Wat doet de dampkring met binnenkomende straling?

Presentatie over: "Wat doet de dampkring met binnenkomende straling?"— Transcript van de presentatie:

1 Wat doet de dampkring met binnenkomende straling?
Thomas van Baare Yari de Kleijn Colin Tan

2 Inhoud Inleiding Dampkring Shower Zonnewind Poollicht Regenboog Halo
Verstrooiing van licht Proefje Best binnendringende kleur in de dampkring

3 Inleiding De aarde wordt voortdurend beïnvloed door allerlei straling vanuit het heelal. Een deel van die straling komt door de dampkring heen en bereikt ons. Een ander deel wordt door de dampkring tegengehouden en weer een deel botst op moleculen in de dampkring, die uit elkaar spatten en waarvan we de brokstukken kunnen meten. Hierover gaan we jullie iets vertellen.

4 Dampkring De dampkring is de lucht om de aarde. De dampkring wordt aan de aarde gebonden door zwaartekracht en doet mee aan het draaien van de aarde. Zonder de dampkring is er geen leven op aarde. In de dampkring speelt het weer zich af. Samenstelling van de droge dampkring: 78.08% Stikstof, 20.95% Zuurstof, 0.93% Argon, 0.038% Koolstofdioxide. Bij een niet droge dampkring is er 0 tot 7% waterdamp. De dampkring beschermt ons tegen UV-straling, UV-straling is een straling die van de zon afkomstig is. Als je te veel in aanraking komt met UV-stralen kan je huid verbranden en je kan zelfs huidkanker krijgen. De dampkring beschermt ons door zowel straling te absorberen als het te weerkaatsen. De dampkring beschermt ons ook tegen meteoren. Een meteoor is een steen of voorwerp dat rondzweeft in de ruimte. Als een meteoor op de aarde valt, dan heet het een meteoriet. Maar meteoren veroorzaken bijna nooit schade op de aarde, want als een meteoor in de dampkring komt dan branden ze helemaal weg. Het komt maar heel weinig voor dat een meteoor door de dampkring komt en schade veroorzaakt.

5 Shower Na een lange reis door de ruimte komen er deeltjes met hoge energie op de aarde af. Als een deeltje eindelijk in de dampkring is, schiet een deeltje langs een heleboel atomen en moleculen tot het uiteindelijk tegen een ander deeltje aanbotst. De kans is natuurlijk het grootst dat dit een stikstofmolecuul is (omdat de atmosfeer bestaat uit 78,08% stikstofmoleculen). Als de deeltjes met heel veel energie op elkaar laat botsen ontstaan er allerlei nieuwe deeltjes, die je normaal niet tegenkomt. Het resultaat van de botsing is een hele regen van nieuwe deeltjes. In deze “shower” blijken deeltjes te zitten waar we nog nooit van gehoord hadden. Bijvoorbeeld: elektronen, lichtdeeltjes en positief geladen elektronen. Dus samengevat: Een shower is een hele regen van nieuwe deeltjes waar we nog nooit van gehoord hebben. En een shower ontstaat door deeltjes met hoge energie die tegen andere deeltjes aanbotsen.

6 Zonnewind De zonnewind is een stroom van geladen deeltjes die ontsnappen van het oppervlak van de zon. Door de grote hitte van een ongeveer graden Celsius in de corona (de corona is de hete atmosfeer rondom de zon die miljoenen kilometers groot is) krijgen protonen en elektronen een gemiddelde snelheid van 145 km/s. Een aantal van die deeltjes heeft een snelheid die hoog genoeg is (618 km/s)om te ontsnappen uit de zon. De Zon verliest per jaar op deze manier zo'n 1000 teragram aan materiaal, binnen 4,6 miljard jaar heeft de zon ongeveer 0,01 procent van haar massa verloren. De zonnewind bevat protonen, elektronen, alfadeeltjes en een heel klein beetje hooggeladen ionen. Deze passeren de Aarde met een gemiddelde snelheid van ongeveer 450 km/s. Het is niet de dampkring die ons tegen de zonnewind beschermt, maar het magnetisch veld om de aarde. Hierdoor wordt de schadelijke straling afgebogen, zodat de zonnewind niet de oppervlakte van de aarde kan bereiken. Door de kracht van de zonnewind wordt het magnetisch veld vervormd. Het deel van het magnetisch veld aan de kant van de zon wordt ingedeukt, en het deel van het magnetisch veld achter de aarde (ten opzichte van de zon) wordt juist uitgerekt. Dit heeft ook met het poollicht te maken. Tijdens zonneminima (de periode wanneer de zon “slaapt”) kan de zonnewind ingedeeld worden in eigenlijk twee types, de langzame en de snelle zonnewind. De langzame wind heeft een snelheid van 300 à 400 km/s en bevindt zich rond de evenaar van de Zon. Op breedtegraden meer dan 15 graden van de evenaar komt de snelle zonnewind voor. Deze snelle zonnewind heeft een snelheid van zo'n 700 km/s. De zonnewinden ontstaan niet hetzelfde, dus hebben ze ook een andere samenstelling; de langzame zonnewind heeft hoger geladen ionen dan de snelle zonnewind, doordat de langzame wind voortkomt uit hetere gebieden op de Zon. Tijdens zonnemaxima (de periode wanneer de zon het actiefst is) verdwijnt deze simpele indeling. De langzame zonnewind komt in deze periode op alle breedtegraden voor. De zonnewind wordt verstoord door veel zonne-uitbarstingen, terwijl deze uitbarstingen gebeuren, worden er vaak ook hete plasmawolken uitgestoten.

