Zonnestelsel

Ons zonnestelsel is het planetenstelsel waar onze Aarde deel van uitmaakt.  Het bestaat uit de Zon en alle hemellichamen die door de zwaartekracht aan de Zon gebonden zijn.  Acht van die hemellichamen noemen we planeten.

Verschillende gebieden

We kunnen binnen ons zonnestelsel verschillende gebieden onderscheiden.  Dichtbij de Zon bevinden zich vier rotsachtige planeten: Mercurius, Venus, onze Aarde en Mars.  Mercurius en Venus bevinden zich tussen de Aarde en de Zon.  We noemen ze daarom “binnenplaneten”. Een volgend gebied ligt voorbij Mars.  Daar bevindt zich een gordel van planetoïden: materiebrokken van steen, ijs en stof.  Daarna komen vier grote planeten (Jupiter, Saturnus, Uranus en Neptunus).  Astronomen noemen deze vier “gasreuzen” omdat ze niet over een vast oppervlak beschikken.  Achter Neptunus, in de buitengebieden van ons zonnestelsel, bevindt zich de “Kuipergordel” (genoemd naar de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper): een gebied van ijsachtige objecten waarvan men vermoedt dat de meeste tussen de 100 m en 1.000 km groot zijn. En tenslotte zou er zich achter de Kuipergordel in de alleruiterste regionen van ons zonnestelsel nog een gordel bevinden met meer dan 10.000 miljard kometen die een diameter hebben van enkele meters tot meerdere tientallen kilometers: de Oortwolk.  Het bestaan van de Oortwolk (genoemd naar de Nederlandse astronoom Jan Hendrik Oort) is louter hypothetisch en geeft onder andere een verklaring voor de afkomst van de kometen die wij op Aarde regelmatig  aan de hemel zien verschijnen.


Alles draait

Binnen ons zonnestelsel draaien alle planeten en andere hemellichamen in banen rond de Zon. De planeten draaien in een plat vlak, een soort platte schijf.  Eén hemellichaam , Pluto, werd tot in 2006 ook onder de planeten gerangschikt.  Pluto beweegt zich evenwel niet in dat platte vlak en vormt dus een uitzondering.  Onder andere daarom wordt Pluto tegenwoordig een dwergplaneet genoemd. Maar dit blijft in de astronomische wereld nog steeds een punt van discussie.
Ook ons zonnestelsel zelf is voortdurend in beweging.  Het legt een vaste baan af doorheen de Melkweg.  Onze zon bevindt zich op een afstand van ongeveer 30.000 lichtjaar van het centrum van de Melkweg en draait daar rond aan een snelheid van 782.460 km/uur.

Het ontstaan

Astronomen vermoeden dat ons zonnestelsel ongeveer 4,6 miljard jaar geleden ontstond.  Onze Zon zou toen zijn geboren in een interstellaire gaswolk.  Die gaswolk wordt ook een zonnenevel genoemd.  Ze begon om een nog onbekende reden en door haar eigen gewicht ineen te krimpen en steeds sneller rond te draaien.  Dit nam ongeveer 100.000 jaar in beslag.  De ineenstorting van de gaswolk zorgde voor een enorme hitte.  Daardoor ontstond een kleine ster die een groot deel van de haar omringende gaswolk opzoog.  Zo groeide onze Zon uit tot een volwaardige ster. Het overgebleven gas (astronomen noemen dat de accretieschijf) begon daarna af te koelen en te stollen tot stukken ijs, steen en metaal.  Die brokstukken botsten tegen mekaar en werden steeds groter omdat ze aan mekaar vast begonnen te klitten. De steeds groeiende brokken slorpten uiteindelijk bijna alle overgebleven materiaal op, op enkele planetoïden en meteoren na.  Sommige brokken, “protoplaneten” genaamd, waren groot genoeg om zelf ook zo goed als alle restjes gas op te zuigen.  Ongeveer een miljoen jaar na het ontstaan van de eerste brokken begon onze Zon een sterke straling te produceren.  Die straling kennen we vandaag nog steeds als “zonnewind”.  Hij blies de gasmantel rond bijna alle protoplaneten weg en die kregen daarna geleidelijk een stabiele baan rond de Zon.  De laatste grote botsingen tussen protoplaneten en ander overgebleven materiaal zorgden tenslotte voor de vorming van de planeten en manen zoals we die vandaag kennen.

