Hoe is ons huidige beeld van het zonnestelsel tot stand gekomen?
De zes reuzen die het huidige beeld van het zonnestelsel hebben ontwikkeld zijn: Aristarchos van Samos, Claudius Ptolemaeus, Nicolas Copernicus, Tycho Brahe, Johannes Kepler en Galileo Galilei.
Van geocentrisch naar heliocentrisch wereldbeeld
In de figuur hierbovenis het geocentrisch wereldbeeld weergeven. In dat wereldbeeld staat de aarde in het centrum. Buiten de aarde draaien de hemellichamen die
vastzitten aan kristallen schillen. De maan draait het dichtst om de aarde heen, daarna volgen Mercurius, Venus, de zon, Mars, Jupiter en Saturnus. Deze hemellichamen zijn perfect rond en glad en bewegen in perfecte cirkels. De buitenrand wordt gevormd door een schil waarin zich de sterren bevinden. Dit geocentrisch wereldbeeld heeft eeuwenlang stand gehouden. Nicolaus Copernicus was de eerste die het geocentrische wereldbeeld ter discussie stelde en met een alternatief kwam: het heliocentrisch wereldbeeld, met de zon in het centrum en de planeten – waaronder de aarde – die daarom heen bewegen.
Wat zijn de sterke en de zwakke punten van het geocentrisch wereldbeeld?
Wat zijn de sterke en de zwakke punten van het heliocentrisch wereldbeeld?
2.1 Sterrenkunde in het oude Griekenland
Samenvatting
Het geocentrisch wereldbeeld gaat uit van een stelsel met de aarde als middelpunt voor de beschrijving van hemelverschijnselen. Het heliocentrisch wereldbeeld gaat uit van een zonnestelsel met de zon in het middelpunt.
Hoe keken de Grieken uit de Oudheid tegen de hemel aan?
Rond 400 tot 200 jaar voor christus kwamen in Griekenland de wetenschappen tot ontwikkeling. De meeste sterrenkundigen hielden zich toen bezig met het precies waarnemen van de positie van hemellichamen. Men vermoedde toen al dat de aarde een bol was.
Bekijk de onderstaande animatie waarin de griekse geleerde Erathostenes de omtrek van de aarde meet met behulp van schaduw. Klik met je rechtermuisknop op de afbeelding en kies voor de optie play of klik op de pijlen bovenin de afbeelding.
In die tijd was de gangbare gedachte, dat de zon om de aarde draaide. Met andere woorden, de aarde staat in het midden en de andere planeten en de zon draaien om de aarde heen. Dit noemen we het geocentrische model. Toch was er zelfs in die tijd al iemand die het bij het juiste eind had. Aristarchos van Samos had als zienswijze dat de wereld bestaat uit een stelsel waarbij de aarde rond de zon draait. Dit wordt het heliocentrische model genoemd. Helios is grieks voor zon.
Webopgave 63
Welke van de onderstaande plaatjes staat voor een heliocentrisch model en welk plaatje hoort bij een geocentrisch model? (bron: wikipedia)
Hoewel het heliocentrische model het juiste is hadden de oude grieken toch een aantal (schijnbare) aanwijzingen voor het geocentrische model.
Webopgave 64
Welke waren dat? Sterparallax
Deze schijnbare beweging van de sterren wordt de sterparallax genoemd.
De volgende applet maakt het duidelijker: klik op onderstaande afbeelding om de applet te openen en kies voor 'run' om het ontstaan van de parallax te zien.
Als we met een telescoop naar een ster kijken en dat een half jaar later weer doen, dan lijkt de ster een heel klein beetje verschoven, dit verschijnsel wordt parallax genoemd.
Webopgave 65
Afstand berekenen met parallax
Zie onderstaande schets. De hoek p bij de ster, Thijstar, is 0,12 graad.
1 Au is een astronomische eenheid ofwel de afstand van de aarde tot de zon. Zie BINAS.
Hoe groot is het grondvlak van deze driehoek (1 AU=) in km?
Bereken hiermee de afstand tot de ster Thijstar.
2.1 Ptolemaeus
Lees eerst de lesstof. Maak daarna de vragen op deze pagina.
Een sterke voorstander van het geocentrische wereldbeeld is de astronoom Ptolemaeus. Deze astronoom ging uit van de perfecte beweging volgens de filosoof Plato; de cirkelbeweging.
Om deze lusbeweging en de varierende afstand van de hemellichamen te verklaren bedacht Ptolemaeus de epicykels. Dat zijn cirkels op cirkels, de planeten zouden naast hun cirkelbeweging om de aarde ook nog een tweede cirkelbeweging uitvoeren.
