Verblijf op Aarde

Waar draait het om? Wat is tijd, wat is een jaar? Een jaar is een natuurkundige eenheid voor tijd, symbool a, hetgeen overeenkomt met 31,556.9x10⁶s, of zoals Van Dale het zegt: tijdruimte waarin de aarde éénmaal haar baan om de zon doorloopt, oftewel 365 dagen, 5 uren, 48 minuten en 45 seconden.


Zo’n 355 aardse omloopbanen geleden kwam aartsbisschop Ussher van Ierland door studie van de tijdrekening in de Bijbel tot de conclusie dat de aarde geschapen was op 23 oktober 4004 vóór Christus te 9 uur voormiddag, voordat de zon het hoogste punt aan de hemel heeft bereikt. Deze officiële scheppingsdatum heeft ruim honderd aardse omloopbanen stand gehouden. In andere godsdiensten wordt de aarde nog altijd beschouwd als eeuwig, in die zin dat zij er altijd geweest is en er altijd zal zijn. Een op die theorie gebaseerde tijdrekening is dus onmogelijk. Maar wat is nou één aardse omloopbaan om de zon? Pluto, momenteel de verst afgelegen planeet in ons zonnestelsel, doet er bijna 250 maal langer over om één enkele baan rondom de zon te maken. Waarom zou de omloopbaan van de aarde om de zon, een maat zijn voor de omloopduur van de banen van alle andere planeten in ons zonnestelsel en zou hun omloopsnelheid moeten worden uitgedrukt in de omloopsnelheid die de aarde daarvoor nodig heeft? De mensheid heeft zich te lang gefocust op de aarde als middelpunt van het heelal. Copernicus en Galilei hebben daar geen einde aan kunnen maken. De Poolse sterrenkundige Nicolaus Copernicus, grondlegger van het moderne heliocentrische wereldbeeld breekt in zijn boek ‘De Revolutionibus’ over de omloopbewegingen van de planeten, met de oude opvatting van Ptolemaeus, waarin de aarde het middelpunt van het heelal is, door de zon in het centrum te plaatsen en de aarde en de planeten erom heen te laten draaien. De beweging der sterren verklaarde hij uit de rotatie van de aarde. Hoewel hij zijn opvattingen in 1530 had geschreven, werd het pas in 1543, voorzien van een bijzondere inleiding, door vrienden van hem uitgegeven. Men vreesde voor reacties van kerkelijke zijde, immers Copernicus was niet alleen sterrenkundige maar ook geneesheer en theoloog en verbonden als domheer aan de kathedraal te Frauenburg. De inquisitie van de Rooms Katholieke kerk liet niet lang op zich wachten en zette zijn sterrenkundige theorieën op de index. Galileo Galilei, Italiaans natuur- en sterrenkundige en aanhanger van Copernicus, was een zelfde lot beschoren toen hij in conflict kwam met de bewegingsleer van Aristoteles en het geocentrische wereldbeeld van Ptolemaeus waarmee hij openlijk brak.

Moeilijke kalenders
Tijd kan alleen gemeten worden in relatie met andere gebeurtenissen. Bij het ontbreken van een zon zou er geen dag of jaar zijn, zoals we dat nu kennen. Om tijd te verdelen in eenheden die gemeten kunnen worden, moet de mens een vergelijkingsbron buiten de aarde hebben. De van oudsher belangrijkste verschijnselen waren het opgaan en ondergaan van de zon, de wassende en afnemende maan en de cyclus van de seizoenen. In de ontwikkeling van de sterrenkunde paste de ontdekking dat enkele sterren met een zekere regelmaat van positie veranderden ten opzichte van andere sterren. De oudste tijdsindelingen werden in dag en nacht gemeten, aan de opgaande en de ondergaande zon; in maanden, gemeten aan de wassende en afnemende maan; en in jaren, gemeten aan de seizoenen. Op het eerste oog een eenvoudige reeks, maar in feite vormen dagen, maanden en jaren een slecht bij elkaar passend drietal, dat tot de grootste verwarring bij de laatste kalenders heeft geleid. De eerste, die een ernstige poging deed tot een gezonde kalenderhervorming was Julius Caesar in 46 voor Christus. Naar hem noemt men de nieuwe tijdrekening de Juliaanse kalender.

