Verslag Vendelinusvergadering 12 mei 2012

Drie jarigen hebben ons getracteerd Jos, Jos (= Jos²) en Tony. Proficiat en bedankt.

Dan volgde een oproep om op woensdag 6 juni naar de terril van Waterschei te komen voor het laatste deel van een Venusovergang over de zon. Anders moeten we wachten tot het jaar 2117. We worden verwacht om 5 uur ’s morgens. Eclipsbrilletje is noodzakelijk. Je kunt een vroeg ontbijt krijgen, maar breng dan wel Guido op de hoogte (guido.gubbels@genk.be). Helpende handen bij op- en afbouw zijn steeds welkom.

Astronieuws

Volgens het Southwest research Institute is de atmosfeer van Titan jonger dan gedacht. Zoals we weten is Titan de enige maan in het zonnestelsel met een belangrijke atmosfeer, waarin voornamelijk N₂ en CH₄ voorkomen. De isotopensamenstelling in methaan en organische verbindingen, gevormd door de inwerking van UV-licht, geeft ons de tijd hoe lang methaan in de atmosfeer aanwezig is. Koofstof komt in twee stabiele isotopen voor: C-12 en C-13. Deze laatste gaat iets minder snel reacties aan. Dan is de relatieve hoeveelheid C-13 een maat voor de leeftijd van die atmosfeer. Nu blijkt dat die atmosfeer hooguit een milard jaar oud kan zijn, veel jonger dan Titan zelf.

Phoebe is vermoedelijk een overgebleven “bouwsteen” (planetesimaal) uit het tijdperk van planeetvorming in ons zonnestelsel. Uit resultaten bekomen met de Cassini blijkt dat Phoebe kenmerken van differentiatie vertoont: de kern bestaat uit relatief zwaar rotsachtig materiaal, terwijl de rest voornamelijk ijs is. Maar dan moet Phoebe bij haar ontstaan bolvormig en heet geweest zijn. Bovendien is de globale dichtheid van het maantje vergelijkbaar met die van Pluto, wat inhoudt dat het maantje vermoedelijk uit de Kuipergordel, voorbij de baan van Neptunus, afkomstig is. Phoebe loopt in retrograde zin rond Saturnus, wat betekent dat het een ingevangen object is.

Er zijn liefst 700 rode reuzen gevonden, net buiten het Melkwegstelsel die bewegen met snelheden tot enkele miljoenen km/h. Ze moeten als jonge ster uitgeworpen zijn omdat hun evolutie reeds het rode reuzenstadium heeft bereikt.

En het valt niet mee om een ster zulk een snelheid te bezorgen. Mogelijkheden hiervoor zijn: in een sterrenhoop beïnvloeden elkaar passerende sterren elkaar. Hierdoor kunnen sommige sterren, onder gunstige gravitationele invloed, uit de sterrenhoop geslingerd worden. Een tweede mogelijkheid is een supernova in een dubbelstersysteem, waarin een ster bij de explosie van de andere een enorme slag krijgt. Derde mogelijkheid is  als sterren nabij het melkwegcentrum door het zeer zware zwarte gat uit de melkweg worden geslingerd.

 Artistieke impressie van een zeer koele bruine dwerg

Bruine dwergen bezitten onvoldoende massa voor waterstoffusie (wel tijdelijk in het begin deuteriumfusie). Het zijn geen uit de kluiten gewassen planeten. Ze draaien (op enkele uitzonderingen na) niet rond een ster. Het zijn geen uitgedoofde sterren en ze komen zeer veel voor. Vraag: hoe zijn ze dan ontstaan?

Astronomen van de University of Western Ontario denken de oplossing gevonden te hebben. Indien de protoplanetaire schijf – bij het zeer prille ontstaan van een ster – voldoende snel ronddraait (spin heeft), kunnen materieklompen, zelfs meerdere, uitgeworpen worden. De computersimulatie hiervan staat in bovenstaande afbeelding. Deze klompen verdichten dan verder maar bezitten onvoldoende massa om waterstoffusie te starten = bruine dwerg.

Oceanografen en geografen  van de USGS en het Woods Hole Institute hebben alle water dat we vinden (en kennen) berekend. Het water in de oceanen, rivieren, zoet en zout water, ijs, ondergronds water, water in levende organisme... Maken we hiervan één waterbal, hoe groot (diameter) is dan die bal?

De diameter ervan bedraagt 1385 km, ongeveer een derde van die van de maan. En als we enkel het zoet water nemen? Dan houden we een bol van 160 km diameter over.

                                                                                                                                 Tony

Twee ontdekkingsreizen:

Willem Barentsz naar Nova Zembla en de Cassini-Huygens  naar Saturnus.

Over Nova Zembla had ik graag nog iets gezegd. Fijn dat Tony dat kaartje van het poolgebied ter beschikking had. Zo kon ik het kort houden.

Bij het intreden van de lichtstralen in de atmosfeer worden lichtstralen afgebogen zoals licht dat in water valt: bij inval verticaal op het watervlak  is er (haast) geen breking, bij schuine inval wel. ( Die breking heeft te maken met de dichtheid van het medium waar doorheen het licht reist. Die dichtheid bepaalt de snelheid van het licht: in dichter medium is licht iets langzamer dan in een vacuüm).