In het bovenstaande plaatje zie je epicykels bewegen. Het blauwe bolletje is de aarde en het rode bolletje is Mars. Snap je dat Mars een lusbeweging aan de hemel maakt?
Het stelsel van Ptolemaeus kon de hemelverschijnselen redelijk goed verklaren, beschrijven en voorspellen. Toch kwamen er in de loop van de tijd meer en meer problemen met dit stelsel. Toch hield men aan dit stelsel vast vanwege bijbelse gronden. Kritiek op het geocentrische wereldbeeld stond gelijk aan kritiek op de bijbel.
Verklaring van de lusbeweging van Mars
In de onderstaande animatie zie je hoe de lusbeweging van Mars verklaart wordt in het heliocentrische model.
Webopgave 66 Lusbeweging Mars
2.2 Naar een heliocentristisch wereldbeeld
Samenvatting
De wetenschappelijke revolutie betekent een omwenteling in het denken over de natuur om ons heen. Ideeën worden niet meer aanvaard op grond van het geloof in een autoriteit (de kerk), maar worden pas geaccepteerd na het uitvoerig beproeven van deze ideeën door waarnemingen en experimenten. Een voorbeeld is de worsteling van Johannes Kepler om het heliocentrische wereldbeeld in overeenstemming te brengen met de waarnemingen van Tycho Brahe. In deze wetenschappelijke revolutie speelde ook de techniek een belangrijke rol. Voorbeelden zijn de instrumenten waarmee Tycho Brahe de posities van sterren en planeten nauwkeurig kon bepalen, en de sterrenkijker waarmee Galileo Galilei nieuwe verschijnselen zoals de manen van Jupiter kon waarnemen.
Lees eerst de lesstof. Maak daarna de vragen op deze pagina.
Hoe kwam er verandering in het geocentrische wereldbeeld?
Het wereldbeeld van Copernicus.
In 1543 verschijnt het boek: Revolutionibus Orbium Coelestium van Copernicus, hierin stelt hij dat de zon in het midden van het heelal staat en dat de planeten om de zon draaien. Een heliocentrisch model dus.
De waarnemingen van Tycho Brahe
Tycho Brahe was een astronoom die in zijn leven zeer veel waarnemingen heeft gedaan. Hij stelde een sterrencatalogus op, die beter was dan alle voorgaande. Ook bepaalde hij zeer precies de positie van de toen bekende planeten.
De wetten van Kepler
Johannes Kepler was een assistent van Tycho Brahe. Met behulp van de waarnemingen van Brahe kwam achter zijn beroemde 3 wetten.
Zo kwam hij er achter dat de planeten ellipsen beschrijven en niet bewegen in cirkelbanen.
Galilei en de manen van Jupiter
Galilei was een van de eersten die een sterrenkijker bouwde, waarmee hij naar jupiter keek. Daar ontdekte de 4 grootste manen van Jupiter. Hij concludeerde hieruit dat als Jupiter zelfs manen had, dat het geocentrisch model fout moest zijn en dat het model, wat Copernicus voorstelde, dus juist was. Dit leidde tot heftige weerstand van de aanhangers van de theorie van Ptolemaeus. Uiteindelijk is Galilei veroordeeld tot levenslange gevangenisstraf.
Achtergrondinformatie over de genoemde wetenschappers en hun modellen. Deze links verwijzen je naar een aantal bladzijden van Wikipedia . Lees deze eerst aandachtig door voordat je de opdracht maakt.
Geef 3 argumenten van de kerk tegen het heliocentrische model
Welke sferen kennen we in het geocentrische model?
Maak een CV van een van de bovengenoemde wetenschappers.
Daarin staat: geboorte- en sterfdatum, land, beroep, belangrijke ontdekkingen, belangrijke publicaties.
Webopgave 69
Documentaire over ontwikkeling astronomie
Bekijk de hier onderstaande filmpjes (in het engels). Deze filmpjes vatten heel hoofdstuk 2 samen.Maak daarna de opdracht.
Opdracht:
Geef met behulp van de video's weer hoe precies de kennis van het heelal ontstond.
Wat/hoe was de verhouding tussen Brahe en Kepler? Waren ze vrienden?
Licht toe.
Welke gangbare ideeën over de bewegingen van planeten bleken niet waar te zijn naar aanleiding van de waarnemingen van Kepler?
2.3 Opgaven
2.3 - Opdrachten paragraaf 2.1
Maak de volgende opgaven in je schrift of in je Word document.
