Natuurkunde basisschool en onderbouw · Grades 1–9
26Het zonnestelsel
De Aarde legt, zoals je weet, elk jaar een ronde om de Zon af. Maar reist ze alleen? Kijk op een heldere avond omhoog: tussen de vaste fonkelingen dwalen een paar heldere lichtjes van week tot week langzaam rond. De ouden noemden ze de dwalers; wij noemen ze planeten — werelden die om dezelfde Zon draaien als wij.
26.1 Eén ster, acht planeten
Definitie 26.1 (Ster)
Een ster is een reusachtige bal gloeiend hete stof die zijn eigen licht maakt — een echte lichtbron. De Zon is een ster: onze ster, dicht genoeg bij om ons gezicht te verwarmen. (De andere sterren van de nacht krijgen volgend jaar een eigen hoofdstuk.)
Definitie 26.2 (Planeet)
Een planeet is een grote, ronde wereld die om een ster reist en geen eigen licht maakt — we zien planeten, net als de Maan, door het zonlicht dat ze terugsturen. De Aarde is een planeet.
Definitie 26.3 (Het zonnestelsel)
Het zonnestelsel is de Zon samen met alles wat om haar heen reist: de acht planeten — op volgorde: Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus — plus hun manen en een menigte kleinere rotsen en ijsballen.
Propositie 26.4 (De gewoonten van de planeten)
De planeten houden er nette gewoonten op na: elk reist om de Zon over zijn eigen bijna cirkelvormige weg, ze draaien allemaal dezelfde kant op, en al die wegen liggen bijna in één plat vlak — als ringen getekend op één tafelblad. En hoe verder de weg van een planeet van de Zon ligt, hoe langer één ronde duurt: Mercurius doet er dagen over, de Aarde één jaar, het verre Neptunus jaar.
Voorbeeld 26.5 (Rotsplaneten en gasreuzen)
De vier binnenste planeten — Mercurius, Venus, Aarde, Mars — zijn ballen van gesteente, klein en vast: werelden waarop je zou kunnen staan. De vier buitenste — Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus — zijn de reuzen: enorme ballen die vooral uit dik gas bestaan, zonder enige grond om op te staan. Jupiter, de grootste, zou meer dan duizend Aardes kunnen opslokken; Saturnus draagt zijn beroemde glanzende ringen — ontelbare stukjes ijs die als een menigte piepkleine manen om hem heen cirkelen.
Voorbeeld 26.6 (Manen zijn geen planeten)
Onze Maan cirkelt om de Aarde, niet rechtstreeks om de Zon — dus is ze geen planeet maar een maan, een metgezel van een planeet. Andere planeten hebben hun eigen manen: Mars heeft er twee kleine, Jupiter en Saturnus elk tientallen. Een maan hoort bij haar planeet; de planeet hoort bij de Zon.
26.2 Hoe ver is ver
Methode 26.7 (Een schaalmodel van het zonnestelsel)
De afstanden tussen planeten zijn enorm — miljoenen kilometers. Om ze te voelen, bouw je in een park een schaalmodel van het zonnestelsel, waarbij je elke grootte en elke afstand met dezelfde factor verkleint:
- laat de Zon een voetbal zijn die bij het hek ligt;
- dan is de Aarde een peperkorrel — en om haar eerlijk neer te leggen, loop je ongeveer grote stappen van de voetbal vandaan;
- Mercurius, een speldenknop, staat ongeveer stappen van de voetbal; Jupiter, een knikker, ongeveer stappen; Neptunus, een klein kraaltje, ongeveer stappen — bijna een kilometer verderop!
Loop het uit, en voel wat geen tekening laat zien: het zonnestelsel is bijna helemaal lege ruimte, met piepkleine werelden heel ver uit elkaar. In dit model staat één grote stap voor ongeveer vijf miljoen kilometer echte ruimte.
Voorbeeld 26.8 (De dwalers aan onze hemel)
Venus is vaak de eerste “ster” van de avond, laaiend in het westen na zonsondergang — zo helder omdat ze onze naaste buur is, gehuld in witte wolken die het zonlicht rijkelijk terugsturen. Mars gloeit zwak oranje; Jupiter en Saturnus schijnen rustig en helder. Volg er een paar weken lang een tegen de vaste sterren: hij dwaalt weg — precies het dwalen dat planeten hun oude naam gaf.
