Astronomische eenheid: afstand tot de zon als eenheidsmaat

Voor velen van ons is de aarde reeds zeer groot en is het onwaarschijnlijk dat we alles in een leven kunnen bezoeken. De afstand tussen aarde en zon is heel toepasselijk afgerond 150 miljoen kilometer en wordt daarom veel gebruikt om afstanden naar andere nabijgelegen objecten in uit te drukken. Wat houdt de astronomische eenheid in, waar is het op gebaseerd en hoe verhoudt het ten opzichte van de lichtsnelheid?

Astronomische eenheid

• Ontstaan van het melkwegstelsel
• Aantrekkingskracht van de zon
• Aarde als kermisattractie!
• Invloed van planeten
• De afstand varieert
• Astronomische eenheid versus lichtsnelheid

Ontstaan van het melkwegstelsel

Na de big-bang waarbij materie en anti-materie in grote mate van elkaar zijn gescheiden, zijn veel gassen met materie het universum ingeslingerd en deze zijn na verloop van tijd gaan samenklonteren. Een hogere concentratie aan gassen en materie zorgt er op kleine schaal voor dat het aantrekkingskracht krijgt. Daardoor wordt extra materie aangetrokken, welke als een draaiende kolk naar het middelpunt wordt aangezogen. Het betekent dat er praktisch altijd een linksom draaiende wolk ontstaat met in het midden extreem veel materie. De aantrekkingskracht is hoog, waardoor veel hitte kan ontstaan. Het ligt ten grondslag aan de vorming van een ster oftewel onze zon. Ook om de ster heen kan materie achterblijven, welke eveneens plaatselijk wordt aangetrokken. Dit vormt de basis voor de planeten en eventueel de bijbehorende manen.

Aantrekkingskracht van de zon

Planeten ontstaan op die afstand waar de aantrekkingskracht van de zon minder invloed uitoefent. Het formaat van de planeet wordt daarbij bepaald door de afstand tot de zon. Naarmate het dichter bij de zon staat betreft het veelal relatief zware delen welke geconcentreerde kleine planeten vormen. Denk aan het oplopende formaat van eerst Mercurius, Venus en de Aarde. Verderaf gelegen planeten bestaan meer uit gassen (lichtgewicht), echter zijn van een groot formaat (Saturnus, Jupiter). De reststoffen hebben zich op grote afstand geconcentreerd in kleine planeten, zoals Neptunus en Uranus. De vorming van de planeten en het formaat daarvan is dus direct gerelateerd aan de aantrekkingskracht van de zon. Slechts zware elementen worden in directe nabijheid niet geabsorbeerd terwijl veraf de lichte elementen de overhand hebben.

Aarde als kermisattractie!

Is de zon niet aanwezig dan zal de planeet strikt genomen in een rechte lijn doorgaan. Oftewel de zon zorgt ervoor dat de planeet in een nette baan wordt gehouden. Wij als mens merken niet dat er centrifugale krachten aan het werk zijn, echter door de draaiende beweging zitten we met ons allen als het ware in een kermisattractie. We vliegen collectief in 150.000.000/(365*24*3600) = 30 km/s door het heelal en dat is behoorlijk snel. Daarnaast tollen we ook nog eens met 40.075/(24*3600) = 463 m/s om onze as. Daarvan merken we slechts het verschil van dag en nacht. Omdat de aarde eveneens een eigen aantrekkingskracht (gravitatiesnelheid) heeft van 9,81 m/s2 blijven we netjes rechtop staan en worden we niet in de ruimte geslingerd. Let wel dat we het dan nog niet eens hebben gehad over de verplaatsingssnelheid van de zon ten opzichte van andere zonnestelsels.

Invloed van planeten

Naast de gunstige balans tussen aarde en zon hebben uiteraard andere planeten ook enige invloed op de gemiddelde afstand. Zeker als meerdere planeten aan één zijde op één lijn staan kan de mate van fluctuatie in de omtrek iets aanpassen. Ten opzichte van de aantrekkingskracht van de zon zelf is dat relatief gering en zal de verandering van de afstand tussen de zon en aarde praktisch gelijk blijven. Oftewel de invloed is ten opzichte van de gemiddelde astronomische eenheid afgerond nihil te noemen. Toch kan het in tientallen meters op jaarbasis worden uitgedrukt.

De afstand varieert

Voor ons lijkt de zon op relatief grote afstand te staan echter afgezet tegen de grootte van het heelal is het slechts minimaal. Gemiddeld gezien staat de aarde op een afstand van 149.597.870,700 km van de zon. In die afstand zitten fluctuaties en kan per jaar circa 80 meter variëren. Het houdt in dat de baan strikt genomen stabiel is en weinig gevolgen ondervindt door andere passerende hemellichamen. Oftewel er is reeds miljoenen jaren een vaste balans gevonden tussen de centrifugale kracht van de aarde, de aantrekkingskracht van de zon alsmede de invloed van overige aantrekkende elementen.

Astronomische eenheid versus lichtsnelheid

Het licht legt in een seconde 300.000 km af. Oftewel het duurt 149.597.870,7/300.000 = 499 seconden - dat is 8,31 minuten - voordat het zonlicht op aarde aankomt. Zou de zon uitgaan dan merken we dat pas achteraf, echter toch nog relatief snel. Afstanden naar andere nabijgelegen planeten worden vaak in kilometers, maar ook in AE en lichtjaren aangeduid. Zeker AE spreekt ons tot de verbeelding aangezien het in stappen van 150 miljoen km wordt uitgedrukt. Ook lichtjaren is een begrijpbaar begrip, echter is daarmee ook direct een onoverbrugbare afstand geworden. De AE afstand wordt daarom ook voornamelijk voor interplanetaire afstanden gebruikt tussen planeten onderling. Betreft het interstellaire afstanden dan zijn de afstanden dermate groot dat het uitdrukking in lichtjaren veel praktischer is.

Lees verder

• De Alma telescoop, verder kijken dan ooit!