Eén zonnedag is de periode die een punt op de rondwentelende aarde nodig heeft om, naar het schijnt, één omwenteling om zijn aardas te maken en terug te keren in de oorspronkelijke, naar de zon gerichte, positie. In werkelijkheid is dit iets meer dan precies één omwenteling, want in de periode dat het punt gedraaid is tot in de stand van waaruit het vertrok, staat het niet meer precies op de zon gericht, zoals eerst. Dit is het gevolg van het feit, dat de aarde intussen is voorbewogen over een afstand van 250 miljoen kilometer in zijn baan om de zon. Het punt van de aarde moet een klein stukje verder doordraaien om weer precies naar de zon gericht te zijn. De siderische dag (sterredag) is eveneens gebaseerd op een omwenteling van aarde, maar in dit geval wordt het vertrekpunt bepaald ten opzichte van een verafgelegen ster. Sterren staan zo ver weg, dat de aarde maar heel weinig beweegt ten opzichte van sterren. Na een volledige omwenteling is het punt precies weer op de ster gericht. In dit geval is er geen extra draaiing nodig. Een sterredag is dus iets korter dan een zonnedag. Het verschil is ongeveer vier minuten.
De zonnedag die met een zonnewijzer gemeten wordt, noemen we ‘ware’ zonnetijd. Het verdient geen aanbeveling de ware zonnetijd te gebruiken voor alledaagse metingen, aangezien de zonnedag in lengte verschilt in de loop van het jaar. Dat komt omdat de aardbaan om de zon langgerekt van vorm is. De aarde beweegt zich sneller voort als zij in het perihelium is (het dichtst bij de zon) , dan wanneer zij in het aphelium is (het verst van de zon).

De dag die we onze klokken laten meten is, in tegenstelling tot de natuurlijke dag die door de zon wordt bepaald, constant van lengte. We noemen dit de ‘middelbare zonnedag’, want het is het algemeen gemiddelde van de lengte van alle zonnedagen van een jaar. Het zou erg gemakkelijk zijn, als een jaar (dus de tijd waarin de aarde een volledige baan om de zon beschrijft) een geheel aantal dagen en omwentelingen zou bevatten. Maar de schepper is de belastingdienst niet. De voor een volledige baan benodigde tijd bedraagt 365,2442 dagen, of omwentelingen zo u wilt. Volgens de kalender van Julius Caesar gaat de aarde daar 11 minuten en 10 seconden overheen. Het gevolg hiervan was, dat er weliswaar heel langzaam, toch ook hier een verschuiving van de begindatum der seizoenen  optrad. In de zestiende eeuw wees de kalender het tijdstip van het begin der lente 10 dagen te laat aan. Dat was ook moeilijk voor de kerk; immers het concilie van Nicaea had in 325 bepaald, dat pasen gevierd moest worden op de eerste zondag na de eerste volle maan, die op de voorjaarsequinox volgt. Dat was de reden waarom Paus Gregorius XIII er zich mee ging bemoeien. Om het gerezen kalenderverschil direct op te heffen besloot hij dat donderdag 4 oktober 1582 gevolgd zou worden door vrijdag 15 oktober. Daarmee had hij het verschil van tien dagen gecorrigeerd. En om nu de tijdrekening gedurende een lange toekomst op peil te houden, bepaalde hij verder, dat per vier eeuwen drie dagen uit de Juliaanse kalenderberekening moesten vervallen. Men zou dit doen door bepaalde schrikkeljaren –die immers eenmaal in de vier jaar nodig waren om de kwart-dagen van de Juliaanse tijrekening te verdisconteren- door gewone jaren van 365 dagen te vervangen. Helemaal correct is deze gregoriaanse tijdrekening niet. Want het gregoriaanse jaar is nu nog 26 seconden te lang. Dat is zo weinig, dat het maar één dag in de 3333 jaar scheelt.

Om onze aarde draait haar eigen satelliet de maan. De tijd die de maan nodig heeft voor een omloop om de aarde bedraagt ongeveer 27,5 dag (aardomwentelingen dus) en die noemen we een siderische maand. De maan beschrijft ongeveer dertien banen om de aarde in de tijd dat de aarde een baan om de zon aflegt. Een eenvoudige berekening toont aan dat de siderische maand niet precies dertienmaal in het 365-dagen-jaar past en dus kan dit niet worden gebruikt als een standaard en een onveranderlijke verdeling van de kalender. Feitelijk ervaart men dat het wassen en afnemen van de maan enige overeenkomst vertoont met de tegenwoordige maanden. Als maanden verdeeld konden worden in een geheel aantal dagen en jaren in een geheel aantal maanden, dan zouden de kalenders veel eenvoudiger zijn.

