Waarom beweegt de aarde van de zon af?

Al vele duizenden jaren probeert men de afstand tussen onze wereld en het ‘vuur aan de hemel’ te berekenen. De sterrenkundige Aristarchos was de eerste die een lange tijd geleden de eerste poging deed; hij kwam tot de conclusie dat de zon twintig keer verder van de aarde af moest staan dan de maan, maar de Griek zat er met een factor van twintig naast.

Ongeveer vijf jaar geleden wisten de dynamicadeskundigen Gregoriy Krasinsky en Victor Brumberg uit Rusland te bepalen dat de aarde en de zon geleidelijk van elkaar af bewegen. De afstand tussen het tweetal wordt niet veel groter – slechts vijftien centimeter per jaar – maar aangezien dat honderd keer zoveel is als onnauwkeurigheid die ontstond bij metingen die gedaan werden aan de afstand moet er wel iets zijn dat onze planeet naar buiten ‘duwt’.

Tegen het einde van de twintigste eeuw kreeg men grip op het vraagstuk omtrent de afstand tussen de twee objecten vanwege het feit dat het mogelijk was om radarbundels die afkomstig waren van talloze hemellichamen in het zonnestelsel op te vangen en dankzij de gegevens die werden verzameld door interplanetaire ruimtesondes. De afstand tussen de aarde en zon bedraagt op dit moment afgerond 149.597.871 kilometer. Maar waarom wordt dit aantal steeds groter?

Een verklaring is dat de aantrekkingskracht van de zon afzwakt doordat het massa verliest via de kernfusie die in het inwendige van onze ster plaatsvindt en zonnewind die het uitstoot, maar dan zou de astronomische eenheid, een afstandsmaat die gelijk is aan de afstand aarde-zon, bijgeschaafd moeten worden. Andere, minder aannemelijke ideeën hebben te maken met een verandering in de gravitatieconstante, de bijwerkingen van de expansie van het universum en zelfs de invloed van donkere materie.

Takaho Miura van de Universiteit van Hirosaki in Japan en drie collega’s denken dat zij een met een beter idee op de proppen komen. Volgens hen beweegt de aarde zich van onze ster af vanwege de getijden die ontstaan bij de interactie van het tweetal. Het is hetzelfde proces dat de baan van de maan naar buiten drijft: getijden die teweeg worden gebracht door onze natuurlijke satelliet in de oceanen zorgen ervoor dat de energie die ontstaat bij de rotatie van de aarde invloed heeft op de beweging van de maan. Het gevolg is dat de maan zich ieder jaar zo’n vier centimeter van ons verwijdert en onze planeet 0,000017 seconde langzamer draait.

De onderzoekers nemen aan dat de massa van de wereld waar wij op leven een kleine getijdenbobbel op de zon doet ontstaan die ervoor zorgt dat diens rotatiesnelheid drie milliseconden per eeuw afneemt, wat betekent dat het zogeheten impulsmoment van de ster kleiner wordt en de afstand tussen de twee objecten groter wordt.

23 reacties

  • Robert

    2 juni 2009

    Als dit effect door de getijdeninteractie komt, zou je het ook bij de andere (met name venus & mercurius) kunnen meten. Zou het niet ook kunnen zijn dat, doordat de verhouding van massa’s maan::aarde zo hoog is we met een drie-lichamen effect (lekker moeilijk door te rekenen en in sommige gevallen chaotisch) te maken hebben? Zo worden in sommige 3-lichamen opstellingen een van de drie lichamen het stelsel uitgeslingert en blijven er twee over in een elliptische baan.

  • Jonathan Dhaese

    2 juni 2009

    Ik vind de theorie van donkere materie best ook wel interessant.

    We hebben kunnen waarnemen dat het bestaat dus waarom zou het niet in ons eigen zonnestelsel aanwezig kunnen zijn. Als het zich buiten de baan van de aarde bevindt, kan dit inderdaad de aarde een klein beetje aantrekken waardoor we weggaan van de zon.