Webopgave 70 - De omtrek van de aarde
De Griekse wetenschapper Erathostenes uit Cyrene bepaalde de omtrek van de aarde. Hij deed daarvoor de volgende aannames: de aarde heeft een bolvorm, en de zon is zo ver weg dat alle stralen evenwijdig op de aarde vallen. In deze opgave volgen we zijn redenering.
In Syene (nu Aswan in Egypte) staat de zon op 21 juni op zijn hoogste punt recht boven je hoofd, zodat de lichtstralen loodrecht invallen (zie figuur). Er is in Syene dan geen schaduw. Tegelijkertijd is in Alexandrië dan wel een schaduw te zien. Syene en Alexandrië liggen op dezelfde lengtegraad (noordzuid lijn).
De lichtstralen van de zon vallen bij Alexandrië in onder een hoek van
7,2º. Laat zien dat deze hoek 1/50 deel van een cirkel is.
Hoeveel keer de afstand Alexandrië-Syene is dan de omtrek van de aarde?
De afstand Alexandrië-Syene schatte Erathostenes aan de hand van de reistijd van kamelen op 800 km.
Hoe groot is dan volgens Erathostenes de omtrek van de aarde?
Vergelijk de waarde volgens Erathostenes met de nu bekende omtrek van de aarde.
Webopgave 71 - De bolvorm van de aarde
Doordat mensen de kromming van de aarde niet zomaar kunnen zien, werd lange tijd gedacht dat de aarde plat was. In de loop van de eeuwen vond men steeds meer argumenten voor het feit, dat de aarde een bol is. Hieronder staan vijf van die argumenten.
Bespreek elk argument afzonderlijk en geef aan of dit inderdaad aantoont dat de aarde niet plat is.
Een zeilschip dat uit de haven vertrekt, zakt langzaam onder de horizon. Eerst is het schip niet meer zichtbaar en de mast verdwijnt als laatste. Dat is niet zo als de aarde plat is.
In sommige landen is het dag, terwijl het op hetzelfde tijdstip in andere
landen nacht is. Als de aarde plat was, dan was het in alle landen tegelijkertijd dag (of nacht).
Soms verdwijnt de maan in de schaduw van de aarde. Tijdens de maansverduistering zien we dat de schaduw van de aarde op de maanschijf gekromd is. Dus moet de aarde een bol zijn.
Ontdekkingsreizigers ontdekten dat ze rond de aarde konden varen zonder de randen te zien.
Foto’s gemaakt vanuit de ruimte laten zien dat de aarde een bol is.
Webopgave 72 - De dagelijkse beweging van de zon
Zowel het geocentrisch als het heliocentrisch wereldbeeld geven een verklaring voor de dagelijkse beweging van de zon. Welke verklaringen zijn dat?
Webopgave 73 - Heliocentrisch beeld
Hieronder staan drie argumenten tegen een aarde die in een heliocentrisch wereldbeeld rond de zon beweegt en om zijn as draait. Weerleg elk van deze argumenten.
Je voelt dat de aarde vast staat en niet door de ruimte gaat of om zijn as draait.
Als de aarde in een dag om zijn as draait, dan wil dat zeggen dat het oppervlak met hoge snelheid ronddraait. Waardoor voelen we dan geen sterke wind?
Als we een voorwerp recht omhoog gooien, dan komt het weer in je hand terug. Maar als je met grote snelheid ronddraait, dan zou het een stuk achter ons landen, want we zijn een stuk verder gegaan toen dat voorwerp in de lucht was.
2.3 - Opdrachten paragraaf 2.2
Webopgave 74 - Kraters op de maan
Een van de eerste waarnemingen die Galilei met zijn telescoop deed waren de kraters op de maan. De tekeningen in onderstaande figuur zijn door Galilei gemaakt. Hij heeft de schaduwgebieden op de rand van licht en donker wat vergroot getekend.
Leg uit hoe je uit deze schaduwen kunt afleiden dat er kraters op de maan zijn.
Waarom was de ontdekking van de kraters op de maan in strijd met het geocentrisch wereldbeeld?
Webopgave 75 - De manen van Jupiter
Toen Galilei zijn telescoop op Jupiter richtte, ontdekte hij vier heel kleine lichtpuntjes. Hij besloot deze lichtpuntjes een aantal weken te observeren. In zijn logboek schreef hij onder andere de volgende waarnemingen:
De lichtpuntjes verplaatsen zich en komen na een bepaalde periode weer op dezelfde plaats terug en dat patroon herhaalt zich. […] Soms zie ik vier lichtpuntjes, het andere moment maar twee of drie. Heel vreemd… [… ] De lichtpuntjes lijken zich allemaal op één horizontale lijn te bewegen.
