Heelal en Aarde
Naar Startpagina

Hoe kun je kenmerken van hemellichamen afleiden vanaf de aarde ?

Alle hemellichamen zenden elektromagnetische golven uit. Door deze golven te onderzoeken leren we hemellichamen kennen. Eén van de belangrijkste eigenschappen van golven is de golflengte. De golflengte is de afstand tussen twee opeenvolgende golftoppen/golfdalen of is de afstand van 1 golfdal en 1 golftop samen (= 1cyclus).

 

We kunnen de verschillende elektromagnetische (e.m.-) golven indelen naar hun golflengte :

  • De golven met grote golflengten (> 10-1 m) zoals de radiogolven (lange, midden en korte).
  • De golven met kleine golflengten (10-6 m tot 10-1 m) zoals de warmtegolven (microgolf en infrarood).
  • De golven met zeer kleine golflengten (< 10-6 m) zoals zichtbaar licht, radioactieve straling (röntgen, gamma), kosmische straling.

Violet 380 - 420 nm, Blauw-violet 420 - 450 nm, Blauw 450 - 480 nm, Blauw-groen 480 - 510 nm, Groen 510 - 550 nm, Geel-groen 550 - 570 nm, Geel 570 - 590 nm, Oranje 590 - 600 nm, Oranje-rood 600 - 630 nm, Rood 630 - 750 nm

E.m.-golven kunnen op voorwerpen weerkaatsen (= reflectie), erdoor gaan (bij doorschijnende voorwerpen : met breking) of erdoor geabsorbeerd (opgeslorpt) worden

Het grootste gedeelte van de straling wordt tegengehouden door de dampkring (hoofdzakelijk wordt enkel het zichtbaar licht doorgelaten). Opvallend worden enkele discontinue golflengten doorgelaten. Men noemt dit stralingsvensters.

De voornaamste toestellen om stralen (golven) waar te nemen zijn optische telescopen en radiotelescopen.

De optische telescopen worden onderverdeeld in spiegel- en lenzentelescopen (sterrenkijkers)
De spiegeltelescoop is de opvolger van de sterrenkijker. De sterrenkijkers hadden/hebben namelijk enkele belangrijke nadelen :
  • de lenzen waren gemaakt van glas en glas is moeilijk homogeen te krijgen.
  • de lengte van het toestel (15 x de diameter van het objectief).
  • verlies van licht door absorptie. Licht dat invalt op een voorwerp (de aarde) kan drie dingen doen :

    lenzentelescoop

    spiegeltelescoop


Daarom is men bij de moderne optische telescoop gaan werken met spiegels (holle -) in plaats van met lenzen :

  • spiegels kunnen gemakkelijk gegoten worden
  • de homogeniteit is van minder belang (aberratie heeft hier minder invloed)

Het gebruik van de optische telescoop hier op aarde heeft echter nog enkele nadelen :

  • Storing door stadsverlichting (lichtvervuiling of stoorlicht).
  • Opslorping door de dampkring.
  • Men moet 's nachts kijken.

Telescoop op Hawaï

VLT of Vert Large Telescope

Om het nadeel van de dampkring (en het stoorlicht) op te heffen, gaat men soms telescopen in gebergten plaatsen.


Het effect van lichtvervuiling

Meestal kijkt men niet door de telescoop maar neemt men foto's. Het voordeel hiervan is dat een foto lichtgevoeliger is dan het oog en dat foto's meer gelegenheid bieden tot nauwkeurigere studie.

Naast fotografie doet men ook aan fotometrie. Door licht op een prisma te laten invallen zal het ontbonden worden in zijn samenstellende kleuren. Uit het kleurenspectrum kan als het ware een vingerafdruk van het bestudeerde hemellichaam worden gemaakt. Zo kan men uit de kleuren ook eigenschappen als temperatuur, druk e.d. afleiden.

Uit het Doppler-effect (verschuiving in het kleurenspectrum = verandering van de golflengten) kan heel wat geleerd worden over de bewegingen die de hemellichamen uitvoeren. (De golven volgen elkaar sneller op in de richting van de beweging van de golfbron dus de frequentie stijgt of de golflengte wordt kleiner dus we krijgen een verschuiving in het kleurenspectrum, de zogenaamde roodverschuiving.)

