Onze plaats in de ruimte

Kijk op een heldere nacht omhoog en elke ster die je met eigen ogen kunt zien, behoort tot één sterrenstelsel, de Melkweg. Je staat op een draaiende rotsbal, die om één gewone ster tussen miljarden sterren cirkelt. Deze les laat zien waar dat precies is.

Elke ster die je met eigen ogen kunt zien, behoort tot de Melkweg.

Kijk.

Ga buiten staan op een heldere nacht. De grond onder je voeten is een deel van een rotsachtige bal 12.742 km breed. Die bal, de Aarde, draait één keer per dag en raast om een ster, de Zon, één keer per jaar.

De Zon is zo groot dat er ongeveer 1,3 miljoen Aarden in zouden passen. Het is zo zwaar dat het bijna alle massa van alles wat er omheen draait vasthoudt: planeten, manen, dwergplaneten, asteroïden en kometen. De Zon en alles wat door haar zwaartekracht wordt vastgehouden vormen samen het zonnestelsel.

In de bovenstaande afbeelding is de gele stip in het midden de Zon. Druk op Play en kijk hoe de planeten bewegen. Hoe dichter een planeet bij de zon staat, hoe sneller hij om zijn as draait:

• Kwik duurt 88 dagen.
• Aarde Het duurt een jaar.
• Neptunus, de verste planeet, doet er bijna 165 jaar over.

Ons zonnestelsel is een van de miljarden sterrenstelsels in een enorme spiraal van sterren genaamd de Melkweg. De Melkweg. Op een zeer donkere nacht kun je het zien als een zwakke band van licht over de hemel. Elke ster die je met eigen ogen kunt zien, behoort ertoe.

Begrijp je?

De afstanden in de ruimte zijn zo groot dat kilometers onhandig worden, dus astronomen gebruiken grotere linialen.

The astronomical unit (au) is ongeveer de gemiddelde afstand tussen de Aarde en de Zon. Sinds 2012 heeft het een exacte waarde: 149.597.870.700 meter, ongeveer 149,6 miljoen km. Hiermee wordt het zonnestelsel gemakkelijk in beeld te brengen:

Wereld	Gemiddelde afstand tot de zon
Kwik	0,39 au
Aarde	1,00 au
Jupiter	5.2 of
Neptunus	30.1 au

Lichttijd is de tijd die licht nodig heeft om een afstand af te leggen. Licht beweegt met 299.792 km per seconde, dus:

Tijd = afstand ÷ lichtsnelheid

Voor 1 au: 149.597.871 km ÷ 299.792 km/s ≈ 499 s, ofwel 8 minuten en 19 seconden. Als je naar de zon kijkt (nooit direct, het beschadigt je ogen), zie je licht dat ongeveer acht minuten geleden is vertrokken. Het zonlicht heeft meer dan vier uur nodig om Neptunus te bereiken.

Het lichtjaar Een jaar is de afstand die het licht in één jaar aflegt: ongeveer 9,46 biljoen km ofwel 63.241 au. De dichtstbijzijnde ster na de zon, Proxima Centauri, ligt op ongeveer 4,2 lichtjaar afstand. De Melkweg is ongeveer 100.000 lichtjaar in doorsnede.

Meester

Vroeger werd de au gemeten: hij werd gedefinieerd door de Gaussiaanse zwaartekrachtconstante, dus zijn lengte in meters was een grootheid die astronomen moesten bepalen. De radarafstanden van Venus en de ruimtevaartuigen die haar volgden aan het eind van de twintigste eeuw beperkten deze afstand tot een paar meter. In 2012 heeft de Internationale Astronomische Unie het een vast getal gemaakt (Resolutie B2), zodat de au nu gewoon een eenheid is, zoals de meter.

Wat we vandaag de dag heel precies meten is de zwaartekrachtparameter van de Zon, GM☉ = 1.32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², uit de bewegingen van planeten en ruimtevaartuigen. Het product G × M is veel beter bekend dan alleen G of M, omdat G een van de minst precies bekende constanten in de natuurkunde is. Daarom werkt de baanmechanica met μ = GM, zoals je in het Navigator pad zult zien.

Twee praktische gevolgen:

1. De afstand van de aarde is niet constant. De baan van de aarde heeft een excentriciteit van ongeveer 0,0167, dus haar afstand tot de zon varieert van ongeveer 147,1 miljoen km (begin januari, perihelium) tot 152,1 miljoen km (begin juli, aphelium). De seizoenen worden hier niet door veroorzaakt: januari is winter op het noordelijk halfrond. De werkelijke oorzaak wordt behandeld in de les over de seizoenen.
2. Lichttijd is een echte technische limiet. Een radiocommando naar een rover op Mars duurt tussen de 3 en 22 minuten, afhankelijk van waar beide planeten zich in hun baan bevinden. Ruimtevaartuigen ver weg moeten in staat zijn om zelfstandig te handelen.