    Misschien is dit het effect bij elke op het eerste gezicht constante elliptische baan het geval: dus niet alleen bij aarde-maan, zon-aarde maar ook centrum melkweg-zon. Ook al kan ik bij best wel voorstellen dat het meten van deze verwijdering iets moeilijker te meten valt (met een omloopbaan van enkele honderden miljoenen jaren :P).

    Wat er ook een mogelijkheid is, is dat bij elk systeem waarbij het ene rond het andere draait, er sprake is van een bepaalde constante als verhouding tussen massa van beide. Als deze constante te groot is, zullen beide objecten elkaar naderen; als ze te klein is zullen ze steeds verder van elkaar gaan.

    Ik vind het een zeer interessant onderwerp!

  • antineutraal

    2 juni 2009

    Vijftien centimeter afstandstoename per jaar tussen de zon en de aarde lijkt me bijna niets, vergeleken met de afstand tussen de zon en de aarde. In elk geval geen reden om de astronomische eenheid aan te passen.

  • Robert

    3 juni 2009

    #2, donkere materie: als de donkere materie zich buiten de baan van de aarde bevind trekt het aarde en zon de zelfde kant op. Mocht het je het effect dus echt willen merken moet het relatief dicht bij de aarde zijn zodat de kracht op de aarde zijn veel groter is dan het effect op de zon. Mocht het zwaartekrachtsveld van de donkere materie zich gedragen zoals normale materie (wet van Newton, etc…) dan zal een bolschil van donkere materie net buiten de baan van de aarde niet werken, de materie aan de andere kant van de zon zal dan het effect precies opheffen (voor de wis/natuurkundigen onder ons, gebruik de wet van Gauss). Je wilt dus een grote hoeveelheid donkere materie hebben die op een een of andere manier met de aarde meebeweegt en ons aldoor van de zon wegtrekt. Dit lijkt mij zeer onwaarschijnlijk/onmogelijk.

    #3, astronomische eenheid. De AU is gedefinieerd als de gemiddelde (in een jaar) afstand tussen aarde en zon. Alle afstanden in het zonnestelsel worden vervolgens in de astronomische eenheid uitgedrukt. Als de afstand tussen aarde en zon veranderd, betekent dit dat we continu onze afstanden moeten aanpassen. Beter is bijvoorbeeld om de astronomische eenheid te definieren als de afstand tussen aarde en zon in 2009.
    Ter analogie, de definite van de meter is enkele malen aangepast toen bleek dat de onnauwkeurigheid in de definitie groter was dan de nauwkeurigheid van de nieuwste meetinstrumenten.

  • Snowkrash

    3 juni 2009

    Nog een reden om die 21/12/2012 hype de nek om te draaien. Dit, samen met veranderingen in de draaiing van de aarde et cetera maken dat een dag, maand en jaar nooit even lang duurt. Elke kalender zal onherroepelijk uit de pas lopen, die van de Maya’s is dus per definitie incorrect.

  • antineutraal

    3 juni 2009

    Dat de afstand tussen zon en aarde elk jaar groter wordt, en dat de aarde elke jaar iets langzamer om zijn as draait komt misschien door een toename van massa als gevolg van de vele meteorieten die de aarde elk jaar bereiken.

  • ThoTh

    3 juni 2009

    @snowkrash

    Heb je even?

    Stel we willen weten hoeveel verder de aarde moet staan om een jaar 1 dag langer te laten duren;
    aannames:
    – snelheid aarde om zon blijft gelijk.
    – baan om zon is rond

    Omtrek Jaar=365.25 dagen = 2 x pi x r => r = 58.1313 dagen
    Omtrek Jaar+1=366.25 dagen => 58.2904 dagen
    Verschil tussen beide radii = 0.1559 dagen

    Afstand Aarde-zon = 150.000.000 km = r
    O(aarde-zon) = 942.477.796 km

    Dagen omzetten in afstand:
    942.477.796 km staat tot 365.25 dagen als X staat tot 0.159 dagen
    X= toegenomen afstand Aarde-zon om 1 dag extra te krijgen.