Afstanden

Afstanden in ons zonnestelsel zijn naar menselijke begrippen enorm en worden vaak uitgedrukt in astronomische eenheden (afgekort: AE).  Een astronomische eenheid is een afstandsmaat die ongeveer 150 miljoen kilometer bedraagt: de gemiddelde afstand tussen onze Aarde en de Zon.  De Aarde staat dus gemiddeld op 1 AE van de Zon, Mercurius op 0,40 AE, Venus op 0,70 AE, Mars op 1,50 AE, Jupiter op 5,20 AE, Saturnus op 9,50 AE, Uranus op 19 AE en Neptunus op 30 AE.

Diameters en afstanden in ons zonnestelsel worden pas echt duidelijk wanneer we ze omzetten naar menselijke verhoudingen.
Laten we een denkbeeldige reis maken door ons zonnestelsel “op mensenmaat”.  Neem er Google Maps even bij en je kan onze trip makkelijk volgen.  We beginnen aan het Achelse Michielsplein waar een gloeiend hete bol met een diameter van 14 meter (onze Zon) vlak langs de fontein ligt.  We vertrekken zuidwaarts en komen aan bij Mercurius, een bolletje van 5 cm, dat zich 580 meter verder op de Thomas Watsonlaan bevindt, ongeveer ter hoogte van dierenspeciaalzaak Klein Amerika.  Venus ligt aan dezelfde Thomas Watsonlaan, bij Sierbeton Claes , op 1,1 km, en heeft een doorsnede van 7 cm.  Om de Aarde te ontmoeten, zetten we onze tocht verder richting Pelt: na 1,5 km, net over de Quatre Bras ter hoogte van Vaheja, ligt onze eigen planeet als een bolletje van 13 cm.  Mars komen we tegen na 2,3 km in de Lillerheidestraat, ter hoogte van de Oude Pastorijstraat: een bolletje met een diameter van 7 cm.  We zetten onze tocht verder richting Jupiter en treffen die aan in Kleine Brogel aan de Lillerbaan bij de Sint-Jozefswijk, na 7,8 km, als een bol van 1,4 meter.  Saturnus passeren we in Peer, op de Steenweg naar Wijchmaal ter hoogte van de Kringloopwinkel, na een tocht van 14 km.  De planeet heeft een doorsnee van 1,2 meter.  Uranus ligt nog een heel eind verder: in Zolder op de E314 ter hoogte van de Total-parking.  We hebben dan in vogelvlucht 29 km afgelegd en vinden er een bol met een doorsnede van 50 cm.    En Neptunus bereiken we tenslotte na 45 km op dezelfde E314 ergens halverwege tussen Halen en Bekkevoort: nog een bol van ongeveer 50 cm.  En dan moeten we ons nog proberen voor te stellen dat we op onze tocht tussen die verschillende bollen en bolletjes helemaal niets gezien hebben: tussen de planeten van ons zonnestelsel is er immers enkel leegte.  Enkel tussen Mars en Jupiter hebben we kans op enige “tegenliggers”.  We passeren dan immers door de planetoïdengordel met haar miljoenen brokken steen en ijs.  Maar die zijn over zo een groot gebied verspreid, dat de kans dat we er eentje ontmoeten werkelijk heel erg klein is.
Om volledig te zijn ook nog even de afstand tot de Kuipergordel: die strekt zich uit tussen 30 en 50 AE.  Da’s dus achter Neptunus. En de Oortwolk bevindt zich zo maar even 3.000 tot 100.000 AE van de Zon! Dat betekent dat indien we ervan uit gaan dat andere sterren ook zo’n wolk zouden hebben, dat die wolken in mekaar zouden overvloeien. Om zover te geraken gaan we een ruimteschip nodig hebben.

