwachte toename van het aan-tal tropische dagen in Europa.

Orkanen

Bijna alle orkanen ontstaan in het tropische deel van de Atlantische Oceaan en de Golf van Mexico, maar de 27° C-grens (de temperatuur van de warme wateren) verschuift naar het noorden.

Men verwacht dat de orkanen ook noordelijker en meer naar het oosten in de Atlantische oceaan zullen ontstaan en talrijker en heviger worden;

Wat betekent dit voor Europa?

De invloed van de orkanen zal zich meer en meer in Europa laten voelen.

Fig. 4.3.20

Fig. 4.3.21

4. Langzame veranderingen

Zeespiegelstijging door:

• Afsmelten van poolijs op Antarctica en Groenland

Zowel Noordpool als Zuidpool hebben een dikke ijskap.

Maar… de Noordpool is een oceaan met een ijskap van bevroren oceaanwater.

Aansluitend aan die arctische ijskap ligt Groenland dat bedekt is met een massa landijs.

De Zuidpool is een continent (Antarctica) met een dikke ijskap. Het grootste deel van het ijs is landijs met een rand van zeeijs.

Volgens klimaatexperten zal, als we niet ingrijpen, de Noordpool tegen 2100 ijsvrij zijn en de Antarctische ijskap sterk afgesmolten zijn.

1 Waarom doet het afsmelten van landijs de zeespiegel sterk stijgen terwijl dat niet zo het geval is met zeeijs?

Zeeijs is bevroren oceaanwater. Het volume bij smelten van het ijs onder water (grootste deel) vermindert maar er komt wel wat volume bij van wat boven water uitstak.

2 Het ijs op Groenland smelt. Wat is het gevolg? Waarom?

Groenland is land, bedekt met landijs. Wanneer dat smelt, komt er extra water in de oceaan terecht waardoor het waterpeil stijgt.

4.3.23 Arctische Zee IJs (oppervlakte in mln. km2)

Fig. 4.3.22

Fig.

Cumulatief verlies van ijsmassa uit Groenland en Antarctica

3 Hoeveel bedraagt het cumulatief verlies aan ijs van Groenland en Antarctica (van 1992 tot 2017) en wat betekent dit voor de zeespiegelstijging?

Het cumulatieve ijsverlies van Groenland van 1992 tot 2017 bedroeg 3 900 miljard ton, wat ongeveer 11 mm bijdroeg aan de wereldwijde zeespiegelstijging; de overeenkomstige cijfers voor Antarctica zijn 2 600 miljard ton, wat overeenkomt met een bijdrage van 7 mm.

• Afsmelten van gletsjers op het continent

• Thermale uitzetting van de oceaan.

Wat betekent dat? Thermale uitzetting is de uitzetting van het water door de hogere temperatuur.

Fig. 4.3.24

Fig. 4.3.25

Verzuring van de oceaan door stijging van CO2

Het CO2-gehalte in de atmosfeer steeg in de afgelopen eeuw met ± 40% van 293 ppm (delen per miljoen) tot 400 ppm. Eén van de belangrijkste redenen waarom de wereld hierdoor niet in een hete woestijn is veranderd, is de oceaan. De oceaan en de atmosfeer wisselen continu koolstofdioxide uit, waarbij de oceaan door zijn bufferende werking heel wat CO2 opneemt , maar deze wordt nu overschreden waardoor de oceaan verzuurt.

Vooral de kalkskeletten van de koralen op het ‘Groot Barrièrerif’ heeft eronder te lijden.

Invloed op ecosystemen

Klimaatveranderingen hebben ook gevolgen voor fauna, flora en ecosystemen. Ecosystemen leveren diensten aan het allesomvattende systeem aarde. In een ecosysteem bestaan meerdere levende wezens naast elkaar, die elkaar wederzijds beïnvloeden. Ze zijn in staat zich aan te passen aan geleidelijke evoluties van hun omgeving. Maar als de veranderingen te snel gaan, raakt het ecosysteem uit evenwicht, wat tot de vernietiging ervan kan leiden waardoor het geen diensten meer kan leveren.

Door de opwarming van het systeem aarde:

• De groeiseizoenen veranderen:

Î planten bloeien vroeger

Î insec ten worden vroeger actief

Î vogels vervroegen het broedseizoen

Î

• De voedselketen wordt verstoord, bv. de rupsen dienen als voedsel voor de jonge vogels. Wanneer de rupsen te vroeg voorkomen, hebben de jonge vogels te weinig voedsel

• Veranderingen in het spreidingsgebied. Soorten die voorkomen in zuidelijke streken verplaatsen hun habitat noordelijker. Exoten verdringen de inheemse fauna en flora. Ken je voorbeelden ?

Verschuiving van onze vlindersoorten naar het noorden.

Zuidelijke libellensoorten (bv. vuurlibel), spinnen (bv. wespspin uit Middellandse Zeegebied), vogels (bv. Europese bijeneter broedt ook bij ons) schuiven noordwaarts.

Bij de vissen schuiven soorten van de frissere wateren in de Noordzee noordwaarts (bv. kabeljauw, schol, grijze garnaal). Er verschijnen in de Noordzee soorten uit de warmere wateren (bv. sardienen en ansjovis).