Opmerking 26.9 (Een oud plaatje, hertekend)
Het grootste deel van de geschiedenis zetten mensen de Aarde in het midden van alles, met Zon, Maan en planeten die om ons heen cirkelden. Zorgvuldige waarnemers van de dwalers merkten dat dat plaatje kraakte — planeten dwalen soms een tijdje achteruit, moeilijk te verklaren met de Aarde op de troon in het midden. Het zonsgerichte plaatje dat je zojuist hebt geleerd, verklaarde die dwaaltochten eenvoudig, en het hoort bij de gedurfdste ideeën die mensen ooit hebben aanvaard: ons thuis is niet het middelpunt — het is de derde planeet vanaf de Zon.
26.3 Oefeningen
Oefening 26.1 ★
Wat is het verschil tussen een ster en een planeet? Wat is de Zon? En de Aarde?
Oefening 26.2 ★
Noem de acht planeten op volgorde vanaf de Zon. Welke is de onze?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.2.
Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus — de onze is de derde, de Aarde.
Oefening 26.3 ★
Welke planeten zijn klein en rotsachtig? Welke zijn de gasreuzen? Noem de allergrootste, en die met de beroemde ringen.
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.3.
Rotsachtig: Mercurius, Venus, Aarde, Mars. Reuzen: Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus. Grootste: Jupiter. De ringen: Saturnus.
Oefening 26.4 ★
Waarom telt de Maan niet mee bij de planeten? Waar cirkelt ze omheen?
Oefening 26.5 ★
Mercurius doet dagen over een ronde om de Zon, de Aarde , Neptunus jaar. Welke gewoonte van de planeten laten deze getallen zien?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.5.
Hoe verder de weg van de Zon, hoe langer de ronde: het nabije Mercurius raast er snel omheen, het verre Neptunus doet er mensenlevens over.
Oefening 26.6 ★
Wat speelt in het schaalmodel in het park de Zon, en hoeveel stappen verderop staat de Aarde? Waaruit bestaat het zonnestelsel qua ruimte bijna helemaal?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.6.
Een voetbal is de Zon; de Aarde (in het model een peperkorrel) staat ongeveer grote stappen verderop. Qua ruimte bestaat het zonnestelsel bijna helemaal uit lege ruimte.
Oefening 26.7 ★
Venus schittert schitterend, en toch is ze geen ster. Waar komt haar licht vandaan? (Een oude bekende geeft het antwoord: denk aan de Maan.)
Oefening 26.8 ★
Hoe kun je door een paar weken naar de hemel te kijken zien dat een helder lichtje een planeet is en geen ster?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.8.
Volg het een paar weken lang tegen de vaste fonkelingen: een planeet dwaalt er langzaam tussendoor, terwijl echte sterren hun plaats in de patronen houden.
Oefening 26.9 ★
In het parkmodel staat Jupiter op ongeveer stappen en de Aarde op ongeveer . Ruwweg hoeveel keer verder van de Zon staat Jupiter dan de Aarde?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.9.
: Jupiter staat ongeveer vijf keer verder van de Zon dan de Aarde.
Oefening 26.10 ★★
Een vriend tekent het zonnestelsel met alle acht planeten dicht opeengepakt rond de Zon, zoals de eerste tekening van dit hoofdstuk, en vraagt waarom sondes er jaren over doen om de buitenste planeten te bereiken. Zet hem recht met het schaalmodel in het park — waarover liegen bijna alle tekeningen van het zonnestelsel, en waarom moeten ze dat wel?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.10.
Bijna alle tekeningen liegen over de afstanden: op schaal getekend zou een bladzijde met de baan van Neptunus de planeten tot onzichtbare stipjes laten krimpen — dus persen tekenaars de banen samen om de werelden überhaupt te laten zien. In werkelijkheid — zoals het uitgelopen model laat zien — reizen de planeten door reusachtige leegte: zelfs licht en snelle sondes moeten honderden “stappen” niets oversteken, en dat kost jaren.
Oefening 26.11 ★★
Toen men geloofde dat de Aarde in het midden van alles stond, welk raadsel aan de hemel kraakte er tegen dat plaatje? Hoe loste het plaatsen van de Zon in het midden het raadsel op — en wat kostte het nieuwe portret ons aan trots?
Oplossing
Oplossing van Oefening 26.11.
De dwalers schuiven soms wekenlang achteruit langs de sterren — onhandig te verklaren als alles om een Aarde op de troon cirkelt. Met de Zon in het midden is dat achteruitdrijven eenvoudig een inhaalslag: de Aarde, op een snellere binnenweg, passeert een tragere buitenste planeet, die dan lijkt achteruit te glijden. De prijs: het midden opgeven — aanvaarden dat ons thuis planeet nummer drie is.