Aarde en Maan
Een Tellurium is een model van het Zon - Aarde - Maan systeem. Het geeft inzicht in de maanfasen en Zons- en Maansverduisteringen.
Bekijk het model:
De Maan staat op een afstand die varieert van 363.396 - 405.504 kilometer afstand van de Aarde.
Op deze foto van de ruimtesonde Lucy is de afstand en de verhouding tussen de Aarde en de Maan goed te zien.
(Image Credit: NASA/JPL-Caltech)
Volgens de op dit moment meest geaccepteerde theorie is de Maan ontstaan vlak na de vorming van ons zonnestelsel.
De nog jonge Aarde kwam in botsing met een hemellichaam ter grootte van Mars (deze wordt Theia genoemd). Theia
verpulverde en uit het rondslingerende gesteende (van zowel de Aarde als van Theia) werd de Maan gevormd.
In een theorie uit 2021 wordt gesteld dat Theia tweemaal in botsing kwam met de Aarde.
Er wordt gesteld dat als gevolg van deze botsing de Aarde 23,5° uit het lood kwam te staan.
Dit zorgde weer voor het ontstaan van seizoenen op Aarde.
Met het blote oog zijn lichte en donkere vlakken op de Maan goed te onderscheiden.
Door een telescoop is goed zichtbaar dat de donkere delen vlak zijn en de lichtere delen bergachtig.
Het oppervlak van de Maan is bedekt met een laagje fijn gruis en steentjes, regoliet genaamd, gevormd door de
vele meteorietinslagen.
In de 17e eeuw werden net als op Aarde de vlakke delen zeeën (of Oceaan of Baai) genoemd (Mare, Sinus of Oceanus)
en de lichtere delen land (terra).
Er is één oceaan op de Maan: Oceanus Procellarum (Oceaan der stormen).
De zeeën/meren/baaien op de Maan:
Kraters op de Maan vertellen over een bewogen verleden. De Maan heeft niet de bescherming van een dampkring,
waardoor zelfs kleinere inslagen een groot effect hebben.
Op de zichtbare kant van de Maan zijn ongeveer 300.000 kraters, waarvan er 234 een diameter hebben van meer
dan 100 kilometer.
Door het ontbreken van een atmosfeer en platentectoniek blijft een krater zijn vorm houden,
tenzij deze verstoord wordt door een volgende inslag.
Kijkend naar de vorm kunnen kraters worden onderscheiden in:
Vanaf de Aarde gezien zijn de bergen op de Maan zichtbaar als lichte 'stippen', door het
zonlicht dat ze weerkaatsen. Door de scherpe schaduwen lijken het steile pieken.
Een beeld van de bergen vanaf de Maan zelf krijgen we door de foto's van de Apollo missies (1969-1972).
Hier is Mount Hadley zichtbaar op een foto van de Apollo 15 missie in 1971.
Bergen op de Maan kennen niet de steile pieken van aardse bergen.
Rillen, breuken en valleien zijn waarschijnlijk veroorzaakt door zwakke plekken in de korst van de Maan.
Langs een breuk in de korst kunnen delen van het oppervlak in hoogte verschuiven.
De Maan weerkaatst het licht van de Zon. Toch zien we die mooie volle Maan niet elke dag. Vanaf de aarde zien we de Maan in verschillende schijngestalten, afhankelijk van de stand van de Maan ten opzichte van de zon en de aarde. We kennen vier fasen die elkaar na ongeveer een week opvolgen.
A1. Nieuwe Maan. De Maan staat tussen de Zon en de Aarde; de achterzijde van de Maan wordt door de Zon beschenen. Vanaf de Aarde is de Maan niet zichtbaar (A2). Af en toe schuift de Maan voor de Zon langs en spreken we van een gehele of gedeeltelijke zonsverduistering. Elke dag na de nieuwe maan wordt het verlichte deel een stukje groter.
B1. Eerste Kwartier. De Maan staat naast de Aarde ten opzichte van de Zon. We zien een halve Maan verlicht en een halve Maan in de schaduw liggen. Vanaf de Aarde zien we de rechter helft van de Maan verlicht (B2). Het verlichte deel wordt elke dag een stukje groter. Soms wordt het donkere schaduwdeel zacht verlicht door de weerkaatsing van het zonlicht van de Aarde. We spreken dan van aardschijn. Een prachtig gezicht.