Als de zon schijnbaar met zijn onder rand op de horizon staat is ze in werkelijkheid (meetkundig/wiskundig) al volledig onder de horizon. Maar op 17 januari 1597 werd bij het Behouden Huys op Nova Zembla  het beeld van de zon ongeveer 10 X hoger gezien dan waar de zon in werkelijkheid onder de horizon stond.  Dus werd het verhaal van de Nova -Zemblareizigers afgedaan als “onmogelijk” Kepler zegt daarover:  Als ik op zo’n waarneming niet kan afgaan, kunnen we de hele scheepsnavigatie wel als onbetrouwbaar ter zijde schuiven” Hij geeft dan ( 1604, Optica) als oplossing dat je de atmosfeer als een buis moet zien die het licht gevangen kan houden, zoals bijvoorbeel in een cilindervormig glas invallend licht verschillende keren weerkaatst kan worden tegen de wand. Het beeld van de zon werd dus eerst gebroken en vervolgens aan de binnen kant van de de atmosfeer terug gekaatst. Refractie en reflectie achter elkaar. Komen we  ooit nog op terug.

In 1997 verrtrok de Cassini/Huygens, een ruimteschip, zo groot als een busje van 7 meter, vanaf Cape Canaveral voor een tocht van 7 jaar naar Saturnus. Om het zware object in de juiste koers te krijgen moest er gebruik gemaakt worden van de wetten van de zwaartekracht. Door eerst langs Venus te vliegen om door de baanbeweging van Venus een zetje te krijgen, dit trucje nog een tweede keer uit te halen en vervolgens langs de aarde heen te schieten kreeg de sonde zoveel snelheid toegevoegd, dat hij op weg naar Saturnus kon. Onderweg zou een zwaai om Jupiter nog een keer snelheid toevoegen. Die flyby's verhoogden de snelheid met respectievelijk 6, 7, 6, en 2 kilometer per sec. Als zo geen gebruik gemaakt was van de zwaartekracht van Venus (2x), aarde en Jupiter, had men voor de lancering een veel zwaardere draagraket moeten gebruiken. En die was er niet, die had men dan eerst moeten bouwen!

Met een snelheid van ruim 20 000 km per uur op weg naar de  planeet met de ringen, Saturnus. Het ruimtetuig kwam 1 juli 2004 bij Saturnus aan. Het stootte 25 december 2004 een kleinere sonde af, die alleen verder dook naar Titan, een maan van Saturnus. Het grote tuig zelf, de Cassini, (genoemd naar de geleerde die in 1675 een scheiding tussen de ringen ontdekte)  ging om Saturnus, zijn ringen en manen zijn banen beschrijven. Het kleinere broertje, de Huygens, (naar de Nederlander Christiaan Huygens, die in 1655 de maan Titan ontdekte)  daalde 14 januari 2005 zelfstandig op Titan.

Voordat de Cassini-Huygens op 1 juli 2004 bij Saturnus arriveerde vond de wonderbaarlijke passage plaats langs Phoebe op 11 juni 2004.  Phoebe's baan ligt op ongeveer 13 000 000 km van Satunus verwijderd, dat is 4 X zover weg als Japetus.

Phoebe, diameter 200 km, en Japetus, diameter 1471, km zijn de enige grote manen in het Saturnussysteem waarvan de banen niet in het equatoriale vlak liggen. Deze kenmerken zijn aanwijzingen dat de maan een gevangen planetoïde is, met een samenstelling die niet is veranderd sinds hun vorming in de buitenste regionen van het zonnestelsel.

Phoebe lijkt op de koolstofhoudende planetoïden, die chemisch zeer primitief zijn en waarschijnlijk bestaan uit de originele vaste stoffen die uit de zonnenevel zijn gecondenseerd. Ze zijn nooit voldoende verhit om van chemische samenstelling te veranderen. Als dit het geval is dan is Phoebe het eerste object dat van dichtbij genoeg is gefotografeerd om de vorm en oppervlakte te kunnen onderscheiden.  Dit is nu ( 2012) enigermate gecorrigeerd(?), zoals Tony opmerkte: "Objects like Phoebe are thought to have condensed very quickly. Hence, they represent building blocks of planets. They give scientists clues about what conditions were like around the time of the birth of planets and their moons."

Odyssee 2001 is een Science Fiction verhaal van Arthur Clarke dat eindigt op/in Japethus. Bowman, de hoofrol speler is overtroefd door HAL ( = IBM, dank je André) de computer die de controle over het ruimteschip over neemt. Je ziet op het plaatje de plek waar doorheen Bowman de eeuwigheid ingezogen wordt!! Zoek dat maar eens op

                                                                                                                                 Edy

De ontwikkeling van ons wereldbeeld

Hier geven we enkel een impressie van deze voordracht. In zijn totaliteit neemt die téveel plaats in.

