baan van de maan / gravitatie
Bob stelde deze vraag op 19 februari 2014 om 18:46.Hallo,
Mijn profielwerkstuk gaat over de banen van planeten en manen. Ik heb een vraag over de baan van de maan. Ik had al gelezen dat hierover al eerder een vraag was gesteld en een antwoord op was gegeven, echter het antwoord begreep ik niet.
Ik had zelf al berekend dat de aantrekkingskracht van de zon op de maan groter is dan de aantrekkingskracht van de aarde op de maan. Mijn vraag is dan ook: waarom draait de maan dan om de aarde en niet om de zon?
Het antwoord, zoals ook gegeven op die andere vraag, had te maken met de snelheid van de maan en de aarde t.o.v. de zon.
Ik voeg er een plaatje bij waarin de gravitatie van de zon en de aarde op de maan staat aangegeven.
Kan iemand mij helpen te verklaren hoe de maan beweegt en waarom?
Ik hoop zo snel mogelijk een antwoord te krijgen en alvast bedankt voor de genomen moeite!
Groeten,
Bob
Reacties
Je hebt gelijk: de zon trekt (overal in het zonnestelsel) het hardst aan een planeet of maan.Bij ons trekt de zon ongeveer 2x harder aan de maan dan de aarde zelf.
Als alles stil zou staan (relatief gesproken) dan zouden alle planeten en manen ook direct richting zon beginnen te bewegen en na een paar weken zou het zonnstelsel leeg zijn en alleen de zon hebben waarin het hele zonnestelsel is opgeslokt.
Maar de maan en aarde draaien om een gemeenschappelijk zwaartepunt (dat binnen de Aardbol ligt). Dit zwaartepunt draait om de zon en valt naar de zon. Dit zwaartepunt kan als vervanging van aarde/maan gelden voor wat de zon betreft. Maar het zwaartepunt valt in een kromme baan naar de "grond" van de zon en die zonnegrond is net zo krom als de baan en daarmee raakt de baan nooit de grond: de maan/aarde draait om de zon een. Zoals het in werkelijkheid ook doet. Het systeem maan/aarde draait om de zon. De baan is vrijwel cirkelvormig voor het zwaartepunt, maar beide objecten, maan en aarde, wiebelen rondom deze cirkelbaan.
Op dezelfde manier draaien maan/aarde om elkaar heen (waarbij de richting langs de cirkelbaan is en loodrecht op de aantrekkingskracht die langs de straal gericht is) maar komt de maan nooit op aarde.
Tezamen beweegt de maan met de snelheid van het aarde/maan systeem plus of min de snelheid in de baan om de aarde. Netto blijft de snelheid grotendeels gelijk aan de baansnelheid van het aarde/maan systeem.
Wellicht heb je het bekende plaatje van Newton ooit gezien waarbij een kanon een kogel afschiet.
Altijd valt die met een boog naar de grond en raakt die uiteindelijk. Maar als de kogel met voldoende snelheid wordt weggeschoten dan blijkt de boog precies te passen op de ronding van de aarde en komt de kogel, al vallend, weer bij het kanon uit: het draait om de aarde.
Bedankt voor de snelle reactie!
Dan heb ik nog één of twee dingen die ik niet helemaal begrijp.
Ten eerste, die snelheid die planeten hebben waarmee ze om de zon draaien, hoe hebben ze die gekregen? Is dit ontstaan bij het ontstaan van het heelal door de grote hoeveelheid energie die daarbij vrijkwam of is daarvoor een andere oorzaak?
Ten tweede, hoe kan het dat de snelheid van de aarde en de snelheid van de maan vanaf de zon gezien (vrijwel) gelijk zijn? Komt dit omdat voor de baan van de maan, dezelfde lengte van de aarde wordt genomen, waardoor de maan en de aarde dus ongeveer dezelfde snelheid vanaf de zon gezien hebben?
De snelheid van de maan en aarde (of in elk geval hun gemeenschappelijke zwaartepunt) voldoet aan de eisen van een Keplerbaan waarbij de baansnelheid v (als raaklijn aan de cirkelbaan) voldoende groot is om tegenspel te geven aan de centripetale kracht mv2/r = GMm/r2 zodat een rotatiebaan wordt gekregen ipv een fataal neerstorten in de zon.