Wat waren dat voor lichtpuntjes die zich rond de planeet Jupiter bevonden?
Waardoor zag Galilei de ene keer vier lichtpuntjes en het andere moment maar twee of drie?
Waardoor liggen de lichtpuntjes steeds op één lijn?
Waarom was deze ontdekking in strijd met het geocentrisch wereldbeeld?
Webopgave 76 - De schijngestalten van Venus
Bij het bekijken van Venus merkte Galilei op dat deze planeet net als de maan schijngestalten had. Merkwaardig was vooral dat de grootte van Venus steeds veranderde (zie figuur 60). Naarmate de schijngestalte ‘voller’ is, wordt Venus kleiner. Galilei kan die waarnemingen maar op één manier verklaren (zie figuur).
Leg aan de hand van figuur uit waardoor het sikkeltje van Venus veel groter is dan de ‘volle’ Venus.
Kun je nu ook beredeneren of Venus dichter bij de zon staat dan de aarde, of juist verder weg? Zo ja: hoe?
Waarom was deze ontdekking in strijd met het geocentrisch wereldbeeld?
De schijngestalten en veranderende grootte van Venus worden ook uitgelegd in deze animatie: fasen van Venus
Webopgave 77 - Vlekken op de zon
Galilei deed ook waarnemingen aan de zon. Hij keek natuurlijk niet door een telescoop rechtstreeks naar de zon, maar hij gebruikte de telescoop om een projectie van de zon op een stuk papier te maken. Op die manier zag hij donkere vlekken, maar hij wist niet zeker of de vlekken op de zon zaten of dat het donkere voorwerpen of bijvoorbeeld wolken waren die tussen de aarde en de zon bewogen.
De door Galilei waargenomen donkere vlekken hebben de volgende eigenschappen:
De vlekken bewegen zich van oost naar west over de zonneschijf.
Aan de rand van de zon bewegen de vlekken langzamer dan in het midden.
De vlekken die ter hoogte van de zonne-equator liggen, bewegen in ongeveer 25 dagen eenmaal om de zon.
De vlekken hebben geen constant patroon. De vlekken verdwijnen soms of komen spontaan op.
Probeer aan de hand van de waarnemingen af te leiden dat de vlekken die Galilei zag op de zon moeten zitten.
Waarom was deze ontdekking in strijd met het geocentrisch wereldbeeld?
Webopgave 78 - Geocentrisch wereldbeeld
Welke verschijnselen in het zonnestelsel zijn in strijd met het geocentrisch wereldbeeld?
Wat zijn de sterke punten van het heliocentrisch wereldbeeld?
Vergelijk je antwoorden op deze twee vragen met je antwoorden bij orientatieopdracht 22.
Waardoor heeft het geocentrisch wereldbeeld zo lang stand gehouden?
2.3 - Practicum en Groepsopdrachten
Webopgave 79 - Jacobsstaf
Zoek op wat een Jacobsstaf is en bouw er zelf één.
Meet daarmee de hoek tussen verschillende sterren aan de hemel.
Bepaal ook hoeveel keer groter de maan aan de horizon is dan wanneer deze hoog aan de hemel staat.
Webopgave 80 -Telescoop
Bouw zelf een telescoop.
Benodigdheden:
twee kartonnen kokers met verschillende diameter,
een bolle lens (diameter 50 mm en brandpuntsafstand 40 cm of sterkte +2,5 D) en een plat-bolle lens (diameter 25 mm en brandpuntsafstand 5 cm of sterkte +20 D).
Het is geen probleem als je lenzen van enigszins afwijkende sterkte gebruikt.
Interessante linkjes voor het zelf maken van een telescoop:
Bevestig de bolle lens aan een uiteinde van de breedste koker.
Gebruik plakband of punaises.Let er op dat de lens recht voor de opening zit. Snij de koker af, zodat zijn lengte 30 cm is.
Bevestig de plat-bolle lens aan een uiteinde van de smalste koker, met de bolle kant naar buiten. Snij de koker af op 25 cm lengte.
Schuif de smalle koker in de brede, zodat de afstand tussen beide lenzen 45 cm is.
Dicht de opening tussen de kokers af met isolatieschuim, zodat je ze in en uit kunt schuiven om je kijker scherp te stellen.
Uitwerking
Test je telescoop door hem overdag als verrekijker te gebruiken.
Kijk nooit rechtstreeks naar de zon, ook niet door je kijker. Het zonlicht is zo fel dat je schade aan je oog kunt oplopen.
