Nova MAX 2021 deel B - Hoofdstuk 7 - Heelal oefentoetsen & antwoorden

150 miljoen kilometer Een hemellichaam is een object (dus een voorwerp van natuurlijke of kunstmatige oorsprong) die zich waarneembaar in het heelal begeeft. a) De diameter van de Aarde is bijna 13.000 kmb) De diameter van de Zon is bijna 1,5 miljoen kilometer.c) De diameter van de maan is 3500 kmd) De Zon heeft een diameter die meer dan 100x zo groot is als de Aarde.e) 13000 km / 3500 km = 3,7. De diameter van de Aarde is dus meer dan 3,7 x zo groot als de diameter van de Maan. a) 24 uurb) De Aarde draait in 24 uur 1x om zijn as in oostelijke richting. De Zon komt in het oosten op en gaat in westelijke richting onder. Dit kan verklaard worden door de draairichting van de Aarde richting het oosten.c) De Aarde draait om de Zond) Aan de zijde waar de Zon op de Aarde schijnt, is het dag. Op de kant van de Aarde die staat afgewend van de Zon, is het nacht. e) De Aarde draait in 365 etmalen om zijn as. LET OP: één etmaal is 24 uur. a) Lente, Zomer, Herfst en Winterb) In de zomer is het 24 uur licht op de Noordpoolc) Nee, de Aardas staat onder een hoek op de baan om de Zon. Als gevolg hiervan kennen we op Aarde seizoenen.d) In de zomer staat de Zon hoger aan de hemel op het noordelijk halfrond dan in de winter. De dagen in de zomer duren langer dan in de winter. Ook valt er in de zomer meer zonlicht per vierkante meter op het aardoppervlak dan in de winter. Als gevolg hiervan (meer licht en langer licht), zal de temperatuur in de zomer hoger zijn dan in de winter.LET OP: hier vergelijk je dus de zomer en de winter met elkaar. Je kunt alleen iets vergelijken door de verschillende eigenschappen, van in dit geval elk seizoen, op te schrijven en met elkaar te vergelijken. Daarmee kun je verschillen aangeven en gebruiken als argument.  a) De Maan draait om de Aarde. Daar doet de maan bijna een maand over.b) Een maanfase is de verschijningsvorm van de Maan. Dat betekent dus dat een maanfase de manier is waarop wij de maan zien. c) 1) Nieuwe Maan (geheel donker), 2) Eerste kwartier (maansikkel rechts),  3) Volle Maan (geheel verlicht) en 4) Laatste Kwartier (maansikkel links). Planeten (en andere hemellichamen) geven zelf geen licht, maar weerkaatsen het licht van de ster waarom ze heen draaien. In ons geval is dat dus de zon. Je kunt een planeet herkennen aan het feit dat dit een sterretje lijkt, maar als je dit object meerdere nachten volgt, zul je zien dat de plek waar je dit object vindt, veranderd is. Het woord planeet komt uit het  (oud)Grieks (πλανηθης) en betekent zwervend of ronddolend. In het vroege voorjaar en najaar kun je ‘s ochtends Venus als een heldere ster bij de horizon zien. De atmosfeer is een mengsel van gassen die de buitenste laag van een planeet vormt. De atmosfeer wordt ijler naarmate je hoger komt. Daarom valt een dikte niet precies te definiëren. De zwaartekracht van het hemellichaam in kwestie voorkomt dat de moleculen de ruimte in gaan. Een ander woord voor atmosfeer is dampkring. Met vacuüm bedoelen we het luchtledige. Er zijn geen moleculen in de gasfase aanwezig in deze ruimte en er is geen tegendruk of luchtweerstand. Parallax is het verschijnsel dat je vanuit twee verschillende plekken naar hetzelfde voorwerp kijkt. Hierdoor heb je een (iets) andere achtergrond. Met je ogen heb je ook een parallax. Van veraf zie je dit niet, maar als je een voorwerp dichtbij legt, zie je dat je met je linkeroog het voorwerp met een andere achtergrond waarneemt als je rechteroog. Parallax kun je gebruiken om een afstand te bepalen. Hele dure camera’s (meetzoekers) van bijvoorbeeld Leica maken gebruik van parallax om een beeld scherp te stellen. De beeldkwaliteit van Leica is daarmee ook onovertroffen.In de sterrenkunde is de parallax een grootheid en wordt gemeten in de eenheid boogseconde. Een boogseconde is 1/3600 deel van een graad. Dit noteer je ook wel als1 boogseconde = 1’’ = (1/3600)0 Dit meten we in hPa. 1013 hPa noemen we de standaarddruk a) Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunusb) Het Zonnestelsel. De planeten staat allemaal in hetzelfde vlak om de Zon en draaien in dezelfde richting.c) In sterren, dus ook in de Zon vindt kernfusie plaats. De Zon is namelijk een ster. a) We kennen deze ster met de namen Poolster of Polarisb) Naar het Noordenc) De Zon (op 150 miljoen kilometer)d) Proxima