    365.25X=0.159 x 942477796 => X= 410277 km = 41.027.700.000 cm

    Per jaar 15 cm verwijdering:
    41.027.700.000 / 15 = 2.735.180.000 jaar

    bijna 3 miljard jaar dus….

    Denk dus niet dat de kalenders veel gevaar lopen door deze verwijdering.

  • bladerunner

    3 juni 2009

    @antineutraal:
    Die stelling klopt niet , want de aantrekkingskracht tussen twee lichamen = G*M1*M2 / r^2.
    Dus een massa toename zorgt juist voor een grotere aantrekkingskracht.
    ——————————————————————————————————
    Het verlies aan massa van de zon is 3*10^-14 zon’s massa’s per jaar, of te wel ± 6*10^16 kg. Dit lijkt veel, maar het is slechts 3*10^-12 % van de totale massa.
    Maar het is een afname, dus is het ook een mogelijke oorzaak. De toename van de aardse massa als gevolg van meteoriet inslagen en opgevangen stof deeltjes wordt geschat op 10^8 kg per jaar. Dus de toename van de massa van de Aarde is ongeveer 10^8 lager dan de afname van die van de zon. We kunnen dus wel stellen dat alleen de massa afname van de zon in deze een rol speelt.

    @Jonathan:
    Er is niet genoeg bekent over donkere materie om nu maar gelijk deze weer de “schuld” te geven. Feitelijk weten we nog niet eens alles over zwaartekracht.
    Zwaartekracht is samen met elektromagnetische kracht, de sterke kern kracht en de zwakke wisselwerking één van de vier fundamentele natuurkrachten. Maar hoe zwaartekracht nu precies werkt, weten we niet precies. We hebben namelijk in tegenstelling tot de drie andere krachten nog geen fundamenteel deeltje gevonden dat de drager er van is. Licht b.v.b (en andere vormen van straling) bestaat uit fotonen. Maar waar zwaartekracht nu uit “bestaat” weten we niet. We zien alleen maar de effecten ervan, en daar zijn formules uit ontwikkeld. We stelen o.a. dat zwaartekracht direct effect heeft en dus op zijn minst met de lichtsnelheid “gaat”.
    Voorlopig noemen we het hypothetische deeltje een “graviton”.

    Donkere materie is volgens het huidige model aanwezig in de intergalactische en stellaire ruimte. En het grootste deel daarvan bestaat waarschijnlijk niet uit atomen zoals “gewone” materie, maar uit deeltjes die niet interacteren met normale materie. (althans niet via elektromagnetisme)
    Ook ik beschouw het als onwaarschijnlijk dat het er iets mee te maken heeft.

    Ik denk echter dat het volgende ook van invloed is:
    Geen enkele baan is een perfecte cirkel. Daardoor is de minimum afstand tot de zon 147,1 en de maximum afstand 152,1 miljoen km. Als we nu kijken naar de formule G*M1*M2 / r^2, dan zien we dat een verschil in afstand een veel groter effect heeft op de zwaartekracht dan de massa. Iets wat twee maal verder weg staat ondervindt een vier keer lagere aantrekkingskracht van het andere object.
    Dus het verschil in afstand (152,1 – 147,1) levert een verschil op van 5 miljoen km en dat is 3,3% van de gemiddelde afstand. Dat is wel een stukje groter dan het massa verlies van de zon. Nu denk ik dat elke keer dat als de Aarde op zijn verste punt is, de ellips een beetje “uitgerekt” wordt. De aantrekkingskracht is dan n.l. op zijn laagste punt, en heeft de zon dus “moeite” de Aarde weer “terug te trekken”, waardoor de afstand steeds wat groter wordt.
    Immers: bij een zeer sterke ellips vorm vliegt een lichaam (b.v.b een komeet) praktisch van de zon weg op het verste punt i.p.v. er rustig om heen. (bij een te grote snelheid breekt het object dan ook los)