De baansnelheid van aarde/maan rondom de zon is vele malen groter dan die van de baansnelheid van maan rondom de aarde (of eigenlijk: rondom het zwaartepunt van beide). Als je ze voor elk moment vectorieel optelt dan blijft de snelheid van de maan rondom de zon grotendeels gelijk aan die van de snelheid van de aarde rond de zon.
In de bijlage een tekening uit de oude "Spectrum Ruimteatlas" (1972) waarin je kunt zien hoe de maan wiebelt rond de baan van het gemeenschappelijke zwaartepunt. De aarde wiebelt op gelijke wijze maar veel minder omdat het zwaartepunt binnen de aarde ligt (maar niet in haar middelpunt!). Als de maan in dezelfde richting beweegt als de aarde, dan gaat ze sneller in haar baan rond de zon (en heeft een meer naar buiten gerichte baan met grotere straal). Als ze tegengesteld beweegt is de snelheid rond de zon lager en is de maan in een kleinere (lagere) baan.
Als je de aarde wegdenkt en een andere reden verzint waarom de maan sneller en langzamer rond de zon draait, vind je vanzelf dat bij een lagere snelheid de baanstraal te klein is en voor een Keplerbaan een groter baan nodig is en omgekeerd. Er is een soort sinus-golf bovenop de cirkelbaan van de omwenteling om de zon. Plaats je de aarde dan weer terug op de omloopbaan dan zie je de reden waarom de maansnelheid rond de zon varieert: ze draait rond de aarde EN om de zon.
Bob , 19 feb 2014
Mijn vraag is dan ook: waarom draait de maan dan om de aarde en niet om de zon?Ik realiseer me nu pas wat je zegt. De maan draait zowel om de aarde als om de zon!Dat zul je je inmiddels realiseren. De baan om de zon wordt veroorzaakt door de aantrekkingskracht van de zon (en de baansnelheid die op de zon vallen voorkomt).
Het is uitkijken geblazen als je verschillende referentiesystemen gebruikt!
Heel erg bedankt voor je hulp en snelle reactie!
Echter ik heb dan nog één vraag, wat misschien wel uit hetgeen hierboven is verteld kan worden geconcludeerd...
Wat zorgt er dan voor dat de maan niet gewoon totaal om de zon draait, zoals bijvoorbeeld de Aarde, Venus of Mars? Welke kracht zorgt hiervoor? Is dan toch de aantrekkingskracht van de Aarde hiervan de oorzaak? En zo ja, hoe dan? Want aangezien de aantrekkingkracht van de zon op de maan ruim 2x zo groot is, zou je verwachten dat dit net als alle planeten toch ook gewoon om de zon zal draaien, ipv om de aarde en daarmee indirect om de zon?
Krachten kun je vectorieel optellen. Er blijft dus een aantrekking door de zon, maar die (vrij constante en naar de zon gerichte) kracht wordt (in grootte en richting) gewijzigd doordat je de aantrekkingskracht van de aarde op de maan erbij optelt.
Daardoor draait de maan om de aarde maar vooral ook om de zon. De maanbaan om de zon wordt "verstoord" door de aantrekking door de aarde.De maan voert dus een dubbele rotatie uit wat zich uit als een sinusachtige beweging in de baan om de zon.
Het feit dat ze draaien ipv op zon of aarde storten heeft alles te maken met de snelheid waarmee in de baan wordt bewogen - dat voorkomt het neerstorten.
Het is dus niet zo dat de aarde harder aan de maan trekt dan de zon of dat de ene kracht de andere uitschakelt. De beweging is het resultaat van beide krachten (vectorieel opgeteld) en dit resultaat wijzigt qua grootte en richting van de samengestelde kracht.
Oke bedankt! Nu kan ik verder :)
Nergens op internet staat de exacte baan van de maan om de aarde.
Wie kan mij uitleggen hoe de maan om de aarde draait.