Centauri (op 4,25 lichtjaar)e) Eén lichtjaar is 9500000000000 kilometer (oftewel 9,5 biljoen kilometer). Dit is de afstand dat licht in 1 jaar tijd aflegt.f) Een sterrenbeeld is een groep sterren die vanaf de Aarde dicht bij elkaar lijken te staan en daarmee een beeld lijken te vormen. a) Uit miljarden sterren. Dit is nagenoeg ontelbaar.b) De Zon doet hier ongeveer 230 miljoen jaar over.c) 1 Parsec is gedefinieerd als 3,09*1013 km , als de parallax tussen de Aarde en het hemellichaam 1 boogseconde is. De reden waarom dit gebruikt wordt, is gemak. De parallax is omgekeerd evenredig met de afstand; een hemellichaam die 2x zo ver weg staat ten opzichte van de Aarde dan het eerste hemellichaam, heeft een parallax die half maal zo groot is. De afstand kun je dus berekenen als d = 1/p. Hiermee krijg je de afstand d in parsec en p is genoteerd in 1’’ (dus 1 boogseconde) Dag en nacht ontstaat op Aarde omdat de Aarde draait om zijn as. Hierdoor is altijd een deel van de Aarde gericht naar de Zon, terwijl het andere deel van de Aarde is afgewend van de Zon. Omdat de Aarde draait, verschuift steeds het deel van de Aarde dat aan de kant van de Zon staat. De Aarde draait in een jaar tijd om de Zon. We hebben ook al geleerd dat de aardas onder een hoek staat ten opzichte van de baan van de Aarde om de Zon. Dat betekent dat tijdens de zomer het noordelijk halfrond meer  en langer wordt verlicht dan het zuidelijk halfrond. Tijdens de winter gebeurt precies het omgekeerde. Tijdens de lente en de herfst valt op beide aardhelften even veel licht.  Door de hoek waar de Aarde ten opzichte van de Zon staat en het draaien van de Aarde om de Zon heen, ontstaan dus de seizoenen. Omdat Enschede meer oostelijk gelegen is dan Den Haag en omdat de Aarde in oostelijke richting draait. De Zon komt ongeveer 6 minuten eerder op in Enschede dan in Den Haag.  Nieuwe Maan: de maan staat tussen de Zon en de Aarde in. Het maanoppervlak kan geen zonlicht weerkaatsenEerste Kwartier: De maan staat ten westen naast de Aarde We kunnen vanaf de Aarde rechts een sikkel zien groeienVolle Maan: De maan staat achter de Aarde. We zien het volledige maanoppervlak dat naar ons en de Zon gericht staat. De Maan weerkaatst het zonlichtLaatste Kwartier: De Maan staat ten oosten naast de Aarde. We kunnen vanaf de Aarde links een sikkel zien slinken. Elk voorwerp met een grootte en massa kent zwaartekracht. Zowel de Aarde als Maan kennen dus zwaartekracht. Omdat de Aarde groter is dan de Maan, is de zwaartekracht van de Aarde ook groter dan die van de Maan. Als de Maan stil zou staan, zou de Maan richting de Aarde worden getrokken.  De Maan heeft een snelheid en draait om de Aarde heen. Deze snelheid, maar ook de afstand van de Aarde tot de Maan is voldoende groot zodat de Maan in een boog om de Aarde heen kan draaien. De Aarde zelf draait volgens dit principe weer om de Zon heen. Een voorwerp stort dus niet neer als deze snelheid heeft. Deze snelheid moet voldoende groot zijn: is de snelheid te hoog, dan vliegt een voorwerp uit de baan en is deze te traag, dan zal de zwaartekracht het voorwerp naar zich toe trekken. Dit zie je met name bij satellieten en ruimtestations. De koers van de ISS moet bijvoorbeeld continu worden bijgesteld.  a) Een polaire satelliet beweegt om de polen van de Aarde. Voor navigatie heb je een (aantal) geostationaire satelliet(en) nodig; de satelliet moet ten opzichte van de Aarde dus stilstaan voor plaatsbepaling. Een polaire satelliet is doordat deze beweegt dus niet geschikt voor plaatsbepaling.b) Polaire satellieten zijn geschikt voor weerkaarten, onderzoek of spionage. Doordat de satelliet beweegt en dicht bij de Aarde staat kan deze goed foto’s maken. Planeten bewegen in een elliptische baan (nagenoeg een cirkel!) om de Zon. Een planeet heeft door zijn eigen zwaartekracht zijn baan ‘schoongeveegd’. De aardse planeten hebben een vast oppervlak en zijn relatief klein. De gasreuzen zijn naar verhouding ten opzichte van de aardse planeten groot en kennen geen vast oppervlak. Ook staan de aardse planeten dichter bij de Zon dan de gasreuzen. De vier aardse planeten in ons zonnestelsel zijn: Mercurius, Venus, Aarde en Mars. De vier gasreuzen in ons zonnestelsel zijn: Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus. Dit licht is 4, 25 jaar oud. Zo lang is het licht vanuit deze ster onderweg geweest voordat wij deze kunnen waarnemen op Aarde. Proxima Centauri staat namelijk 4,25 lichtjaar van ons verwijderd.  