  • bladerunner

    4 juni 2009

    Reactie op ThoTh:
    En Michael Boom noemde mij een “schoolmeester”??
    (zie het artikel over “buitenaardse beschavingen nog niet intelligent”)

    Ik heb niet de moeite genomen om je berekeningen te controleren, want zelfs als je er een beetje naast zit, kloppen ze.

  • bladerunner

    4 juni 2009

    @Robert:
    In de regel worden bepaalde waarden vastgesteld aan het begin van een “epoch” (zoals 1900 of 2000) en van daaruit verder doorberekent. Zo’n epoch is dan altijd het begin van een eeuw, aangezien de veranderingen zo klein zijn dat het geen nut heeft om tussentijdse jaren zoals “2009” in te lassen.

    Voor praktische toepassingen zou het het beste zijn om de AU gewoon vast te houden op de huidige waarde en definitie beschreven in de Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_unit

  • Mik Mak

    4 juni 2009

    Vermakelijk om dit allemaal te mogen lezen, maar realiseren we ons wel, met welke enorme snelheid de aarde om de zon draait (in kilometers/uur). Toch?

  • bladerunner

    4 juni 2009

    Gemiddeld 107.218 km/u (merk jij het?)

  • Jonathan Dhaese

    5 juni 2009

    Reactie van Robert
    Geplaatst op woensdag 3 juni 2009 om 01.43 uur

    #2, donkere materie: als de donkere materie zich buiten de baan van de aarde bevind trekt het aarde en zon de zelfde kant op. Mocht het je het effect dus echt willen merken moet het relatief dicht bij de aarde zijn zodat de kracht op de aarde zijn veel groter is dan het effect op de zon. Mocht het zwaartekrachtsveld van de donkere materie zich gedragen zoals normale materie (wet van Newton, etc…) dan zal een bolschil van donkere materie net buiten de baan van de aarde niet werken, de materie aan de andere kant van de zon zal dan het effect precies opheffen (voor de wis/natuurkundigen onder ons, gebruik de wet van Gauss). Je wilt dus een grote hoeveelheid donkere materie hebben die op een een of andere manier met de aarde meebeweegt en ons aldoor van de zon wegtrekt. Dit lijkt mij zeer onwaarschijnlijk/onmogelijk.

    ——

    Robert, stel dat er donkere materie is net buiten de baan van Jupiter en het is aanwezig in een bolvorm (zodat het dus aan de zon aan elke kant evenveel trekt). Het is maar een voorbeeld en ik heb het nu niet over de effecten op Jupiter.

    Wel dus: zoals eerder gezegd zal het geen effect hebben op de zon. Maar dit heeft het wel op de aarde. De aarde is veel verder verwijderd van de donkere materie aan de andere kant van de zon dan aan die aan dezelfde kant van de zon; de wet van Newton over gravitatiekracht zegt: F=G*m1*m2/r^2. Nu is de kracht van de donkere materie aan dezelfde kant van de aarde veel groter dan de kracht van de donkere materie aan de andere kant van de zon. De resulterende kracht is dus richting de donkere materie of dus een ZEER klein beetje weg van de zon.

    P.S. ik heb nog niet gehoord van de wet van Gauss, maar na een klein beetje onderzoek op wikipedia begrijp ik niet wat deze wet te maken heeft met zwaartekracht, de wet van Gauss gaat over elektrische lading.

  • Jonathan Dhaese

    5 juni 2009

    Natuurlijk kan ik bevestigen noch ontkrachten dat het zwaartekrachtveld van donkere materie werkt volgens dezelfde gravitatiewet van Newton. Dat we deze wetten nog niet kennen, mag ons niet weerhouden van te speculeren over diens eigenschappen; zolang het niet leidt tot uitspraken van het is zo en niet anders zie ik geen problemen hieromtrent.