Het draaien van de seizoenen
Maar er zijn nog meer bewegingen van de aarde die op lange termijn van invloed zijn op de seizoenen. De aarde draait niet alleen om zijn as en in een baan om de zon, maar een bijzondere eigenaardigheid van onze planeet is dat de as, waaromheen ze haar dagelijkse omwentelingen maakt, niet loodrecht staat op de baan die de aarde jaarlijks om de zon beschrijft. De aardas staat namelijk scheef onder een hoek van 23,5 graad met de verticaal, de denkbeeldige lijn als de as wél loodrecht zou staan. Het wordt nog gecompliceerder omdat er verschillende soorten jaren zijn. Zo is een ‘tropisch jaar’ de tijd die de aarde nodig heeft om van de ene equinox terug te komen tot de volgende equinox ofwel van één zonnewende tot de volgende zonnewende. De equinoxen zijn de twee punten in de aardbaan, waar de helling van de aarde loodrecht op de richting naar de zon staat. Overal zijn dan de dag en nacht even lang. De zonnewenden zijn de twee punten in de aardbaan, waar de Noordpool óf direct naar de zon toe wijst (de langste dagen en de kortste nachten op het noordelijk halfrond) óf direct van de zon afwijst (de kortste dagen en de langste nachten op het noordelijk halfrond en andersom op het zuidelijk halfrond). Het ‘siderisch jaar’ is de tijd die de aarde nodig heeft voor een baan om de zon, terugkomend op haar oorspronkelijke vertrekpunt, gerekend ten opzichte van de sterren. Ruim meer dan 100 jaar voor Christus ontdekte de Griekse astronoom Hipparchus dat deze twee periodes niet gelijk waren: het tropisch jaar duurde 20 minuten korter dan het siderisch jaar. Dat wil zeggen dat de positie van de equinoxen geen vast punt ten opzichte van de sterren is, maar precesseert  (de verwachte  tijd loopt terug). De oorzaak van de precessie van de equinoxen is de precessie van de aardas. Stel u voor dat het middelpunt van de aarde op zijn plaats blijft, dan beweegt de noord-zuidas langzaam rond, tegengesteld aan de richting van de ronddraaiende beweging van de aarde, waarbij een dubbele kegel wordt beschreven. Altijd houdt de aardas een constante, steeds scheve hoek van 23,5 graad ten opzichte van de verticaal. De aardas doet er ongeveer 25.800 jaar over om een cirkelbaan te volbrengen. Hoewel dit erg lang lijkt, betekent het dat de Noordpool van de aarde elke dag 3 meter beweegt. Op het ogenblik wijst het Noordeinde van de aardas vrijwel precies naar de Poolster. In het jaar 14.000 zal Wega de ster zijn, die precies boven de Noordpool staat en in het jaar 28.000 zal de Poolster weer de ‘poolster’ zijn. Ik laat nog maar buiten beschouwing de invloed van de maan die onze satelliet heeft op precessiebeweging van de aarde, waardoor deze niet helemaal gelijkmatig is. De precessie van de aardas en de precessie van de equinoxen die daar het gevolg van is betekend dat over een tijd van 13.000 jaar de seizoenen omgedraaid zullen zijn vanwege de tegengestelde helling van de aardas. Als we zouden meten met het siderisch jaar, die een werkelijke baan weergeeft, zou het zuidelijk halfrond de seizoenen op hetzelfde moment van het jaar hebben als het noordelijk halfrond dat heeft en omgekeerd natuurlijk.

Andere tijden
Het heelal dijt uit. Sterrenstelsels, en dus ook onze Melkweg met daarin het zonnestelsel, raast met grote snelheid door de ruimte. Het voortgaan van de tijd is echter niet onder alle omstandigheden even snel, maar fat is afhankelijk van de snelheid van het materiedeeltje, waarop de klok zich bevindt waarmee de tijd gemeten wordt. Hoe groter de snelheid, des te langzamer de tijd.
Aan boord van een ruimteschip dat met grote snelheid de aarde verlaat, zal volgens deze theorie de tijd langzamer gaan dan op aarde. Voor de bemanning lijkt dat niet zo, maar het is zo. Aan boord gaan de bewegingen in de atomen langzamer dan op aarde, de slingers of veren van de klokken aan boord trekken de wijzers langzamer voort, de hartslag, de bloedsomloop en het denken van de bemanning, kortom alle levensfuncties zijn aangepast aan de snelheid van het tijdsverloop aan boord. De mens op dit schip wordt dus langzamer ouder dan op aarde. Zie Einstein's Relativiteitstheorie. Een gevolg van deze tijdsparadox is dat verleden, heden en toekomst bij ruimtereizen opnieuw geijkt moet worden. Door de tijd-asymmetrie zal de thuiskomst van de bemanning minder plezierig zijn: de hen vertrouwde omgeving is in het verleden verdwenen.
(Naar boven)

Is dit geen beauty van een Chinese klok?





















 

In 2000 wees de Aardas precies naar de Poolster.
De Aardas heeft er ongeveer 25.800 jaar voor nodig om een volledige cirkel te beschrijven.
 

© Copyright 2004 - 2009  J.M.J.F.Janssen - Hilversum