Toekomst

Onze Zon is een gele dwergster. Wetenschappers gaan ervan uit dat dit type van ster een levensver-wachting heeft van 10 tot 13 miljard jaar.  Met een geschatte leeftijd van 4,6 miljard jaar heeft onze Zon dus stilletjesaan ongeveer de helft van haar levensduur bereikt .  Hoe ziet haar toekomst (en dus ook die van ons zonnestelsel) er uit?  Onze Zon is een immens grote gasbol waarin permanent waterstof wordt omgezet in helium: elke seconde verandert er ongeveer 700 miljoen ton waterstof in ongeveer 695 miljoen ton helium.  Dat proces kan nog makkelijk 5 tot 8 miljard jaar voort gaan.  Zo groot is de voorraad waterstof.  Maar als de waterstof in de kern van de Zon op zal zijn, zal ze proberen waterstof in helium om te zetten in een laag rond de kern.  In deze laag is de temperatuur evenwel hoger dan in de kern en daardoor zal de stralingsdruk toenemen. Als gevolg daarvan zal de buitenste schil van de Zon uitzetten. De Zon zal enorm gaan groeien: haar straal zal uitzetten met een factor 250 tot wel 174 miljoen kilometer en ze zal een rode reus worden die Mercurius, Venus en onze Aarde zal opslokken.  Onze Aarde zal tegen die tijd al miljarden jaren onbewoonbaar zijn.  Wetenschappers vermoeden dat onze planeet binnen een miljard jaar te warm zal zijn voor enige vorm van leven.
De Zon zal een goede 100 miljoen jaar als rode reus door het leven gaan. Tegen die tijd zijn alle waterstofreserves uitgeput, zelfs die in de buitenste lagen.  Er volgt dan een “korte” periode van een 100.000 jaar waarin de Zon haar buitenste lagen begint af te stoten in de vorm van planetaire nevels.  Hierdoor zal ze krimpen tot een extreem heet, zwak en heel dicht object: een witte dwerg die geleidelijk haar aantrekkingskracht verliest op alle materie (planeten, manen, planetoïden, meteoren….).  Dat zal het definitieve einde betekenen van ons zonnestelsel in de vorm die we vandaag kennen.

Uniek?

Eeuwenlang heeft de mensheid gedacht dat ons zonnestelsel uniek was in het heelal.  We beschikten immers niet over de nodige kennis en instrumenten om het bestaan van andere planetenstelsels te kunnen aantonen. De laatste tientallen jaren heeft de astronomische wetenschap echter enorme ontwikkelingen doorgemaakt.  Onze telescopen werden steeds performanter, we slaagden erin om ruimtetuigen op weg te sturen op verkenning in de ruimte en onze wetenschappelijke kennis groeide daardoor geweldig.  Sedert het begin van de jaren negentig van de vorige eeuw slaagden we erin planeten te ontdekken die rond een verafgelegen ster draaien.  We noemen dat exoplaneten.  Momenteel heeft men er een vierduizendtal gevonden en ook al een drieduizendtal planetenstelsels, waarvan ongeveer 650 met meerdere exoplaneten in een baan rond één of meer sterren.
De meeste van de tot nu toe ontdekte exoplaneten zijn gasreuzen, zoals Jupiter, en dus onbewoonbaar.  In 2005 werden voor het eerst ook rotsachtige planeten ontdekt.  We noemen hen superaardes.  Recent zijn er superaardes ontdekt die eventueel leefbaar zouden kunnen zijn.  Waarschijnlijk bevatten die planeten veel water en bevinden ze zich op de juiste afstand van hun Zon om het mogelijk te maken dat dat water vloeibaar is, zoals op onze Aarde.  Slagen we er misschien op een dag in elders in de ruimte enige vorm van leven te ontdekken? Wetenschappers gaan er immers vanuit dat er alleen al in ons zonnestelsel honderden miljarden planeten zijn.