Een sterrenbeeld is een verzameling sterren die vanaf de aarde gezien dicht bij elkaar (lijken) te staan. Twee voorbeelden van sterrenbeelden zijn Orion en De Grote Beer, maar ook de Kleine Beer, Leeuw, Tweelingen, de Voerman en Waterman zijn voorbeelden van sterrenbeelden. LET OP: als de aardas op het noordelijk halfrond naar de zon toe staat, is het zomer. Als deze as van de zon af staat op het noordelijk halfrond, is het winter. De Aardas staat onder een bepaalde hoek. Je hoeft niet op schaal te tekenen, maar wel overzichtelijk. Je moet dus twee keer de Aarde kunnen zien en één keer de Zon. Geef ook de baan van de Aarde om de Zon weer. LET OP: Je moet goed aangeven dat de lichtstralen in de zomer uit een hogere hoek komen dan in de winter. Dat is het gevolg van het feit dat de zon tijdens de zomer het noordelijk halfrond intensiever beschijnt dan in de winter. Zorg er ook voor dat beide lichtstralen parallel aan elkaar lopen. a) In de ruimte is geen zuurstof. Om de raket voor te stuwen, moet de raket zelf zuurstof meenemen om de raketmotor te laten werken. In het levenscompartiment van de raket zit ook zuurstof, om de astronauten in leven te houden.b) De raket moet kunnen ontsnappen uit het zwaartekrachtveld van de Aarde. Daar is een bepaalde snelheid voor nodig van meer dan 11 km/s! Dat kan alleen maar worden bereikt met zeer krachtige motoren. Er is dus zeer veel brandstof nodig om dit te kunnen. De hoeveelheid massa moet zo laag mogelijk zijn.c) Omdat het zwaartekrachtveld van de maan veel kleiner is dan die van de Aarde, is er ook minder energie nodig om hieraan te kunnen ontsnappen. De ontsnappingssnelheid is dus lager. Bovendien heeft de raket al een snelheid als deze om de maan heen draait. De raket komt niet stil te staan. Als de raket weer terugvliegt naar de Aarde, zal deze door het zwaartekrachtveld van de Aarde ook weer naar de Aarde toe worden getrokken. a) Om Venus zit wel een atmosfeer en om Mercurius niet. De atmosfeer is in staat om warmte uit de Zon vast te houden. Op Venus heerst een op hol geslagen broeikaseffect. De temperaturen en de luchtdruk zijn op deze planeet extreem hoog. De planeet is voor ons mensen totaal onleefbaar door de omstandigheden op Venus.b) Op Mercurius is geen atmosfeer om warmte vast te houden. Dat houdt dus in dat op de nachtkant van Mercurius de temperatuur extreem laag zal zijn omdat alle warmte verloren gaat.c) Aarde: Zuurstof en stikstof in de verhoudingen 21% en 78% Venus: Koolstofdioxide en stikstof in de verhoudingen 96,5 % en 3,5 % Mars: Koolstofdioxide en stikstof in de verhoudingen 95 % en 2,6 %. Alleen de atmosfeer van Aarde is leefbaar, omdat er zuurstof in de atmosfeer zit. Bij Venus en Mars zouden we stikken door het zuurstofgebrek. Bovendien is de druk en de temperatuur van Venus niet overleefbaar, Mars zouden we met enige aanpassingen kunnen overleven. In de ruimte heerst een vacuüm. Er is geen luchtdruk, noch tegendruk van een atmosfeer. Dit overleven we niet. Er is veel radioactieve straling, en door het gebrek aan luchtdruk zouden én niet kunnen ademen én zou ons bloed spontaan gaan koken. Het ruimtepak is tegen deze extreme omstandigheden ontwikkeld en zorgt ervoor dat een astronaut kan overleven in de ruimte. De astronaut krijgt zuurstof, koolstofdioxide kan worden afgevoerd, de temperatuur is leefbaar en de druk is aangepast aan aardse omstandigheden a) Een vacuüm is een ruimte waar geen moleculen in de gasvorm aanwezig zijn. Er is dus geen druk. Dit kun je tekenen als een leeg vierkant,b) Een druk van 1013 hPa. Dit noemen we ook de standaarddruk.c) De proef met de Maagderburger Bollen demonstreert het fenomeen atmosferische druk. De bollen kunnen alleen los worden gemaakt als er in de bollen tegendruk heerst. Bij een vacuüm in deze bollen is de atmosferische druk zo groot dat de bollen niet losgemaakt kunnen worden. Een exoplaneet kan ontdekt worden, omdat de intensiteit van een ster (dus de hoeveelheid licht dat gemeten kan worden)  met een bepaalde regelmaat daalt. Dit komt namelijk omdat er iets voor de ster schuift dat licht tegen houdt. Als dit met regelmaat gebeurt, is dit een aanwijzing dat er een planeet bestaat die om een verre ster heen draait. De Kepler stelsels (zie ook in afbeelding 2) is daar een voorbeeld van.