Vaste aarde: lagen en platen
De aarde heeft lagen. We weten dat doordat we zien hoe aardbevingsgolven er doorheen reizen. De korst is dun, ongeveer 5 tot 70 km. De mantel is dik, ongeveer 2.900 km, en bestaat uit heet, vast gesteente dat langzaam stroomt. De buitenkern is vloeibaar ijzer en nikkel. De binnenkern is vast, omdat de druk enorm is.
Platentektoniek
De korst en de bovenkant van de mantel vormen samen de lithosfeer, die in platen is gebroken. Ze bewegen een paar centimeter per jaar, aangedreven door warmtestroming in de mantel. Bij convergente grenzen botsen platen (bergen, vulkanen, diepe zeetroggen). Bij divergente grenzen bewegen ze uit elkaar (nieuwe korst ontstaat, zoals bij mid-oceanische ruggen). Bij transforme grenzen schuiven ze langs elkaar (aardbevingen).
Gesteenten
Stollingsgesteenten ontstaan uit afgekoeld magma, sedimentgesteenten uit samengeperste lagen sediment en metamorfe gesteenten wanneer hitte en druk oud gesteente veranderen.
Atmosfeer: vier lagen
De atmosfeer wordt vastgehouden door de zwaartekracht. Van de grond omhoog:
- Troposfeer (0 tot ongeveer 12 km): hier ontstaat het weer; de temperatuur daalt met de hoogte.
- Stratosfeer (tot ongeveer 50 km): bevat de ozonlaag, die schadelijk ultraviolet licht opneemt, dus de temperatuur stijgt.
- Mesosfeer (tot ongeveer 85 km): de temperatuur daalt weer; hier verbranden meteoren.
- Thermosfeer (daarboven): erg ijl, dus een paar deeltjes kunnen heel heet zijn; hier zijn het noorderlicht en satellieten.
Broeikaseffect
Gassen zoals koolstofdioxide en waterdamp houden warmte vast. Daardoor is de aarde warm genoeg voor leven; extra gassen maken haar nog warmer.
Oceaan en lucht: warmte op reis
De zon verwarmt de evenaar meer dan de polen. Warme lucht stijgt en koelere lucht zakt, dus lucht beweegt in convectiestromen. Omdat de aarde draait, buigen bewegende lucht en water af (het corioliseffect). Dat bepaalt het patroon van de winden en van de zeestromen aan het oppervlak.
Waarom de oceaan belangrijk is
Water kan veel warmte vasthouden en geeft die langzaam af, dus oceanen maken het klimaat milder. Zeestromen brengen warm water naar koudere plekken. In El Niño-jaren worden de winden boven de Grote Oceaan zwakker en verspreidt warm water zich naar het oosten, waardoor de regen in veel landen verandert.
Ruimte: baan, scheve stand en seizoenen
De aarde draait in ongeveer 365 dagen één keer om de zon en draait in ongeveer 24 uur één keer om haar as. De aardas staat ongeveer 23,5 graden scheef en wijst in de ruimte steeds dezelfde kant op.
Waarom er seizoenen zijn
Als de noordkant naar de zon helt, valt het zonlicht directer op het noorden en zijn de dagen langer: zomer. Een half jaar later helt het noorden van de zon af: winter. Het zuiden heeft de omgekeerde seizoenen. Het gaat niet om afstand.
Het grotere plaatje
De zon is een ster. Ze is een van honderden miljarden sterren in het Melkwegstelsel. Sterren schijnen doordat ze waterstof tot helium samensmelten.
Probeer het: seizoenen met een zaklamp
Houd in een donkere kamer een zaklamp op een bol of bal gericht. Kantel de bal een beetje en loop om de zaklamp heen, terwijl je de scheve stand steeds dezelfde kant op houdt. Zie hoe het licht op de ene plek rechter op de bovenste helft valt en aan de andere kant op de onderste helft. Schuif in de 3D-scène de regelaar door de maanden.
Belangrijke formules en begrippen
- Scheve stand van de aardas: ongeveer 23.5 graden
- Omlooptijd: ongeveer 365.25 dagen; draaitijd: ongeveer 24 uur
- Troposfeer: ongeveer 0-12 km; stratosfeer: tot ongeveer 50 km; mesosfeer: tot ongeveer 85 km
- Snelheid van platen: een paar cm per jaar
Uitgewerkte voorbeelden
1. Een plaat beweegt 4 cm per jaar. Hoe ver beweegt ze in 25 miljoen jaar?
4 cm x 25,000,000 = 100,000,000 cm = 1,000 km.
2. Waarom is de stratosfeer bovenin warmer dan onderin?
De ozonlaag in de stratosfeer neemt ultraviolet licht op en zet het om in warmte, vooral in het bovenste deel.
3. Waarom is het zomer op het zuidelijk halfrond als het in het noorden winter is?
De aardas staat scheef. Als het noorden van de zon af helt, helt het zuiden naar de zon toe, dus het zuiden krijgt directer zonlicht.
Veelgemaakte fouten
- Denken dat seizoenen komen doordat de aarde dichter bij of verder van de zon staat. Ze komen door de scheve stand.
- Denken dat de mantel vloeibaar is. Het is vast gesteente dat heel langzaam stroomt; alleen de buitenkern is vloeibaar.
- Zeggen dat platen alleen uit korst bestaan. Platen bestaan uit de korst en de bovenkant van de mantel (lithosfeer).
- Denken dat weer in alle lagen voorkomt. Het gebeurt in de troposfeer.