AARDE EN ZON

Aarde en Zon

Alles aan de hemel lijkt steeds in beweging. Zon, maan, sterren en planeten komen ongeveer op het in Oosten, klimmen naar het Zuiden en gaan weer ongeveer onder in het Westen. Aan de Noordhemel zien we alle sterren rond de Poolster draaien.

Wat draait er nu: de Aarde of de Zon? Die vraag heeft veel wetenschappers bezig gehouden en heeft een belangrijke rol gespeeld in de ontwikkeling van de wetenschap.

En geloofden de Middeleeuwers echt dat de aarde plat was?

 

De Zon

In de zomer komt de Zon meer naar het Noorden op, in de winter meer naar het Zuiden. De twee gnomon-schaduwpatronen en de zonnewijzer laten zien dat:

  • De tijd van zonsopgang is verbonden met de richting
  • Daglengte (pijlcirkel) en het schaduwpatroon hangen af van seizoen en breedtegraad: hoe dichter bij de polen, hoe meer variatie door het jaar heen

De dagelijkse en jaarlijkse beweging van de Zon kunnen verklaard worden door:

  1. De Aarde draait dagelijks om de Zon (weinig serieus genomen)
  2. De Zon draait dagelijks om de Aarde en spiraalt op en neer door het jaar heen: Ptolemeus en Tycho
  3. De Aarde draait om haar as en rond de Zon in een jaar (met een scheve as): Copernicus

De sterren

Sterren laten dezelfde dagelijkse beweging zien als de Zon, maar een sterrendag is ongeveer 4 minuten korter dan een zonnedag. Dat wordt als volgt verklaard:

  1. Sterren draaien dagelijks om de Aarde (zonder op en neer te spiralen): Ptolemeus en Tycho
  2. Sterren hebben een vaste positie; hun beweging wordt verklaard doordat de Aarde om haar as draait en om de Zon in een jaar: Copernicus

Om Copernicus te bewijzen moest parallax van nabije sterren te worden aangetoond (Bessel deed dat als eerste in 1838), maar die is heel klein (de dichtstbijzijnde ster staat vier lichtjaar weg).

 

Drie modellen

Uiteindelijk spelen in de 16e tot ± de18e eeuw drie modellen een rol:

  1. Ptolemeus had veel wiskunde nodig om zijn berekeningen kloppend te krijgen. Zijn model werkt wiskundig behoorlijk goed en de plaats van alle bekende planeten kon goed worden voorspeld. Wel moest hij epicykels, excenters en equanten gebruiken.
  2. Copernicus zette de Zon in het midden, gedeeltelijk om de cirkel te redden, maar ook hij had aanpassingen nodig: de aarde maakt vier bewegingen.
  3. Tycho kwam met een compromis: een onbeweeglijke aarde, maar de planeten draaien om de Zon. Er zijn ook semi-Tychoniaanse modellen in omloop, waar niet alle planeten om de Zon draaien.

herfstevening

midzomer

LINKS en downloads:

  1. Voor wie zelf een sterrenkaart wil maken (gebruik hiervoor stevig papier of plak het op karton): download hier de SCIENCE sterrenkaart
  2. Over Erathosthenes
  3. Het idee van de Platte Aarde in Wikipedia
  4. Leert de Bijbel een platte aarde?
  5. Een artikel uit WEET over de platte aarde
  6. Ga naar Sun and Moon scope
  7. Download stellarium (freeware planetarium progamma)
  8. Sites van de NASA: www.jpl.nasa.gov en www.nasa.gov.
  9. De Europese ruimtevaart organisatie: ESA
  10. Een uitgebreide BBC-site over space science
  11. Een theorie (met animaties) over de Star of Bethlehem
  12. Over het geocentrische en het heliocentrische model
  13. Over de slinger van Foucault in Nijmegen
  14. Wikipedia over parallax

De drie modellen in beeld: van links naar rechts Ptolemeus, Copernicus en Tycho

Hierboven links zie je een animatie van de retrograde beweging van de planeten.

