Praktische opdracht

De diameter van de zon

Wanneer je omhoog kijkt lijken de zon en de maan even groot. Toch staat de zon 400 keer verder weg dan de maan. De zon is echter ook veel groter dan de maan. In deze opdracht ga je zowel met het blote oog als met behulp van een telescoop de schijnbare diameter van de zon bepalen. Tenslotte ga je met behulp van je waarnemingen ook de werkelijke diameter bepalen.

De hoogte van de zon, maan en sterren boven de horizon wordt uitgedrukt in graden. De schijnbare afstand waarover hemellichamen zich langs de hemel uitstrekken wordt ook uitgedrukt in graden. Omdat we meestal te maken hebben met hele kleine afstanden wordt elke graad weer verdeeld in 60 boogminuten. Misschien heb je je wel eens afgevraagd hoeveel 'zonnen' er langs de hemel zouden passen. De grootte van de zon aan de hemel wordt de schijnbare zonsdiameter genoemd. Door de draaiing van de aarde, lijkt het alsof de zon in de loop van de dag een boog aan de hemel beschrijft. Deze boog is een deel van een denkbeeldige cirkel. Door het beeld van de zon achter de telescoop te projecteren kun je heel nauwkeurig de schijnbare diameter bepalen.

Deze opdracht voer je samen met een klasgenoot uit. Maak samen een plan hoe je de opdracht gaat uitvoeren en natuurlijk een tijdsplanning. Jullie beginnen met informatie te zoeken over het bepalen van hoeken aan de sterrenhemel. Vervolgens bepalen jullie de schijnbare diameter van de zon op twee manieren. Eerst door te schatten hoeveel 'zonnen' er langs de hemel zouden passen. Daarna ga je de schijnbare diameter van de zon op een nauwkeuriger manier bepalen met behulp van een telescoop. Wanneer er geen telescoop op school aanwezig is kunnen jullie een afspraak maken bij een van de pubiekssterrenwachten. Probeer zelf een methode te bedenken aan de hand van de kennis die je hebt over de beweging van de hemellichamen. Probeer ook eerst zelf een formule op te stellen waarmee je de schijnbare diameter kunt bepalen. Als je er niet uitkomt kan je begeleider je verder helpen.

Tenslotte vergelijk je de uitkomsten van de verschillende methodes. Hoever zat je er naast? Maak tenslotte een poster van jullie onderzoekje waarbij je aan de hand van duidelijke tekeningen laat zien wat de schijnbare diameter is, hoe je aan de hand van eenvoudige trucjes hoeken aan de hemel kunt bepalen en op welke manier de schijnbare diameter nauwkeurig bepaald kon worden. Verwerk op deze poster ook de resultaten van jullie metingen. Vraag twee klasgenoten jullie poster te beoordelen aan de hand van een aantal zelfgeformuleerde criteria.

 

Begeleidingsblad

Diameter van de zon

Benodigde tijd

10 slu

Benodigdheden

  • Telescoop
  • Projectiescherm
  • Rekenmachine
  • Passer
  • Potlood, wit papier A4
  • Stopwatch

Figuur 1. De zon waarnemen met behulp van een projectiescherm.

Randvoorwaarden

De zon moet hoog genoeg aan de hemel staan om door een telescoop te kunnen bekijken. De tijden van zonsopkomst en ñondergang staan vermeld in de gids 'Sterren en Planeten'.

Benodigde voorkennis

Leerlingen moeten weten dat de aarde in 24 uur om haar as draait. De zon lijkt in die periode een baan aan de hemel te beschrijven. Deze cirkel kan onderverdeeld worden in 360° . Elke graad kan weer onderverdeeld worden in 60 boogminuten (60').

Figuur 2. De hemel wordt onderverdeeld in graden: de maan is ongeveer een halve graad groot en ook de afstanden tussen sterren, zoals hier in de Grote Beer, kun je uitdrukken in graden.