In elk geval: voor de meeste vraagstukken voor havo/vwo mag je aannemen dat de maan rondom de aarde draait in een cirkelbaan. De werkelijke ellipsbaan (met verstoringen door zon en overige planeten) is vrijwel cirkelvormig dus "goed genoeg" voor onze berekeningen.
De maan draait om de aarde in een cirkelbaan. Vanaf de noordpool gezien is de beweging tegen de klok in.
Zal er een schema bij doen hoe de maan over de evenaar loopt. Maar dat klopt dus niet. Maar hoe dan wel. Nergens kom ik dat tegen op internet en mijn vraag is heel serieus!
We nemen je vraag ook heel serieus, maar zo heel duidelijk is ook niet wat je bedoelt.
Om te beginnen is de baan van de maan om de aarde geen cirkel, maar een ellips. Dat is dan al een stap vooruit.
Op allerlei sites kun je nadere gegevens vinden over die ellipsbaan, ook op het wikipedialemma over de maan.
Wat je dan verder nog moet uitzoeken is het zg baanvlak.
Het vlak waarin de aarde rond de zon draait heeft een eigen naam, dat noemen we het ecliptisch vlak (ecliptica).
De aardas maakt een hoek van ongeveer 23,4° met die ecliptica. Daaraan hebben we onze seizoenen te danken.
Het baanvlak van de maan maakt een hoek van 5,15° met die ecliptica. Dat wil dus zeggen dat wij in Nederland op dit moment de maan tijdens zo'n omloop (ongeveer een maand) in hoogte zien variëren tussen ongeveer 19° en 56° boven de horizon
Is dat ongeveer wat je zoekt? Zo niet, wat dan wel?
Groet, Jan
Dat vlak gaat door het middelpunt van de aarde, maar de snijcirkel langs de rand is niet door de evenaar. De aarde en maan blijven dus niet netjes "even hoog" van elkaar, maar doordat het baanvlak schuin op dat van de evenaar staat, zien we de helft van de maanrotatie iets meer van de onderkant (zuidpool) van de maan als de maan "boven" de aarde staat en de andere helft iets meer van de bovenkant (noordpool) (als de maan "onder" de aarde staat. Daarom is ook niet elke maand een maansverduistering door de aarde omdat de volle maan niet altijd volledig in de aardschaduw staat.
Daar komt nog bij dat de rotatieas van de maan (noordpool-zuidpool lijn) niet loodrecht op zijn baanvlak staat (83° ipv 90º). Dat lijkt op de aarde, want die tolt ook schuin tov zijn baanvlak - reden waarom we seizoenen hebben. Die heeft de maan ook, maar minder en bij gebrek aan dampkring al bijna niet waarneembaar.
Dat maakt de projectie van de maan op de aarde tot een gecompliceerde bolgeometrische berekening omdat je de baanbeweging moet combineren met de aardrotatie.
In specialistische boeken over astronomische bolgeometrie zul je vast meer vinden, want makers van de jaarlijkse sterrengidsen zullen zo ook berekenen hoe hoog de maan op elk moment van het jaar boven de horizon staat en waar. Die kennis ontbreekt me.
Het plaatje van Jan van de Velde geeft mij eindelijk inzicht wat de maanbaan is rond de aarde!
Dat het totale plaatje erg ingewikkeld is doordat alles draait begrijp ik.
Maar deze afbeelding laat eindelijk zien wat ik bedoel.
Vraag mij nu nog af waarom ik deze afbeelding niet op het internet kon vinden.
Met vriendelijke groet aan iedereen,
André Stel
Vraag mij nu nog af waarom ik deze afbeelding niet op het internet kon vinden.
Dus hoe eerder in een zoekproces je de juiste vaktermen (en dan voor onderwerpen als dit liefst nog in het Engels) bij elkaar krijgt uit de bronnen die je aanboort, hoe eerder je slaagt.
Met andere woorden, hoe meer je al weet, hoe sneller je meer te weten komt.
Groet, Jan
Fig 1 toont de maan die zich tussen aarde en zon bevindt.
De gravitatiekracht van de zon op de maan is meer dan 2 maal groter dan die van de aarde op de maan.