7 Poollicht Poollicht hangt samen met zonne-uitbarsting of zonnewind. Elektronen afkomstig van de zon kunnen voor poollicht zorgen. Grote hoeveelheden geladen deeltjes worden het heelal ingeslingerd. Het aardmagnetische veld zorgt dat de deeltjesstroom naar de noord- of zuidpool afbuigt en met verhoogde snelheid de dampkring binnenkomt. De kans op poollicht is het grootst in de periode dat de zon het “actiefst” is. Om de elf jaar maakt de zon een actieve periode door (het laatst in 2013), in die periode zijn er veel zonnevlekken. Wanneer een zonnevlek naar de aarde is gericht kunnen de geladen deeltjes die bij de uitbarsting vrijkomen de atmosfeer van de aarde bereiken en poollicht veroorzaken. Radiozenders op de korte golf worden hierdoor een paar uur van tevoren erg verstoord. In Nederland wordt jaarlijks ongeveer zeven dagen poollicht waargenomen, het vaakst in jaren met veel zonneactiviteit.

8 Regenboog Wat is een regenboog? Een regenboog is een meteorologische verschijning die voornamelijk ontstaat tijdens regen, maar een regenboog kan ook ontstaan bij een waterval, tuinslang, in de hoge wolken door de ijskristallen, en soms ook boven de zee. Het licht wordt weerkaatst en gebroken tot een spectrum van de primaire kleuren die in elkaar overlopen. Dan zijn de kleuren van een regenboog, van buiten naar binnen, rood, oranje, geel, groen, blauw, indigo en violet. Door meervoudige weerkaatsing van het licht in de waterdruppels is buiten de eerste regenboog soms een blekere boog te zien met de kleuren in omgekeerde volgorde. Hoe ontstaat een regenboog? Een regenboog ontstaat als waterdruppels en zonnestralen tegen elkaar aan botsen. Zonlicht bevat alle kleuren van het zichtbaar spectrum. Als je dat allemaal bij elkaar voegt, krijg je wit licht. Wanneer het zonlicht de waterdruppels binnendringt, weerkaatst het licht aan de binnenkant van de waterdruppels. Als het licht door de waterdruppel heen gaat, breekt het in alle kleuren van het zichtbaar spectrum. Elke waterdruppel stuurt zijn kleuren heel eventjes naar degene die ernaar kijkt, voordat een andere druppel zijn kleuren stuurt naar degene die ernaar kijkt.

9 Regenboog Waar is een regenboog te zien?
Je kan een regenboog eigenlijk altijd zien, als er maar waterdruppels zijn, en als er zonnestralen zijn. Een regenboog zie je altijd tegenover de zon, met de zon in je rug dus. Regenbogen zijn ’s morgens vroeg, of laat in de middag het grootste. Hoe komt een regenboog aan zijn vorm? De kleinste golflengte die je kunt zien (violet), zie je bij een hoek van 40,60 graden en de grootste golflengte die je kunt zien (rood), zie je bij 42,30 graden. Daarom zie je een boog, die precies tussen de 40,60 en de 42,30 graden ligt. Alle andere golflengtes die niet in die boog zitten, kun je niet zien met het blote oog.