Groot Barrièrerif koralen

Fig. 4.3.26

Fig. 4.3.27

1 Elk groepje onderzoekt een waargenomen verandering of impact van klimaatverandering. Verzamel informatie over je onderwerp: de puntjes die in onderstaande tabel vermeld staan bij je onderwerp moeten zeker aan bod komen.

De volgende websites kunnen je op weg helpen: http://www.klimaat.be/nl-be/ http://www.climatechallenge.be/nl/, http://www.knmi.nl/klimaat/klimaatverandering/ http://www.climatecommunication.org/

Maak een mindmap waarin de belangrijkste begrippen en gegevens over het onderwerp en eventuele relaties ertussen worden weergegeven.

Bereid een korte presentatie voor waarin het onderwerp wordt toegelicht voor de klas. Zorg er hierbij voor dat hun zeker drie ideeën, gegevens, begrippen … over je onderwerp zullen bijblijven.

2 D e mindmaps en presentaties worden verzameld op de elektronische leeromgeving van de school. Hier kan je dan eventueel ook andere groepjes vragen stellen over hun onderwerp.

3 D e mindmaps worden in een synthese bij elkaar gebracht.

WAARGENOMEN VERANDERINGEN

Temperatuurstijging

Verband temperatuur – CO2concentratie Evolutie, aandeel mens, aandeel per regio Wereld, Europa, België

Albedo: betekenis, aandeel in opwarming

Neerslag en stormen

Verandering neerslagpatronen: verdeling, frequentie, extreme weerfenomenen Wereld, Europa, België

Droogte en bosbranden

IJskappen, gletsjers en permafrost

Vaststellingen en signaalfunctie

Wereld en Europa

Gevolgen en toekomst?

Invloed op albedo

Oceanen

Opwarming van het zeewater

Zeespiegel

Zuurtegraad

Zoutgehalte

Zeestromingen

IMPACT

Biodiversiteit

Verspreiding van soorten

Veranderingen in het tijdstip van natuurverschijnselen

Toename van exoten

Kwetsbaarheid berggebieden

Voedselvoorziening

Landbouw: groeiseizoen, productiviteit, kwaliteit

Visserij: algengroei, vispopulaties, migraties

Sociaaleconomische aspecten

Water

Beschikbaarheid drinkwater

Waterkwaliteit

Droogte en overstromingen

Sociaaleconomische aspecten

Gezondheid

Directe en indirecte gevolgen: weergebonden sterfte, infectieziekten, ademhalingsproblemen

Voor- en nadelen

Sociaaleconomische aspecten

F En wat kan ik doen?

Van de ochtend tot de avond maak je als individu voortdurend keuzes. Elke keuze die je maakt, zet iets in gang voor jezelf en voor een ander. Stel je bij de keuzes die je maakt de vraag hoe je een klimaatvriendelijke keuze kan maken.

Stellingenspel:

Kies een aantal stellingen (bv de drie onder het schema).

Je kan ook inspiratie vinden bij WWF: http://www.wnf.nl/50manieren/#

Bij elke stelling geeft iedereen deze eerst individueel een plaats in onderstaand schema. Daarna worden allen samen genoteerd en kan erover gediscussieerd worden ik doe mee

het hee zin

het hee geen zin

"Met dank aan de meer dan 800.000 mensen van over de hele wereld -jullie stem hee een doorslaggevende impact gehad aan het einde van de gesprekken op de klimaattop."

EU Klimaat Chef Connie Hedegaard

Misschien een leuk idee om eens mee te werken aan een project bij de jeugdbeweging?

Het volk hee nooit zoveel invloed gehad als via het internet.

Kleine besparingen maken veel verschil

Door energie te besparen, door over te stappen op schone energie, en door duurzame keuzes te maken help je klimaatverandering tegen te gaan. En dat is echt heel eenvoudig. Door simpelweg iets bewuster te handelen kun je bijvoorbeeld al makkelijk 20 procent energie besparen. Goed voor de natuur én voor je portemonnee.

Energie besparen

• Kijk bij de aanschaf van apparaten naar het energielabel.

• Laat apparaten zo min mogelijk op stand-by staan.

• Haal opladers die niet in gebruik zijn uit het stopcontact.

• Hang de was op mooie dagen buiten te drogen.

• Gebruik led-lampen of spaarlampen.

• Doe verlichting en verwarming uit in kamers waar je niet bent.

• Isoleer je huis.

• Douche een paar minuten korter.

• Gebruik de fiets voor korte ritjes.

• Ga wanneer mogelijk met het openbaar vervoer.

• Beperk het aantal vliegreizen en compenseer je vlucht.

• Rijd volgens Het Nieuwe Rijden, dat scheelt stress en benzine.

• Controleer regelmatig de bandenspanning van je auto.

Schone energie

• Schakel over op groene stroom of groen gas.

• Plaats zonnepanelen op je dak.

• Kies bij aanschaf voor een elektrische, hybride of energiezuinige auto.

• Laad je elektrische auto of scooter op met groene stroom.

Maak duurzame keuzes

• Als je hout gebruikt, kies voor FSC-hout om ontbossing tegen te gaan.

• Eet de groenten van het seizoen, en fruit uit België.

• Eet eens een dag minder vlees.