Waarnemen

Eén van de leuke aspecten van sterrenkunde is dat je al het fraais dat hierboven beschreven staat ook met je eigen ogen kan proberen te aanschouwen.  Veel mensen denken dat je over een heel arsenaal peperdure instrumenten moet beschikken om waarnemingen te kunnen doen.  Niets is minder waar.  Zelfs met het blote oog of gewapend met een goede verrekijker kan je al heel wat ontdekken.

WAARSCHUWING: Onbeschermd met je blote oog, met een verrekijker of met een telescoop naar de Zon kijken is heel gevaarlijk.  Gebruik ALTIJD de juiste hulpmiddelen om ernstige en zelfs blijvende schade aan je ogen te vermijden.  NOOIT kijken door fotonegatieven, diskettes, zonnebrillen of fotografische filters.   Die houden de gevaarlijke ultraviolet- en infraroodstraling van de Zon niet tegen.  Met een eclipsbrilletje kan je veilig naar de Zon kijken.  En voor verrekijkers en telescopen bestaan er speciale filters die het zonlicht extreem filteren.  Onze vereniging geeft je graag alle informatie hierover.

Sommige objecten zijn natuurlijk makkelijker waar te nemen dan andere.  Zo kan je met een goede verrekijker al heel wat details van de maan bekijken.  Of de schijngestalten van Venus, de vier grootste maantjes van Jupiter, Mars en Venus, de ringen van Saturnus.  Wil je meer details zien, dan gebruik je best een telescoop.

Eerste poging om Jupiter vast te leggen, H. van Kuijk
En Saturnus

Die ga je ook nodig hebben voor de grootste objecten uit de planetoïdengordel en  voor Neptunus en Uranus.  Planeten zijn zichtbaar alsof het sterren zijn.  Planeten stralen evenwel, in tegenstelling tot sterren, geen licht uit.  Wat we zien is de weerkaatsing van het zonlicht.  Als we naar de hemel kijken, zijn planeten niet makkelijk te onderscheiden van sterren.  In de ochtend- en avondschemering zijn planeten respectievelijk later en eerder zichtbaar dan sterren. Voor de sterren is het dan nog niet donker genoeg. Dus als je in lichte schemering een enkel, helder object ziet, een stukje boven de horizon in ZO- ZW richting, dan is het waarschijnlijk een planeet (meestal Jupiter, Saturnus, Mars of Venus).

Maansverduistering 27 juli 2018 met rechtsonder Mars

Een speciaal object om waar te nemen is onze Zon.  Je kan haar op verschillende manieren bekijken.  Om te beginnen met het blote oog, maar zoals gezegd, voor je eigen veiligheid enkel door een eclipsbrilletje. Verder kan je naar de Zon kijken door een verrekijker of door een telescoop.  Maar ook  dan moet je wel gebruik maken van een speciale zonnefilter die alle gevaarlijke straling uit je toestel houdt.   Verder kan je met een telescoop aan zonneprojectie doen.  Je projecteert dan het zonlicht dat door de telescoop valt (ook steeds via die speciale zonnefilter) op een scherm/doek/blad papier.  Je kan op die manier een beeld krijgen van zonnevlekken.  En tenslotte kan je gebruik maken van een speciale zonnetelescoop die voorzien is van een H-alfa filter.  Zo zie je niet enkel de zonnevlekken, maar ook andere details op het zonneoppervlak (granulen en filamenten)  en de protuberansen aan de rand van de Zon. Dat zijn voor ons de meest zichtbare sporen van de enorme activiteit van de Zon.

Zon met zonnevlekken, J. Beeren

Is je interesse gewekt?  Neem gerust contact op met onze vereniging of kom eens langs tijdens één van onze kijkavonden!! Die staan aangekondigd in onze rubriek “Kwartaalagenda”.

Vereniging voor sterrenkunde, Achel

Website beheerder: H. van Kuijk