10 Halo Wat is een halo? Een halo is een verstrooid lichtschijnsel rond een scherpere bron, meestal de zon of de maan. Rondom de zon is in hoge, dunne bewolking die ijskristallen bevat vaak een halo te zien. Dit is een kring rond de zon die precies een straal van 22 booggraden aan de hemel heeft. Een halo wordt ook wel de “kleine ring” genoemd. Hij dankt deze naam aan het feit dat er heel soms ook nog een grotere kring met een straal van 46 booggraden rondom de zon te zien is (dat is geen regenboog, want een regenboog zit niet om de zon, en is ook geen kring), maar deze kring is vaak minder helder dan de kleine kring. Meestal is er van een halo maar een klein stukje te zien. Hoe ontstaat een halo? Een halo ontstaat dus meestal in hoge wolken die ijskristallen bevatten. In de wolken weerkaatst zonlicht recht in de ijskristallen, die de vorm hebben van een prisma met een regelmatige zeshoek als grondvlak. Wanneer het zonlicht het ijskristal binnendringt, wordt het licht geprojecteerd rondom de zon. Een halo werkt ongeveer hetzelfde als een regenboog, alleen is een halo kleiner en een hele cirkel en een regenboog is groot en heeft een halve cirkel. Waar is een halo te zien? Je hebt een grote kans om een halo te zien, want er zijn 100 tot 200 dagen per jaar halo’s kan zien. Een halo is meestal rond de zon te zien, maar ook vaak rond de maan. Een halo om de maan heet een maanhalo. Meestal als er een halo is gezien, is er een kans op regen na 24 tot 36 uur. Het spreekwoord “kring om de zon, regen in de ton” gaat ook over een halo.

11 Verstrooiing van licht
Rayleighverstrooiing is de verstrooiing van licht door deeltjes die kleiner zijn dan de golflengte van het licht. Het zichtbare licht kan dus worden verstrooid door onder andere stikstof, zuurstof en hele kleine stofdeeltjes in de atmosfeer. Het effect werd genoemd naar Lord Rayleigh die het ontdekte. Rayleighverstrooiing zie je wanneer licht door een transparante vloeistof of vaste stof gaat, maar het is het duidelijkst zichtbaar bij gassen. Door de Rayleighverstrooiing in de atmosfeer is de lucht blauw. De hoeveelheid Rayleighverstrooiing voor een lichtstraal hangt van de grootte van de deeltjes en de golflengte van het licht af. Maar het is vooral afhankelijk van de golflengte van het licht. De sterke golflengte-afhankelijkheid zorgt ervoor dat blauw licht veel meer wordt verstrooid dan rood licht: blauw licht heeft een golflengte die ongeveer twee keer zo kort is als rood licht, en blauw licht wordt daardoor 16 keer zo goed verstrooid. De atmosfeer verstrooit het licht naar alle kanten en geeft de zachtblauwe kleur behalve rondom de zon.

12 Verstrooiing van licht
Je zou dan ook kunnen denken: "Waarom is de hemel niet violet? De golflengte daarvan is nog kleiner." Dat komt omdat onze ogen niet zo gevoelig zijn voor violet licht. Het rode gedeelte van het licht wordt dus minder verstrooid en gaat verder door de dampkring heen of verlaat deze zelfs weer. blauw wordt dus het beste verstrooid, daarna groen, dan geel en oranje, en rood wordt het minst verstrooid.

13 Proefje Bij het proefje hadden we een bak met water waar een lichtstraal door scheen. We moesten er elke keer een schep melkpoeder bij doen. Zo ontdekten we: hoe korter de golflengte van het licht, hoe groter de verstrooiing. Want door het melkpoeder werd het licht verstrooid. Na een paar scheppen kon je de kleuren met een korte golflengte niet zien, zoals violet en blauw (die waren eigenlijk nooit zichtbaar). Je kon alleen de kleuren met een lange golflengte zien, het bakje water werd dus rood-oranje. De conclusie is dus dat rood licht het minst verstrooid wordt.

14 Best binnendringende kleur in de dampkring
Zoals we al hadden uitgelegd, wordt rood het minst verstrooid en blauw het meeste. Omdat blauw het meeste verstrooid wordt, verspreid het zich dus over de hele lucht. Het minst-verstrooide rode licht wordt niet verspreid over de lucht. Rood gaat dus als het ware dwars door de dampkring op de aarde zonder veel te verstrooien. Rood dringt dus het beste de dampkring binnen. De lucht kan toch gedeeltelijk rood worden. Dat gebeurt bij zonsopkomst of zonsondergang. Dan moet het licht een langere afstand afleggen voordat het ons bereikt. Tijdens deze lange reis komt het licht meer stofdeeltjes tegen dan midden op de dag als de afstand korter is. Door de stofdeeltjes wordt al het licht nog meer verstrooid. Het blauwe licht wordt dan te veel verstrooid en “verdwijnt” dan. Het rode licht verstrooit nu ook meer dan normaal, maar minder dan het blauwe licht wat nu verdwenen is. Het rode licht verstrooit nu ongeveer evenveel als blauw overdag doet. Het blauwe licht is nu niet zichtbaar, en nu is de lucht rondom de zon rood en oranje.

15 Vragen? Thomas van Baare Yari de Kleijn Colin Tan