C1. Volle Maan. De Aarde staat tussen de Zon en de Maan in. De Maan vangt de volle lichtstralen van de Zon. Vanaf de Aarde is de Maan volop zichtbaar (C2). Af en toe schuift de aarde precies tussen de Zon en de Maan in. We spreken dan van een volledige of gedeeltelijke maansverduistering. De Maan wordt dan niet zwart, maar rood door de verstrooiing van het zonlicht.
D1. Laatste Kwartier. Net als bij het eerste kwartier staat de Maan naast de Aarde, maar nu aan de andere kant. Vanaf de Aarde is de linkerzijde van de Maan verlicht (D2). Het verlichte deel neemt elke dag een stukje af tot de fase nieuwe maan weer is bereikt.
De baan waarin de Maan om de Aarde draait heeft niet de vorm van een cirkel, maar van een ellips. De afwijking (ofwel excentriciteit)
is 0,0549.
De kleinste afstand tussen de Aarde en de Maan is 363.396 km. Dat punt noemen we Perigeum (P).
De grootste afstand is 405.504 km en dat punt noemen we Apogeum (A).
De gemiddelde afstand bedraagt ongeveer 384.000 km.
Als de Maan het dichtst bij de Aarde staat (in het Perigeum) én er is een Volle Maan, dan is er sprake van een 'Supermaan'.
De supermaan is ongeveer 10% groter dan een regulier zichtbare Maan.
De Aarde en de Maan draaien niet in een gelijk vlak rond de Zon. Ten opzichte van de baan van de Aarde helt de baan van de Maan
5,145°.
De punten waar de baan van de Aarde en de Maan elkaar snijden noemen we 'knopen'. Gaat de Maan van het noorden naar het zuiden, dan
passeert de Maan de 'dalende knoop'. Gaat de Maan van het zuiden naar het noorden, dan passeert zij de 'klimmende knoop'.
Als de Maan tegenover de Zon staat (Volle Maan), de Aarde staat er dan tussenin,
én de Maan is in de buurt van een 'knoop' dan treedt er een Maansverduistering op.
De schaduw van de Aarde valt dan op de Maan. Die wordt dan niet geheel donker. De atmosfeer van de Aarde verspreidt licht van de Zon,
waardoor de Maan een rode gloed krijgt.
Er zijn twee soorten Maansverduisteringen:
De snelheid waarin de Maan haar baan om de Aarde aflegt kan op verschillende manieren gemeten worden.
De 'siderische omloop' van de Maan wordt gemeten ten opzichte van de sterren. De Maan staat na
27 dagen, 7 uren, 43 minuten en 12 seconden weer op dezelfde positie tov de sterren.
Dit is zichtbaar bij de punten P1 en P1a en P3 en P3a.
De 'synodische omloop' wordt gemeten wordt aan de hand van de maanfasen (van Nieuwe Maan tot Nieuwe Maan).
De gemiddelde duur hiervan is 29 dagen, 12 uren, 44 minuten en 3 seconden. Dit is zichtbaar bij punten P1, P2, P3 en P4.
Terwijl de Maan om de Aarde draait, vervolgt ook de Aarde haar baan om de Zon. Na één siderische omloop (P1a en P3a),
moet de Maan dat stukje nog 'inhalen', vandaar dat deze ruim twee dagen langer is. Dit zijn de afstanden tussen de punten P1a naar P2 en P3a naar P4.
De duur van een 'synodische omloop' varieert tot 7 uur ten opzichte van het gemiddelde, namelijk 29 dagen en 5 tot 19 uren.
Dit heeft te maken met de elliptische baan van de Maan om de Aarde. De omloop is sneller als de Maan dichter bij de Aarde staat (P1 en P2) en langer
als de Maan verder van de Aarde staat (P3 en P4).
De Maan draait om haar as in dezelfde tijd als ze om de Aarde draait. Daarom zien we steeds dezelfde kant van de Maan. Zou de Maan sneller of langzamer om haar as draaien, dan zouden we in de loop van een maand de achterzijde van de Maan kunnen zien. Toch kunnen we soms een klein stukje van de achterzijde van de Maan zien. Hoe dat kan? Lees het verderop.
De noord-zuid as van de Maan staat niet gelijk op de baan die de Maan rond de Aarde aflegt. Gedurende haar omloop om de Aarde komt de Maan tot 5° ten noorden en tot 5° ten zuiden (blauwe lijn) van de baan van de Aarde rond de Zon (gele lijn). Van de Aarde uit gezien kunnen we dan afwisselend iets voorbij de noordpool en de zuidpool kijken.