Daarnaast vind je hoe die bij Copernicus kan worden verklaard.

Onder is in twee tekeningen weergegeven hoe dit bij Ptolemeus wordt verklaard:

Links het systeem met deferent (de grote cirkel), de epicykel (A). Het centrum van de deferent ligt net buiten het midden: de blauwe stip is de Aarde, B is de equant.Rechts is getekend hoe de planeten volgens dit systeem bewegen.

Argumenten in het debat tussen de drie modellen

Er zijn heel wat argumenten naar voren gebracht:

  1. De snelheidsargumenten waren in die tijd heel belangrijk. De hoogste snelheid die je zelf kon bereiken, was op de rug van een paard of in een rijtuig - en die snelheid voelde je altijd. Een veel hogere snelheid was moeiljk voor te stellen. zeker niet zonder schade en zonder dat je die voelde.
  2. Een draaiende aarde moet effect hebben op de wind (en dat is ook zo: het Coriolis-effect, maar dat is anders dan toen gedacht), op vliegende vogels en stenen die van een toren vallen.
  3. De Aarde leek het centrum van de schepping te zijn en men meende dat de Bijbel zei dat de Aarde stil staat.
  4. Als de Aarde om de Zon draait, zou bij sommige sterren een parallax meetbaar moeten zijn.
  5. Venus vertoont een ongeveer gelijkblijvende helderheid - later werden de fasen ontdekt (zie Hemel).
  6. Hoe minder verschillende bewegingen en hoe minder gecompliceerd het model, hoe beter.
  7. De slinger van Foucault (klik hier voor een kleine demo en hier voor een Engelstalige).
  8. Andere planeten hebben ook manen (zoals Galilei vanaf 1609 met de telescoop ontdekte).

Kepler

Deze Hij was erg goed in wiskunde. Hij gebruikte de nauwkeurige waarnemingen van Tycho, maar kon zijn berekeningen niet kloppend krijgen zolang hij uitging van cirkelbewegingen van de planeten. Deze cirkels werden door de Grieken verondersteld vanuit de gedachte dat alles in het bovenmaanse in perfecte (goddelijke) cirkels bewoog. Hij concludeerde dat de planeten in ellipsen om de Zon draaiden en stelde drie belangrijke wetten voor (waar Newton op voort borduurde). Vanwege zijn capituleren voor de waarnemingen wordt hij beschouwd als een van de grondleggers van de moderne wetenschap.

 

Newton

Zijn bijdrage aan de discussie lijkt bijna doorslaggevend. Twee van zijn wetten zijn essentieel:

  1. Planeten draaien om de Zon vanwege de wet van de zwaartekracht, de Zon is het zwaarst. Diezelfde kracht werkt ook op Aarde en zorgt dat wij niet van de Aarde vallen.
  2. Je merkt de (hoge) snelheden niet vanwege de wet van de traagheid: niets verandert van snelheid zolang er geen nieuwe kracht op werkt. Dit ervaren we in een vliegtuig dat over de oceaan vliegt met een constante snelheid van 900 km/uur.

De planeten

Deze dwaalsterren vertonen een retrograde beweging tegen de achtergrond van de 'vaste' sterren (zie animatie hiernaast). Dit kan als volgt worden verklaard:

  1. Planeten bewegen rond een denkbeeldig punt dat rond de aarde draait: epicycels in het model van Ptolemeus
  2. Planeten cirkelen rond de Zon: modellen van Tycho en Copernicus

De ongeveer gelijkblijvende helderheid van Venus onder-steunde Ptolemeus totdat Galilei fasen bij Venus waarnam (foto's hieronder), die alleen verklaard kunnen worden door aan te nemen dat Venus om de Zon draait (zie illustratie onder).

 

KEPLER-SCIENCE