Thales van Mileter (ca.625-545 v.C.) hield er een eenvoudig wereldbeeld op na. “Centraal bevindt zich de aarde, een platte schijf drijvend op water, de oerstof”. Wat veel belangrijker is zijn zijn opvattingen: Opvattingen moeten met argumenten gestaafd worden en de aarde, ook alles verder weg, heeft een gemeenschappelijke fysische basis en is onderworpen aan natuurlijke en niet aan bovennatuurlijke wetten.

We kennen allemaal Pythagoras  en Aristarchos van Samos (“de zon en de sterren staan stil; de aarde en de andere planeten draaien rond de zon”).

 Links Plato en rechts Aristoteles (De Atheense school, Rafaël, 1510)

Arsitoteles (384-322 v.C.) was een leerling van Plato. Volgens hem zijn de hemellichamen perfecte sferen, de goddelijke vorm. Het bovenmaanse is perfect en onveranderlijk; het ondermaanse tijdelijk en onderhevig aan veranderingen. Tevens was volgens Aristoteles het heelal eeuwig omdat een begin logisch niet verdedigbaar was.

Eratosthenes (276-195 v.C.) bepaalde op een eenvoudige maar ingenieuze methode bij benadering de omtrek van de aarde. Hipparchos (ca.160 v.C.) stelde een sterrencataloog samen en voerde samen met Appolonius van Perga de epicykeltheorie in. Zoals we weten beschrijven de buitenplaneten bij hun oppositie een lusbeweging aan de hemel en was dat niet te rijmen met de theorie van Aristoteles. Geen nood, zij hadden de oplossing! De planeet draait op een kleine cirkel (de epicykel) waarvan het middelpunt ligt op de deferent.

We maken een grote sprong en belanden bij Copernicus (1473-1543). In zijn De Revolutionibus Orbium Caelestium (1543) plaatste hij de zon in het midden van het zonnestelsel, maar bleven de planeetbanen perfect cirkelvormig.

In 1572 ontdekte Tycho Brahe (1546-1601) een “nieuwe ster” (supernova) waarvan geen parallax merkbaar was. Ze behoorde dus tot het bovenmaanse, wat duidelijk in tegenspraak was met de opvattingen van Aristoteles. Zijn waarnemingen van Mars zouden voor Kepler van vitaal belang zijn.

Johannes Kepler (1571-1630) trachtte met Tycho’s waarnemingen de baan van Mars te berekenen. Hij hield vast een cirkelbanen en niets klopte. In uiterste wanhoop nam hij zijn toevlucht tot ellipsbanen en de puzzelstukken vielen in elkaar. Kepler legde zich neer bij de feiten en niet bij de overlevering!

Toch even een belangrijke opmerking. In de pre-Copernicaanse tijd was de wetenschap van Aristoteles onvervalste wetenschap. En zij die binnen dit raamwerk opereerden , deden dit binnen een redelijk en herkenbaar wetenschappelijk project. Maar wat ontbrak was de wiskundige basis.

In 1687 publiceerde Newton (1643-1727) zijn Philosophiae Naturalis Principia Methematica met zijn bekende zwaartekrachtswet. Belangrijk is te beseffen dat eenzelfde principe verantwoordelijk is voor het vallen van een appel, voor het draaien van de maan rond de aarde en de planeten rond de zon. Sommigen gebruikten deze theorie om het universum als een zwitsers uurwerk te zien!

Een eerste ernstige aanval op dit laatste idee kwam van Henri Poincaré (854-1912). Hij toonde aan dat het zonnestelsel chaos insluit (via het zogenaamde drielichamenprobleem). Hij was een voorloper van de theorie van dynamische systemen. Volgens Poincaré mag je je nooit onderwerpen aan eender wat, behalve aan de feiten zelf.

In het begin van de 20^ste eeuw ontstaat een theorie die het allerkleinste beschrijft: de kwantummechanica. Gedaan was het met ons zwitsers uurwerk. De fysica was inherent statisch geworden. Het gaat om waarschijnlijkheden, niet om zekerheden. In diezelfde periode ontwikkelde Einstein (1879-1955) zijn speciale en zijn algemene relativiteitstheorie. Einstein legt het verband tussen de structuur van de ruimte en de aanwezige massa: massa vervormt de ruimte.

Einstein kon zich echter niet verzoenen met de kwantummechanica als volledige theorie (“God dobbelt niet”).

Nu werd het mogelijk mathematische heelalmodellen op te stellen door o.a. De Sitter (1872-1934), Friedman (1888-1925) en Lemaître (1894-1966)). En in 1929 bewijst Edwin Hubble (1889-1953) experimenteel dat het heelal uitzet. De Big Bangtheorie was geboren. Pittig detail: in 1927 publiceerde Lemaître een artikel in de Annales de la Société Scientifique de Bruxelles waarin hij tot dezelfde conclusie kwam als Hubble twee jaar later.

Tenslotte hebben we de laatste decennia een enorme sprong gemaakt: het heelal zet versneld uit, er is die donkere materie en –energie (misschien en niemand weet voorlopig wat dit is), we ontdekken massaal exoplaneten. Klopt dit, dan kennen we ongeveer 4% van het heelal!!

                                                                                                                                 Tony