Gebruik je telescoop om waarnemingen te doen aan de sterrenhemel. Bedenk eerst een aantal interessante plekken aan de hemel om te bekijken. Gebruik daarvoor zo nodig de lijst met internetsites (zie bladzijde 8 van de module).
Webopgave 81 - Groepsopdracht
Biografie
De grondleggers van het heliocentrisch wereldbeeld waren Nicolaus Copernicus, Tycho Brahe, Johannes Kepler en Isaac Newton.
Schrijf een korte biografie van één van deze wetenschappers naar keuze. ‘Kort’ betekent: maximaal 500 woorden.
Ga in deze biografie zo mogelijk in op onder andere de volgende punten: nationaliteit, studie (wat en waar), belangrijke publicaties (boeken) en betekenis voor de ontwikkeling van de sterrenkunde.
Het arrangement 04 H2 Zes reuzen in 2000 jaar is gemaakt met
Wikiwijs van
Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt,
maakt en deelt.
Auteur
Bètapartners
Je moet eerst inloggen om feedback aan de auteur te kunnen geven.
Laatst gewijzigd
2015-05-08 15:09:28
Licentie
Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 3.0 Nederland licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:
het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.
Dit materiaal is achtereenvolgens ontwikkeld en getest in een SURF-project (2008-2011: e-klassen als voertuig voor aansluiting VO-HO) en een IIO-project (2011-2015: e-klassen&PAL-student). In het SURF project zijn in samenwerking met vakdocenten van VO-scholen, universiteiten en hogescholen e-modules ontwikkeld voor Informatica, Wiskunde D en NLT. In het IIO-project (Innovatie Impuls Onderwijs) zijn in zo’n samenwerking modules ontwikkeld voor de vakken Biologie, Natuurkunde en Scheikunde (bovenbouw havo/vwo). Meer dan 40 scholen waren bij deze ontwikkeling betrokken.
Organisatie en begeleiding van uitvoering en ontwikkeling is gecoördineerd vanuit Bètapartners/Its Academy, een samenwerkingsverband tussen scholen en vervolgopleidingen. Zie ook www.itsacademy.nl
De auteurs hebben bij de ontwikkeling van de module gebruik gemaakt van materiaal van derden en daarvoor toestemming verkregen. Bij het achterhalen en voldoen van de rechten op teksten, illustraties, en andere gegevens is de grootst mogelijke zorgvuldigheid betracht. Mochten er desondanks personen of instanties zijn die rechten menen te kunnen doen gelden op tekstgedeeltes, illustraties, enz. van een module, dan worden zij verzocht zich in verbinding te stellen met de programmamanager van de Its Academy (zie website).
Gebruiksvoorwaarden: creative commons cc-by sa 3.0
Handleidingen, toetsen en achtergrondmateriaal zijn voor docenten verkrijgbaar via de bètasteunpunten.
Aanvullende informatie over dit lesmateriaal
Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:
Toelichting
Deze les maakt onderdeel uit van de e-klas 'Zonnestelsel en heelal' voor havo 4 en 5 voor het vak natuurkunde.
Lees eerst de lesstof. Maak daarna de vragen op deze pagina.
zes reuzen in 2000 jaar.docx
Webopgave 61
Webopgave 62
Webopgave 63
Webopgave 64
Webopgave 65
Lees eerst de lesstof. Maak daarna de vragen op deze pagina.
Webopgave 66 Lusbeweging Mars
Lees eerst de lesstof. Maak daarna de vragen op deze pagina.
De waarnemingen van Tycho Brahe
Webopgave 67
Webopgave 68 - Keuzeopdracht
Webopgave 69
Bekijk de hier onderstaande filmpjes (in het engels). Deze filmpjes vatten heel hoofdstuk 2 samen.Maak daarna de opdracht.
Webopgave 73
Webopgave 74
Webopgave 75 - 
Toen Galilei zijn telescoop op Jupiter richtte, ontdekte hij vier heel kleine lichtpuntjes. Hij besloot deze lichtpuntjes een aantal weken te observeren. In zijn logboek schreef hij onder andere de volgende waarnemingen:
Bij het bekijken van Venus merkte Galilei op dat deze planeet net als de maan schijngestalten had. Merkwaardig was vooral dat de grootte van Venus steeds veranderde (zie figuur 60). Naarmate de schijngestalte ‘voller’ is, wordt Venus kleiner. Galilei kan die waarnemingen maar op één manier verklaren (zie figuur).
Webopgave 77 -
Webopgave 78 -
Webopgave 79 - 
Webopgave 80 -
Webopgave 81 - 