Informatiebronnen

Inleiding

De zon staat op ongeveer 150 miljoen kilometer van de aarde. Bijna 400 keer zo ver weg als de maan. Als je naar de hemel kijkt lijken zon en maan even groot. Dat komt omdat de zon veel groter is dan de maan. Posities en hoekafstanden worden meestal uitgedrukt in booggraden. In de gids 'Sterren en planeten' vindt u meer informatie over het schatten van hoeken.

Ook de schijnbare afmeting van een hemellichaam wordt uitgedrukt als de hoek (in graden, minuten, seconden) waarover dat hemellichaam zich uitstrekt aan de hemelbol. In deze opdracht gaan leerlingen zowel met het blote oog als met behulp van een telescoop de schijnbare diameter van de zon bepalen.

De telescoop wordt op de zon gericht en het beeld geprojecteerd op een projectiescherm. Laat leerlingen nooit alleen bij de telescoop. Instrueer hen duidelijk over de gevaren van rechtstreeks in de telescoop te kijken. Let er ook op dat de gebruikte oculairen geschikt zijn voor het waarnemen van de zon.

Uitvoering

De schijnbare diameter van de zon wordt bepaald door eerst een schatting te maken en vervolgens door een berekening. Laat de leerlingen eerst zelf een formule proberen op te stellen, waarmee de schijnbare zonsdiameter kan worden berekend. De aarde draait in 24 uur om haar as. Elk uur telt 60 minuten en elke minuut telt 60 seconden. Als gevolg van deze draaiing lijkt het alsof de zon een boog aan de hemel beschrijft. Deze boog is een deel van een denkbeeldige cirkel. Een cirkel is 360 graden. Elke graad kan weer onderverdeel worden in 60 boogminuten.

d = (t*360*60)/(24*3600) = t/4

d is de schijnbare diameter van de zon in boogminuten

t is de tijd in seconden

Het beeld van de zon wordt geprojecteerd op een wit vel A4 op het projectiescherm. Leerlingen tekenen met behulp van een passer een cirkel, die 10 tot 20 % groter is dan het zonsbeeld. Door de draaiing van de aarde schuift het zonsbeeld langzaam over het scherm. Nu moet de tijd gemeten worden waarin de zon precies haar eigen schijnbare diameter aflegt.

Deze tijd kan nauwkeurig bepaald worden. Zodra de zon over de rand van de getekende cirkel schuift wordt de stopwatch ingedrukt en begint de tijd te lopen. Vervolgens schuift de zon steeds verder op (zie tekening).

Figuur 3. De verschuiving van het zonsbeeld.

Wanneer de zon de getekende cirkel verlaat wordt de tijd stop gezet. De zon heeft zich nu precies éénmaal over zijn eigen diameter verplaatst en op de stopwatch is af te lezen hoe lang dat duurde. Door de meting meerdere malen te herhalen wordt de uitkomst nauwkeuriger.

Eindproduct

Leerlingen moeten een poster maken over dit onderzoekje. In de tekst voor de leerlingen zijn een aantal criteria opgenomen waaraan de inhoud van de poster moet voldoen. De meeste lesmethodes geven hier ook aanwijzingen over. Soms maakt de docent andere afspraken met de leerlingen. Voordat leerlingen hun resultaten zelf verder verwerken is het goed om te controleren of ze een tekening van de opstelling hebben gemaakt en aantekeningen hebben gemaakt over het type kijker, de gebruikte oculairen en de waarneemomstandigheden. Ga ook na of er nog vragen zijn over het onderzoekje voordat ze aan de slag gaan met de poster.

© 1999 Stichting Universum, Utrecht. Alle rechten voorbehouden. Copiëren voor eigen gebruik, privé of op school, is toegestaan. Overname van deze tekst in andere uitgaven mag alleen met schriftelijke toestemming van de uitgever.

Terug naar startpagina.