Hoe snel beweegt de Aarde?

De banen van Mars en de Aarde
De banen van Mars en de Aarde om de Zon (credit: NASA)

Als aardbewoners is het gemakkelijk om te geloven dat de Aarde niet beweegt. We voelen helemaal helemaal geen beweging om ons heen. Maar als je naar de sterrenhemel kijkt dan zie je wel degelijk dat we bewegen.

Er waren vroeger astronomen die dachten dat we in een geocentrisch heelal leven. Dit betekent dat de Aarde het middelpunt is van alles. Ze zeiden dat de Zon om ons heen draait en dat daardoor de zonsopkomst en zonsondergangen werden veroorzaakt. Hetzelfde gold voor de bewegingen van de Maan en de planeten. Maar er waren sommige dingen die niet pasten in dit beeld. Soms bewoog een planeet zich achterwaarts om zich later weer voorwaarts te bewegen.

De rotatie van de Aarde vastgelegd in 3000 beelden vanaf een afstand van 1.5 miljoen kilometer door de EPIC Camera aan boord van de DSCOVR satelliet. Credit: NASA Goddard via Youtube

We weten dat deze beweging – die we de retrograde beweging noemen – optreedt als de Aarde een planeet in zijn baan inhaalt. Bijvoorbeeld: Mars draait verder weg om de Zon dan de Aarde. Op een gegeven moment zal de Aarde Mars dus inhalen in zijn baan en passeren we de planeet. Als we Mars inhalen lijkt het alsof Mars achterwaarts aan de sterrenhemel beweegt. Als we Mars hebben ingehaald lijkt het alsof Mars weer voorwaarts beweegt.

Voorbeeld van de parallax-methode die Cassini gebruikte voor het bepalen van de afstand.
Voorbeeld van de parallax-methode die Cassini gebruikte voor het bepalen van de afstand.

Een ander bewijs dat de Zon in het centrum van het zonnestelsel staat is afkomstig van de parallax; de schijnbare verandering van de positie van sterren ten opzichte van elkaar. Een eenvoudig voorbeeld van de parallax: hou je wijsvinger op armlengte voor je gezicht. Sluit je rechteroog en kijk met je linkeroog naar je wijsvinger. Sluit daarna je linkeroog en kijk met je rechteroog naar je wijsvinger. De schijnbare positie van je wijsvinger veranderd. Dit wordt veroorzaakt doordat je linkeroog en je rechteroog een andere hoek maken met je vinger.

Dit vindt ook plaats als je vanaf de Aarde naar de sterren kijkt. De Aarde draait in 365 dagen om de Zon. Als we in de zomer naar een dicht bijzijnde ster kijken en we kijken in de winter weer naar diezelfde ster dan zien we dat de schijnbare plaats aan de sterrenhemel een heel klein beetje is veranderd. Dit komt doordat we vanuit een andere positie in de baan om de Zon naar de ster kijken. Met een beetje eenvoudig rekenwerk kunnen we de parallax gebruiken om de afstand tot de ster te berekenen. Overigens werkt dit alleen bij sterren die dicht bij zijn. Van sterren op grote afstand is de parallax zó klein dat we die niet meer kunnen meten.

Hoe snel draaien wij?

De Aarde draait met een constante snelheid maar de snelheid is wel afhankelijk van de breedtegraad waar je je bevindt. De Aarde heeft volgens de NASA een omtrek van ongeveer 40.070 kilometer als je die meet over de evenaar. Een dag duurt ongeveer 24 uur. Aan de evenaar beweeg je je dus met een snelheid van 40.070/24 = 1670 kilometer per uur.

Op andere breedtegraden beweeg je een stuk langzamer. Stel je woont op de 45-ste breedtegraad dan kan je je snelheid berekenen door de cosinus van de breedtegraad te nemen. De cosinus van 45 = 0,707 dus op de 45-ste breedtegraad beweeg je je met een snelheid van 0,707 * 1670 = 1180 kilometer per uur (afgerond). In Nederland wonen we ongeveer op de 52-ste breedtegraad. We draaien in Nederland met een snelheid van 0,6157 * 1670 = 1028 kilometer per uur. Toch best nog wel een flinke snelheid waar we helemaal niks van merken.

Ruimtevaartorganisaties maken ook dankbaar gebruik van de draaiing van de Aarde. Als er mensen naar het International Space Station worden gelanceerd dan gebeurd dat van een plaats zo dicht mogelijk bij de evenaar. Als je dit doet én in de draaiing van de Aarde mee lanceert dan krijgt de raket een extra snelheid mee die de lancering vergemakkelijkt.

Hoe snel draait de Aarde om de Zon?