Door de elliptische vorm van de Maanbaan is de afstand tussen de Aarde en de Maan niet altijd even groot.
De afstand is het kleinst in het perigeum en het grootst in het apogeum. Door deze wisselende afstand is de snelheid
waarin de Maan beweegt ook wisselend. In de buurt van het perigeum is de snelheid het hoogst en in de buurt van het
apogeum is deze het laagst.
(A) In een kwart van de omlooptijd (ongeveer een week) legt de Maan iets meer dan een kwart van de baan om de Aarde af.
De omwenteling om de Maanas vindt echter wel in een constante snelheid plaats. Daarom kun je vanaf de Aarde iets om de
oostelijke of westelijke hoek kijken.
Vlak vóór de eerste maanlanding in 1969 publiceerde de National Geographic een gedetailleerde kaart van de Maan.
Bekijk de wallmap 'The Earth's Moon (National Geographic February 1968)'
Onze Aarde. Een unieke plek in het universum.
De aarde is een rotsachtige planeet, de derde gerekend vanaf de Zon.
Zij is 6.371 kilometer in doorsnee en wordt voor 70% bedekt met water.
Op 21 juni staat de zon niet loodrecht boven de Evenaar, maar boven de Kreeftskeerkring. Die ligt 23,5° boven de Evenaar. Op 21 december staat de zon loodrecht boven de Steenbokskeerkring. Die ligt 23,5° onder de Evenaar. Dat komt doordat onze aarde in een licht gekantelde positie om de zon draait. Een kanteling van 23,5°.
De Aarde draait om haar as. Vanaf de noordpool gezien draait de Aarde linksom.
We zien de Zon opkomen in het oosten en ondergaan in het westen.
Nou ja, de zon gaat eigenlijk niet op of onder, wij draaien elke dag van de zon weg
en elke nacht er weer naar toe.
De zon komt niet elke dag op dezelfde plek op en gaat niet op dezelfde plek onder.
Dat lijkt wel zo, maar tijdens een seizoen zie je een verschuiving plaatsvinden.
De Aarde draait in 23 uur, 56 minuten en 4 seconden om haar as. Toch gaan er 24 uren in een dag.
Dat verschil is als volgt te verklaren.
Om 12.00 uur op Dag 1 staat de Zon op haar hoogste punt (A1).
Na één aswenteling is het hoogste punt van de dag ervoor bereikt (A2). Er is dan 1 volledige
wenteling gemaakt.
Echter, de Aarde draait ook om de Zon, waardoor de Zon op haar hoogste punt bij A3 bereikt.
De Aarde moet nog 3 minuten en 56 seconden verder draaien om dat hoogste punt te bereiken.
Terwijl de aarde om haar as draait beweegt ze ook in een baan om de zon. Met 30 km/seconde doet ze daar 365 dagen en 6 uren over, vandaar dat elke vier jaar Februari één dag meer krijgt: het schrikkeljaar. Dat we rond de zon bewegen merken we aan wat we zien aan de sterrenhemel. Niet aan de planeten of de Maan, maar aan de overige vaste sterren, die we groeperen in sterrenbeelden. Elke seizoen zien we in zuidelijke richting andere sterrenbeelden. Kijken we overigens naar het noorden, dan zie we daar het hele jaar door dezelfde sterrenbeelden die rond een centraal punt draaien: de poolster Polaris. Dat heeft te maken met het feit dat Nederland op 52° noorderbreedte ligt (dat wil zeggen ten noorden van de Evenaar) en die sterren niet onder de horizon verdwijnen.
Als gevolg van de beweging die de Aarde maakt rond de Zon zien we de sterrenbeelden (die niet het hele jaar door zichtbaar zijn)
gedurende ongeveer een half jaar bewegen langs de hemel.
Stel je kijkt elke nacht om 23:59 uur naar een heldere hemel. Dan zie je in oktober de Orion laag in het oosten staan.
Drie maanden later staat de Orion om 23:59 uur hoog in het zuiden. Weer drie maanden later staat deze laag in het westen.
In de maanden erna beweegt de Orion zich achter de Zon.
