Aarde, zon en maan

Waarom dit ertoe doet

De eindtermen vragen dat leerlingen kunnen tonen hoe de aarde om haar eigen as draait, welk gevolg dat heeft voor het dag- en nachtritme, en hoe aarde, zon en maan ten opzichte van elkaar bewegen 1. Het is ook het domein met de hardnekkigste misvattingen, zelfs bij volwassenen: dat het zomer is omdat de aarde dichter bij de zon staat, of dat de maanfasen komen door de schaduw van de aarde. Beide zijn fout. Leer deze les dus heel nauwkeurig.

Dag en nacht: de aarde draait om haar as

De aarde draait om een denkbeeldige as die door de noordpool en de zuidpool loopt 2. Eén volledige draaiing duurt ongeveer 24 uur (een etmaal). De aarde draait van west naar oost: van boven de noordpool gezien tegen de klok in 3.

Op elk moment wordt de helft van de aarde door de zon beschenen: daar is het dag. Op de andere helft is het nacht 4. Doordat de aarde draait, schuift elke plaats op aarde om beurten door de verlichte en de donkere helft.

Vanop aarde lijkt het alsof de zon beweegt: 's morgens komt ze op in de buurt van het oosten, rond het middaguur bereikt ze haar hoogste punt in het zuiden, en 's avonds gaat ze onder in het westen. In werkelijkheid is het niet de zon die beweegt, maar de aarde die om haar as draait 2.

Een jaar: de aarde draait rond de zon

Naast de draaiing om haar as beschrijft de aarde elk jaar één omloop rond de zon 5. Een omloop duurt ongeveer 365¼ dagen; een kalenderjaar van 365 dagen is ongeveer 6 uur te kort, en daarom is er (bijna) om de vier jaar een schrikkeljaar met 366 dagen 6. De gemiddelde afstand tussen aarde en zon bedraagt ongeveer 150 miljoen km (149,6 miljoen km) 5.

De seizoenen: door de schuine aardas

De seizoenen worden veroorzaakt door de scheve stand van de draaiingsas van de aarde. Die as staat niet loodrecht op het vlak van de omloopbaan, maar wijkt er ongeveer 23 graden van af 5. De as wijst het hele jaar in dezelfde richting in de ruimte (naar de Poolster) 5. Daardoor is nu eens het noordelijk, dan weer het zuidelijk halfrond naar de zon toe gekanteld 7.

• Zomer op het noordelijk halfrond (juni): de noordpool is naar de zon gekanteld. De zon staat middags hoog aan de hemel en de dagen zijn lang. Hoe hoger de zon, hoe loodrechter de zonnestralen invallen en hoe meer energie per vierkante meter de grond ontvangt. Samen met de lange dagen geeft dat warm weer 5.
• Winter op het noordelijk halfrond (december): de noordpool wijst van de zon af. De zon blijft laag, de stralen vallen schuin in en verdelen hun energie over een groter oppervlak, en de dagen zijn kort 5.
• In lente en herfst ontvangen beide halfronden ongeveer evenveel zonnestraling. Rond 21 maart en 23 september duren dag en nacht even lang (de equinoxen of dag-en-nachteveningen). Rond 21 juni en 22 december is de invloed van de scheve as het grootst (de zonnewenden) 5.
• Op het zuidelijk halfrond zijn de seizoenen omgekeerd: als het in België zomer is, is het in Australië winter 5,7.

De maan en de maanfasen

De maan draait rond de aarde op een gemiddelde afstand van ongeveer 384 400 km 9. De maan geeft zelf geen licht: ze wordt, net als de aarde, beschenen door de zon 10. Altijd is één helft van de maan verlicht 4. Doordat de maan rond de aarde draait, zien wij die verlichte helft telkens vanuit een andere hoek: dat zijn de maanfasen of schijngestalten 10.

De volgorde van de fasen is 4:

1. Nieuwe maan: de maan staat tussen aarde en zon; we kijken tegen de donkere kant aan en zien (bijna) niets.
2. Wassende sikkel: een smal verlicht randje aan de rechterkant.
3. Eerste kwartier: de rechterhelft is verlicht; je ziet de maan 's avonds in het zuiden 10.
4. Wassende maan: meer dan de helft verlicht.
5. Volle maan: de maan staat tegenover de zon; we zien de volledig verlichte kant. De volle maan komt op rond zonsondergang 4.
6. Afnemende maan.
7. Laatste kwartier: de linkerhelft is verlicht, ongeveer een week na volle maan 10.
8. Afnemende sikkel, en dan opnieuw nieuwe maan.

De hele cyclus van nieuwe maan tot nieuwe maan duurt ongeveer 29,5 dagen; één omloop rond de aarde duurt ongeveer 27,3 dagen 4. De maan keert ons altijd dezelfde kant toe, omdat ze in dezelfde tijd één keer om haar as draait als één keer rond de aarde 4.

Het zonnestelsel

De zon is een ster: een grote bol van heet gas, vooral waterstof en helium, waarin kernfusie plaatsvindt 12. Haar licht doet ruim acht minuten over de afstand tot de aarde 12. Rond de zon draaien acht planeten, van binnen naar buiten 13:

Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus.

• De vier binnenste planeten (Mercurius, Venus, Aarde, Mars) zijn relatief kleine rotsplaneten met een oppervlak van vast gesteente 14; de vier buitenste zijn reuzenplaneten zonder vast oppervlak.
• Pluto werd in 2006 door de Internationale Astronomische Unie heringedeeld als dwergplaneet 13.
• Een maan is een hemellichaam dat rond een planeet draait; de aarde heeft er één 9.

Samengevat

• De aarde draait in ongeveer 24 uur om haar as (van west naar oost): dag en nacht. De zon lijkt op te komen in het oosten, staat middags in het zuiden en gaat onder in het westen.
• De aarde draait in ongeveer 365¼ dagen rond de zon.
• De seizoenen komen door de schuine aardas (ongeveer 23°), niet door de afstand tot de zon. Zomer: zon hoog, stralen loodrechter, lange dagen. Op het zuidelijk halfrond zijn de seizoenen omgekeerd.
• De maan geeft geen licht maar weerkaatst zonlicht. De maanfasen (nieuwe maan, eerste kwartier, volle maan, laatste kwartier) ontstaan doordat we de verlichte helft vanuit een andere hoek zien; de cyclus duurt ongeveer 29,5 dagen.
• Het zonnestelsel heeft acht planeten: Mercurius, Venus, Aarde, Mars, Jupiter, Saturnus, Uranus, Neptunus. Pluto is sinds 2006 een dwergplaneet.