De draaiing van de Aarde om zijn eigen as is niet de enige beweging die we in de ruimte maken. We draaien met een gemiddelde snelheid van 107.000 kilometer per uur om de Zon heen. Ook dit is met een beetje wiskunde zelf uit te rekenen. De Aarde draait in 365 dagen om de Zon heen. De baan is een beetje ellipsvormig maar om het gemakkelijk te maken gaan we uit van een cirkel. De baan van de Aarde is dus gelijk aan de omtrek van een cirkel. De gemiddelde afstand van de Aarde tot de Zon bedraagt 149.597.870 kilometer. Dit is de straal van de cirkel. De omtrek van een cirkel kan worden berekend met de formule 2 * π * r. In een jaar tijd legt de Aarde dus een afstand af van 2 * 3,14 * 149.597.870 = 939.951.138 kilometer = 940 miljoen kilometer.

Snelheid is gelijk aan de afgelegde afstand in een bepaalde tijdsperiode. De Aarde heeft 365 dagen nodig voor een omwenteling om de Zon dus (940 / 36)/24 geeft de snelheid van de Aarde in kilometer per uur = 2,6 miljoen kilometer per dag oftewel 107.226 kilometer per uur. Maar we zijn er nog niet want:

De Zon en ons sterrenstelsel bewegen ook

Onze Zon volgt zijn eigen baan in ons sterrenstelsel. De Zon is ongeveer 25.000 lichtjaar verwijderd van het centrum van het sterrenstelsel waarvan we denken dat het een doorsnede heeft van ongeveer 100.000 lichtjaar. De Zon en het complete zonnestelsel bewegen met een gemiddelde snelheid van 200 kilometer per seconde oftewel 720.000 kilometer per uur. Zelfs met die enorme snelheid heeft de Zon ongeveer 230 miljoen jaar nodig voor een omwenteling in het sterrenstelsel.

Ons sterrenstelsel beweegt ten opzichte van de andere sterrenstelsels ook. Over ongeveer 4 miljard jaar zullen we in botsing komen met onze naaste buur, het Andromeda stelsel. De twee bewegen met een snelheid van 112 km per seconde naar elkaar toe.

Alles in het heelal is dus in beweging.

Wat zou er gebeuren als de Aarde stopt met draaien?

Je hoeft niet bang te zijn dat je de ruimte in wordt geslingerd want de aantrekkingskracht van de Aarde is veel sterker dan de draaiende beweging (deze laatste beweging wordt de centripetale versnelling genoemd). Aan de evenaar is deze centripetale versnelling het grootste en ongeveer gelijk aan 0,3% van de zwaartekracht. Met andere woorden: je merkt er helemaal niks van.

Volgens de NASA is de kans dat de Aarde stopt met draaien in de komende miljarden jaren praktisch nul maar stel dat het, theoretisch, toch gebeurd dan zijn de gevolgen enorm. De atmosfeer zou nog steeds op de originele snelheid van de Aarde ronddraaien en dit betekent dat alles zal worden vernietigd als gevolg van enorme windsnelheden.

Maar wat als de rotatie van de Aarde geleidelijk aan uitdooft? Dit scenario is aannemelijk omdat de Zon en de Maan aan de rotatie van de Aarde trekken. Mensen, dieren en planten zouden in dit scenario genoeg tijd hebben om aan de gevolgen te wennen. Natuurkundig zou de Aarde eenmaal in de 365 dagen om zijn as kunnen draaien; de Aarde volgt dan een zon-synchrone baan waarbij altijd één zijde naar de Zon toe is gericht en de andere zijde permanent in het donker zit. Dit is dezelfde situatie als de Maan en de Aarde: de Maan is altijd met dezelfde zijde naar de Arde gericht. We kunnen de achterkant van de Maan vanaf de Aarde nooit zien.

Als de Aarde helemaal stopt met draaien krijgen we te maken met verschillende vreemde effecten. Zo zal het magnetisch veld van de Aarde vermoedelijk volledig verdwijnen omdat het grotendeels door de draaiing van de planeet wordt opgewekt. We zullen dan geen noorderlicht meer kunnen zien en de van Allen gordels die de Aarde beschermen tegen schadelijke straling uit de ruimte zullen ook verdwijnen. Onze planeet is dan niet meer beschermd tegen de zeer schadelijke invloeden van de Zon. Bij iedere uitbarsting van de Zon die richting Aarde is gericht zal de planeet worden blootgesteld aan zeer sterke radiostraling die schadelijk tot dodelijk is voor het leven op de planeet.

Als de Aarde helemaal niet meer draait dan zullen plaatsen op de planeet gedurende een half jaar daglicht hebben en de andere helft van het jaar donker zijn. Tijdens de dag zal de oppervlaktetemperatuur veranderen afhankelijk van waar je je bevindt. Aan de evenaar zal het nog veel warmer zijn dan nu. Er zijn geen zonsopkomsten en zonsondergangen meer, de Zon beweegt gedurende het jaar op en neer aan de hemel afhankelijk van de baan van de Aarde en de hellingshoek.

De winden op de planeet zouden kunnen veranderen; de lucht beweegt dan van de warme evenaar naar de koudere polen in plaats van zich parallel aan de evenaar te bewegen zoals dat nu gebeurd.

Eerste publicatie: 25 juli 2016
Laatste keer gewijzigd op: 15 oktober 2017

 

Meer artikelen over de Aarde