De resulterende kracht op de maan is dus idd naar de zon gericht (fig 2).
De 2e wet van N leert ons dat de resulterende kracht en de versnelling dezelfde richting en zin hebben. De versnelling zou dus ook NAAR DE ZON gericht moeten zijn, maar anderzijds is de versnelling altijd gericht naar de binnenkant van de bocht, DUS NAAR DE AARDE (zou je denken) want de maan draait rond de aarde (fig 3)
Verklaring van deze tegenstelling: de snelheid van de aarde op haar baan rond de zon is ongeveer 30 km/s, die van de maan op haar baan rond de aarde ongeveer 1 km/s, dus 30 maal kleiner (fig 4).
De (kromlijnige) verplaatsing van de aarde (met de maan) rond de zon is dus veel groter dan de verplaatsing van de maan (rond de aarde) in dezelfde tijdspanne. Als je dat minutieus zou uittekenen, zou je zien dat de baan van de maan gekromd is zoals in de figuur (dus rond de zon!) en dat de versnelling inderdaad naar de binnenkant van de bocht wijst (fig 5)
De figuur onder image_id_12080 (fig 6) is dus fout: als je de zon als referentiepunt neemt, is baan van de maan altijd rond de zon gekromd (in de fig is de baan rond de aarde gekromd)
Overigens is het probleem aarde - maan - zon een "drielichamenprobleem" (zie Wikipedia). Wiskundig is dat niet exact op te lossen!
Leo Van Echelpoel plaatste:
De resulterende kracht op de maan is dus idd naar de zon gericht (fig 2).De 2e wet van N leert ons dat de resulterende kracht en de versnelling dezelfde richting en zin hebben. De versnelling zou dus ook NAAR DE ZON gericht moeten zijn, maar anderzijds is de versnelling altijd gericht naar de binnenkant van de bocht, DUS NAAR DE AARDE (zou je denken) want de maan draait rond de aarde (fig 3)
De afbeelding hierboven (jouw fig.2) geeft de situatie weer in één samenstand zon-maan-aarde. Maar dat de resulterende kracht altijd naar de zon is gericht klopt niet als we meerdere samenstanden bekijken:
Dan zien we een gedurige verandering van richting van die resulterende versnelling, waardoor de maan dan weer sterk naar binnen getrokken wordt, dan weer minder (en dus weer naar buiten vliegt), en onderweg ook toenemende en afnemende baansnelheden (zeg maar in de afbeelding in horizontale zin) krijgt.
Groet, Jan
je hebt gelijk in die zin dat ik me idd beperkt heb tot de constellatie waarbij aarde - maan - zon op één lijn liggen, dus de eerste situatie in de tekening die je hebt toegevoegd.
De resulterende kracht is in dat geval perfect naar de zon gericht, de versnelling dus ook en dat klopt niet met de kromming van de baan van de maan in die eerste situatie. Die baan is ook naar boven gekromd.
Het was dat punt dat ik even naar voren wilde brengen en ook wilde verklaren.
groet, Leo
Verder lijkt in deze tekening alles heel dramatisch af te wijken, maar valt dat in de praktijk reuze mee. De "fout" van de schets zit in de schaal: Als ik de schets naar mijn tekenprogramma haal en wat ga meten met normalen op raaklijnen is de straal van de gemiddelde baan van de aarde rond de zon ongeveer 1900 pixels, de straal van de baan van de maan rond de aarde ongeveer 50 pixels. een verhouding van 1900: 50 ≈ 38:1 . In werkelijkheid is dat eerder 150 000 000 : 390 000 ≈ 380 : 1 .
De stippellijn van de maanbeweging staat dus ongeveer 10 x verder van de gemiddelde baan vandaan dan in een schets op een correcte schaal het geval zou zijn.
Hieronder in paarse pijlen de verbeterde straalrichting (alle gele "zonnestralen" wijken dus ook al af) en in een rode stippellijn de werkelijke maanbaan in een al heel wat beter kloppende schaal t.o.v. de gemiddelde baan.
