De meteoriet die afgelopen vrijdagochtend boven het Oeralgebied in Rusland tot ontploffing kwam, had een diameter van 17 meter. Het was een chrondiet, een soort meteoriet die voor 10% uit ijzer bestaat. Dat blijkt uit onderzoek van Russische wetenschappers, aldus Russische media.
Naar aanleiding van artikelen in de Gelderlander van 19 februari 2013 en de Volkskrant van 18 februari 2013.
Een opgave van de redactie van Stichting Exaktueel. Op basis van artikelen in de media worden opgaven gemaakt die aansluiten bij het natuurkunde-onderwijs in het voortgezet onderwijs.
Opgaven:
Astronomen gebruiken een aantal begrippen die samenhangen met stukken steen,ijs, gruis en stof die door de ruimte vliegen: meteoroïde, meteoor, meteoriet, astroïde, komeet, vallende ster, planetoïde.
a) Zoek van elk voorwerp op wat het is.
Als een meteoroïde door de atmosfeer van de aarde vliegt, ontstaat een geweldige warmteontwikkeling en wordt zijn baan zichtbaar (meteoor).
b) Hoe ontstaat die geweldige warmteontwikkeling?
c) Waarom werd de meteoroïde niet op tijd waargenomen?
Bekijk het filmpje op Dumpert.
Zet je luidsprekers op een laag volume. De geweldige klap ontstaat doordat de meteoroïde met een veel grotere snelheid dan de geluidssnelheid de dampkring binnenkomt. De lucht vóór de meteoroïde wordt vooruit geduwd en er ontstaat een soort boeggolf in de atmosfeer.
d) Hoe komt het dat de klap zoveel schade heeft aangericht? Een straaljager die door de geluidsbarrière gaat richt toch ook geen schade aan?
De Russische autoriteiten zeggen dat de steen een diameter heeft gehad van 17m en voor 10% uit ijzer heeft bestaan. (in de Gelderlander en de Volkskrant, 19-2-2013)
e) Ga uit van een bolvormige rots met een diameter van 17 m en een dichtheid van 4,0 x 103 kg/m3 en bereken daarmee de massa van de meteoriet.
In de Volkskrant van 18-2-2013 wordt 10.000 ton genoemd. Blijkbaar gaat men niet van een bolvormige meteoriet uit.
f) Bereken de hoeveelheid bewegingsenergie van een meteoriet van 10.000 ton en een snelheid van 30 km/s.
In een krantenartikel in de Volkskrant (18-2-2013) wordt gesproken over een klap die 20 x krachtiger was als de atoombom op Hiroshima. Bij die bom op het einde van de tweede wereldoorlog kwam een hoeveelheid energie vrij ter grootte van 1,3 x 1014 J.
g) Kan de bewering in de Volkskrant kloppen, dat de ontploffing van de meteoroïde 20 x krachtiger was dan de atoombom op Hiroshima?
h) Op de eerste foto zie je ook een heel spoor in de lucht. Waaruit bestaat dat spoor, denk je?
Uitwerking vraag (a)
Meteoroïde: Stofdeeltje, stukje steen of stukje ijs dat door de ruimte zweeft.
Meteoor: kortstondig lichtspoor wanneer een meteoroïde door de atmosfeer beweegt. Een meteoor wordt ook wel een vallende ster genoemd.
Meteoriet: deel van een meteoroïde dat op aarde terecht komt nadat het door de atmosfeer is gevlogen en daarbij niet helemaal is verbrand.
Astroïde of planetoïde: stuk steen dat zoals een planeet om de zon draait.
Komeet: bal van ijs, gas, stof die in een ellipsvormige baan rond de zon draait. Grootte 1 - 50 km. In de buurt van de zon verdampt een deel van de komeet: er ontstaat een staart die van de zon af is gericht.
Uitwerking vraag (b)
Deze ontstaat door wrijving met de lucht in de atmosfeer maar ook door de geweldige druk die aan de voorkant van de meteoor wordt opgebouwd.
Uitwerking vraag (c)
De steen is daarvoor te klein.
Uitwerking vraag (d)
Hoe groter de snelheid, des te groter de klap. Want dan komt er meer energie vrij. Vergelijk het met een boeggolf: hoe groter de snelheid van de boot, des te hoger de boeggolf.
Uitwerking vraag (e)
Volume van de bol is:
V = 4/3 π R3 = 4/3 π (8,5)3 = 2572 m3
De massa daarvan is dan:
massa = dichtheid x volume = 4,0 x 103 x 2572 = 10,29 x 106 kg = afgerond 10 x 106 kg
Uitwerking vraag (f)
E = 0,5 mv2 = 0,5 x 107 = (30 x 103)2 = 4,5 x 1015 J
Uitwerking vraag (g)
Bij 20 x de energie van de atoombom zou een energie vrijkomen van 20 x 1,3 x 1014 J = 2,6 x 1015 J. Dat is nog altijd minder dan de bewegingsenergie van de meteoroïde. Dus in principe kan het kloppen, als al die bewegingsenergie in heel korte tijd wordt omgezet in warmte (door de wrijving).
Uitwerking vraag (h)
In de Volkskrant wordt gesproken over rook. En dat kan goed, want de meteoroïde verbrandt door de enorme warmteontwikkeling, maar er kan ook condens ontstaan door condenserende waterdamp op de roet- en stofdeeltjes. Zoals dat ook bij straalvliegtuigen gebeurt.
Meer opgaven van de redactie van Exaktueel kunt u hier vinden.