Voor elke andere golflengte heeft een glas een andere brekingsindex. Bij breking door een glazen prisma van zonlicht dat uit meerdere kleuren bestaat treedt dan kleurspreiding op. We zien dan een kleurenspectrum. De deviatie (richtingsverandering) bij breking is dus afhankelijk van de golflengte.

 

Het Doppler-effect
Het Doppler-effect kunnen we waarnemen als objecten, die golven uitzenden (licht, geluid, ...), ons naderen of zich van ons verwijderen. Door die beweging wordt de golf samengedrukt of uitgetrokken. Bij licht betekent een verandering in golflengte een verandering in kleur. Een kortere golflengte (samengedrukte golf) betekent meer naar het blauwe (naar links) in het spectrum, een langere golflengte (uitgetrokken golf) meer naar het rode (naar rechts).

 

 

Het dopplereffect anders :
In situatie A beweegt de golfbron niet, in situatie B beweegt de golfbron naar rechts
de golven worden in geval B in de richting van de nadering van de bron samengeperst; de golflente neemt dan af, terwijl in tegenovergestelde richting de golflengte toeneemt

 

De roodverschuiving
Het licht van sterren en sterrenstelsels wordt ook beïnvloed door het Doppler-effect. Dankzij de atomaire emissie kan men dit Doppler-effect nauwkeurig bepalen: men kan de golflengte van de absorptie of emissie meten, en die vergelijken met de gekende waarden uit metingen op aarde. Aangezien de meeste sterrenstelsels zich van ons verwijderen, vertonen ze een Doppler-effect naar de rode kant van het spectrum toe. Vandaar dat in de kosmologie vaak wordt gesproken van roodverschuiving.
Naast zichtbaar licht zenden hemellichamen ook radiogolven uit. Enkel de radiogolven tussen 1 cm en 20 m kunnen door de dampkring. Men noemt dit het radiovenster.Om deze waar te nemen gebruikt men radiotelescopen.
Er bestaan grote radiotelescopen (diameter 76 m - 305 m) maar men maakt ook gebruik van kleinere maar meerdere die samen evenveel aankunnen als hun grote broers.(een batterij)
Door de grote afstanden in de ruimte heeft men een andere afstandseenheid als maat genomen, namelijk het lichtjaar. Een lichtjaar is de afstand die het licht aflegt in 1 jaar (de snelheid van het licht bedraagt 300 000 km/s) Zo kan het zijn dat licht van een ster ons pas na miljoenen jaren bereikt, zodat als het licht hier is, de ster al niet meer kan bestaan. Men spreekt ook van een lichtseconde en een lichtminuut.

De dichtste sterren :

Alpha Centauri: afstand 4.24 lichtjaar
Barnard's Star: afstand 5.9 lichtjaar
Wolf 359: afstand 7.6 lichtjaar.
Lalande 21185: afstand 8.1 lichtjaar
Sirius A: afstand 8.6 lichtjaar.
Sirius B: afstand 8.6 lichtjaar.

Waarnemingen door ruimtetuigen

Om de nadelen van de dampkring op te heffen, is men gebruik gaan maken van bemande of onbemande ruimtetuigen buiten de dampkring.(ruimtependel = SPACE SHUTTLE, permanent ruimtelaboratorium (Russen : ruimtestation MIR, Internationaal : ruimtstation alpha of het ISS), ESA-draagraketten, satellieten; IRAS-satelliet (infra-rood),IUE-satelliet (UV), Hubble-telescoop (zichtbaar licht) enz ...

 

 

 
Soorten satellieten :

Geostationaire : vliegen op een hoogte van 36 000 km boven de evenaar en gaan 1 keer per etmaal rond de aarde. Ze behouden vanaf de aarde gezien een vaste plaats. Voorbeelden : METEOSAT (weersatelliet), GORIZONT (communicatie).
Niet-geostationaire : vliegen dichter tegen de aarde en volbrengen meerdere omlopen per etmaal. Hun banen lopen veelal over de polen, daarom noemt men ze ook polaire satellieten. Voorbeelden : NOAA (weer), navigatiesatellieten *, LANDSAT (studie van het aardoppervlak).
De navigatiesatellieten zullen in de toekomst een belangrijke rol spelen in het zogenaamd wereld-plaats-bepaling-systeem of GPS (global positioning system). Men gaat dus gebruik maken van satellieten om zijn plaats te bepalen op aarde.

 

TOP