  • Snowkrash

    5 juni 2009

    @ThoTh

    Ik had het niet alleen over de verwijding van de aardbaan. Ik wilde dus voornamelijk stellen dat een datumvoorspelling over een lange periode geen klap voorstelt, omdat variaties in aardbaan, draaiing aarde, schommelingen in de aardas et cetera bij elkaar het onmogelijk maakt aan onze grove tijdeenheden zoals jaar en maand een exacte duur te geven.

    En aangezien al die kalenders op die eenheden zijn gebaseerd slaan ze nergens op om voorspellingen te doen, maar ondertussen is er zo’n hype om 21/12 … zo vreselijk irritant.

  • Jos

    6 juni 2009

    @antineutraal
    Maar wel over twee miljoen jaar,maar dar zie we dan wel weer.

  • bladerunner

    7 juni 2009

    @Jonathan:
    je zei:
    “P.S. ik heb nog niet gehoord van de wet van Gauss, maar na een klein beetje onderzoek op wikipedia begrijp ik niet wat deze wet te maken heeft met zwaartekracht, de wet van Gauss gaat over elektrische lading.”

    Het is terecht dat Robert dit noemde, want de effecten van donkere materie vinden plaats op atomair niveau.
    De aantrekkingskracht op grote schaal (Aarde Zon dus) is dus F=G*m1*m2/r^2, maar de wisselwerking tussen gewone en donkere materie vindt plaats tussen de twee objecten (dus IN de ruimte) en op een veel kleinere schaal, namelijk de gewone en “donkere” materie deeltjes. En dat is dus de elektromagnetische werking volgens de wet van Gauss. Dit hele “spel” is een zeer complex iets, want er schiet mij nu iets te binnen wat ook van invloed kan zijn op de baan van de Aarde, en waarvoor we geen vage zaken zoals donkere materie er bij hoeven te halen.
    Er is namelijk iets dat constant aan één kant van de Aarde trekt: de gezamenlijke massa van de asteroïden gordel! Natuurlijk beïnvloed Mars of Venus de baan ook, maar dat is alleen noemenswaardig tijdens conjuncties, terwijl de asteroïden gordel rondom ligt, en dus het hele jaar “trekt” en ook nog min of meer in het zelfde vlak (baan inclinatie).

  • antineutraal

    8 juni 2009

    @Jos, dan nog is de afstandsvergroting slechts 300 kilometer, als ik me niet vergis. Dat is nog steeds een afstand van geen betekenis.

  • soerik

    17 november 2010

    dan zou de aarde over een paar honderdduizend jaar te koud zijn om op te leven!

  • Anoniem

    18 september 2011

    ik wil weten hoe ver is de srrde van de zon

  • Martin

    18 september 2011

    Toen ik van de week tegen zonsondergang naar de zon keek met een verrekijker, zag ik drie zwarte plekken. 1 iets rechts van het midden en twee links boven. Een tijd geleden zag ik een zwarte plek ongeveer in het midden van de zon.
    Kan iemand mij vertellen wat dat zijn?

  • Bladerunner

    25 september 2011

    Op het ogenblik zijn er aardig wat zonnevlekken te zien. Maar ik betwijfel of het dat was. Ook met een verrekijker en verder niets kun je ze zo niet zien vanwege de felheid van het licht (ze worden overstraalt) en de afmetingen er van. Zelfs een ‘grote’ zonnevlek is ± 15 maal kleiner dan de diameter van de zon.

  • Vasilia

    14 augustus 2012

    Mischien kun je de zon beter bekijken met las-glas , dat is het glas die lassers in hun maskers en brillen gebruiken. Dit glas is in verschillende donkerheidsgraden te koop.

Een reactie plaatsen is niet meer mogelijk.