(nou klopt de omvang van de aarde en maan natuurlijk nog steeds in het geheel niet in verhouding tot de baankromming, beide zijn ongeveer 100 x te groot)
Dat zou in zoverre toevallig kunnen zijn dat je daar was in een periode dat de maan slechts overdag zichtbaar is, en je niet goed de blauwe (of bewolkte) hemel afspeurde. Maar voor de rest komt dat (de maan niet zien) in de tropen of subtropen net zo vaak voor als op gematigde breedten. Want bij benadering net zoveel uur per dag dat je de zon niet ziet zul je de maan niet zien.
Er zijn telescoop-simulatieprogramma's te downloaden die de sterrenhemel op elk punt van de wereld op elk gewenst tijdstip in verleden of toekomst kunnen laten zien, bijvoorbeeld deze:
http://www.carinasoft.com/skygazer.html
Dus download, voer locatie en tijdstip in, en kijk waar de maan toen was.
groet, Jan vld
Welke verklaring is er voor de kortste dag van de maan - lees: geen maand -, zou de kortste dag van de maan in 2019; 12 augustus kunnen zijn?
ik heb eerlijk gezegd geen idee wat je kunt bedoelen met de "kortste dag van de maan"
op de maan duurt een etmaal (dwz een periode donker/licht) ongeveer 29 aardse dagen.
Dus leg eens uit wat je precies bedoelt?
Groet, Jan
- Hoi Jan,
Ik vroeg mij af of er ook sprake is van een zonnewende, op de maan (waarbij overal op de maan de dag even lang is).
Het viel me inderdaad op dat ieder maanetmaal ongeveer 29 aardse dagen heeft, maar vooral het aantal uren onderverdeeld over de maanden van 2019
19 - 19 -16 - 14 - 11 - 7 - 7 - 7 - 11 -13 -16
Lijkt op een nominale verdeling, als de meting 11 aardse maanden eerder of 1 aardse maand later zou starten.
*bron maanstanden 2019
https://wetenschap.infonu.nl/sterrenkunde/149193-wanneer-is-het-volle-maan-in-2019.html
Groet, Marvin
Dan zou ik als ik jou was maar eens op je dooie gemak in het Engels gaan googlen met zoektermen als "rotation and precession of the moon" of iets dergelijks
De maan "schommelt" inderdaad een beetje, maar daar heb ik me nooit ook maar enigszins in verdiept, ik zou ook alles uitgebreid moeten gaan googlen.
Groet, Jan
Langer/korter zonneschijn op noordelijk of zuiderlijke maanhelft zal er zeker zijn omdat de maan ronddraait om een as die niet loodrecht staat op het zon-maan vlak. Zoals de aardas ook onder een hoek op het aarde-zon vlak staat waardoor er seizoenen zijn.
De maan-seizoenen staan los van de schijnbare omloopstijd om de aarde.
Theo de Klerk plaatste:
Langer/korter zonneschijn op noordelijk of zuiderlijke maanhelft zal er zeker zijn omdat de maan ronddraait om een as die niet loodrecht staat op het zon-maan vlak.
https://en.wikipedia.org/wiki/Moon
De maan wordt door de aarde "meegesleept" en zal dezelfde seizoenen vertonen, maar veel minder extreem omdat de draaias veel rechter op de ecliptica staat.
Waar de aarde netjes in het eclipticavlak blijft, heeft de maan een complexere beweging. Met de aarde mee maar ook nog eens in zijn baan "boven" de aarde en "onder" de aarde tov de ecliptica omdat zijn baanvlak scheef op de ecliptica staat. De zon kan de maan "onder" en "boven" de aarde verlichten. Alleen als de maan op de snijlijn van ecliptica en eigen baanvlak staat en die is richting zon georienteerd, kan er een zons- of maansverduistering plaatsvinden. In alle andere gevallen dekken aarde, maan en zon elkaar niet af omdat ze niet op 1 lijn staan.
Het maanseizoen is dan ook even lang als het aardseizoen omdat de maan grotendeels de aardbaan volgt. De schets hieronder geeft dat nog eens aan (schets geheel niet op schaal: noch qua afstanden, omtrekken of hoeken - grote overdrijvingen om het verschil duidelijker te tonen)