A. Het is 21 juni. De noordelijke helft van de aarde (het noordelijk halfrond) is naar de zon gekanteld. Het is zomer en de zon staat op haar hoogste punt. De denkbeeldige lijn over de aarde waar de zon loodrecht boven staat noemen we de Kreeftskeerkring (E1). Na deze dag zien we de zon steeds iets minder hoog aan de hemel komen. Kijken we ’s nachts naar de sterrenhemel dan zien we onder meer het sterrenbeeld Boogschutter (F1), Schorpioen en Steenbok. Overdag beweegt het sterrenbeeld Tweelingen zich achter de zon langs, maar dat zien we niet door het felle zonlicht. Het is winter op het zuidelijk halfrond. De zon staat daar laag aan de hemel.
B. Het is 21 september. Het noordelijk- en het zuidelijk halfrond krijgen beide evenveel zonlicht. Het is herfst op het noordelijk halfrond en lente op het zuidelijk halfrond. De zon staat op haar hoogste punt boven de Evenaar (E2). s Nachts is het onder meer het sterrenbeeld Vissen zichtbaar (F2), de Boogschutter verdwijnt langzaam onder de horizon. Het sterrenbeeld Maagd beweegt zich achter de zon, die zien we in de lente weer mooi in de nacht.
C. Het is 21 december. Het zuidelijk halfrond is naar de zon gekanteld. Het is daar zomer en op het noordelijk halfrond is het winter. Het hoogste punt van de zon is boven de Steenbokskeerkring (E3). Het winter sterrenbeeld Tweelingen (F3) prijkt ’s nachts aan de hemel. De Boogschutter beweegt achter de zon langs de hemel.
D. Het is 21 maart. Het noordelijk- en het zuidelijk halfrond krijgen beide evenveel zonlicht.
Het is lente op het noordelijk halfrond en herfst op het zuidelijk halfrond. De zon staat op
haar hoogste punt boven de Evenaar (E4).
’s Nachts staat onder meer het sterrenbeeld Maagd (F4) aan de hemel en beweegt het sterrenbeeld
Vissen zich achter de zon.
Het jaar is rond, we hebben alle seizoenen gezien.
De buitenste (hoogste) laag van onze dampkring is de exosfeer. Deze reikt van ongeveer 600 kilometer tot ongeveer 10.000 kilometer hoogte
en scheidt de aardse atmosfeer van de ruimte. De exosfeer bevat onder meer waterstof en helium, maar geen zuurstof. De moleculen liggen
ver uit elkaar.
De thermosfeer reikt van 85 kilometer tot ongeveer 600 kilometer hoogte.
De aurora, Noorder- en Zuiderlicht, treedt op in de thermosfeer.
Ook het International Space Station (ISS) en veel satellieten cirkelen in de thermosfeer rond de Aarde.
De mesosfeer begint op een hoogte van ongeveer 50 kilometer en reikt tot ongeveer 80 à 85 kilometer.
Het is de hoogste laag in de dampkring waarin gassen gemengd zijn, in plaats van gestapeld op hun
soortelijk gewicht. De lucht is er erg dun, waardoor je er niet kunt ademen.
Meteoren die naar de Aarde vallen krijgen in de mesosfeer weerstand van de luchtmoleculen.
Wij zien dat als 'vallende sterren', korte lichtstrepen in de mooie donkere nacht.
In de zomer kunnen er in de bovenste laag van de mesosfeer ijskristallen afzetten op de stofdeeltjes
van meteoren, dat zien we als 'lichtende nachtwolken'.
De stratosfeer bevindt zich op een hoogte tussen ongeveer 10 en 50 kilometer. De lucht is er al behoorlijk
ijl. Hier zijn geen stormen of turbulentie, zoals in de eronderliggende troposfeer.
In de stratosfeer is ook de ozon laag, die schadelijk Ultra Violet (UV) straling van de Zon opneemt.
Zonder deze belangrijke ozon laag zouden er geen mensen op Aarde kunnen leven.
De troposfeer is de onderste laag van de atmosfeer en reikt tot ongeveer 10 à 18 kilometer hoogte.
Door de aantrekkingskracht van de Aarde wordt in deze laag de meeste lucht vastgehouden, waaronder zuurstof.
Alle weerverschijnselen vinden plaats in de troposfeer.
De ionosfeer is een laag die reikt van ongeveer 48 kilometer tot ongeveer 965 kilometer hoogte.
Het loopt door de mesosfeer en de thermosfeer tot in de exosfeer. Deze laag bevat veel electrisch
geladen deeltjes die radiogolven kunnen reflecteren, waardoor radiocommunicatie mogelijk is rond de Aarde.
Dit is ook de laag waar het Noorder- en Zuiderlicht optreedt als gevolg van de interactie tussen
zonnedeeltjes en de electrisch geladen deeltjes.
