Ruimtezeilen: is stralingsdruk van invloed op de baan van planeten?

[tuander]

Het is misschien een klein krachtmoment, maar hij werkt wel voortdurend, en altijd in dezelfde richting (zolang het aardmagnetische veld niet omdraait idd). In dat opzicht miscchien vergelijkbaar met een ionenmotor? Wat betreft de overbrenging van de krachten van de zonnewind weet ik het niet. De krachtenoverdracht vindt plaats via magnetisme. Het aardmagnetisch veld zal toch 'scheef' getrokken worden door de zonnewind, en dit 'scheve' magnetisch veld zal vervolgens de 'aardmagneet' in het binnesnte van de aardmantel ook scheef willen trekken, denk ik dan? En zo een kracht geven in de aardmantel, en dus op de aardas.

[Bladerunner]

Denk even hier over na:
De Aarde heeft twee soorten polen: 1) De magnetische en 2) de geografische.
De magnetische verplaatst zich periodiek t.o.v. de geografische door magnetische veranderingen in de kern van de Aarde. (Wat dus helemaal los staat van de zonnewind).
Maar het is de geografische pool waar de aarde zelf omheen draait. Dus zelfs al zou de magnetische pool door externe invloeden veranderen dan is het zeer onwaarschijnlijk dat de geografische mee beweegt. (Zou dit b.v. blijvend gebeuren na b.v. een krachtige zonnevlam uitbarsting dan verschuiven de seizoenen meetbaar.)

[tuander]

De 'aardas' is natuurlijk een virtuele as. Het is niet zoals de as van een fietswiel; geen fysieke 'ijzeren staaf' waar je direct een kracht op kunt uitoefenen die het hele wiel gaat verplaatsen. In dat opzicht heb je gelijk. Aan de andere kant kun je bij wijze van spreken een 'stippellijntje' om de aarde heen trekken, en de hele aarde + atmosfeer beschouwen als een totaalsysteem. Dan kun je wellicht toch iets zeggen over de krachten die op dit systeem werken, en je kunt misschien iets zeggen over de wet van behoud van energie.
 
Nog een opmerking over de relativiteit van de massa's van de planeten, en waarom je de resultante kracht van 'zonnewind' of 'zonnezeil' niet mag verrekenen als een kleinere massa van de zon: De zwaartekracht tussen zon en planeet is afhankelijk van de massa van de planeet. De zonnewind/zonnezeilkracht is afhankelijk van de diameter van een planeet (eigenlijk het oppervlak in zijaanzicht). De diameter van de aarde verschilt van de diameter van mercurius. De massa van de aarde verschilt ook van de massa van mercurius. En er is geen goed rechtstreeks verband tussen die twee

[tuander]

Ik bedenk trouwens net een bezwaar tegen de zonnewind-aardas-gedachte: De aardas staat altijd schuin dezelfde kant op in het rondje dat de aarde elk jaar om de zon draait. De schuinstand draait niet mee in dit rondje. De zonnewind draait natuurlijk wel mee. Er zou dus hooguit sprake kunnen zijn van een seizoensinvloed, of misschien nog iets met de ellipsvorm van de baan?

[Bladerunner]

Je moet niet vergeten dat de zonnewind geen constante stroom van deeltjes is, althans niet met de zelfde waarde als de zonneconstante als gevolg van de elektromagnetische straling. Die constante is overigens geen echte constante want ook die varieert al is het maar 0,1%. De gemiddelde waarde is 1.362 kW/m². De zonnewind echter varieert veel sterker en is tijdens het zonnevlekkenminimum het zwakst en stijgt sterk tijdens een CME (Coronal Mass Ejection) en kan dan het Noorderlicht veroorzaken als de CME toevallig onze kant op komt. Ook bereikt de zonnewind niet daadwerkelijk het oppervlak van de Aarde want dankzij de interactie met het magnetisch veld en soms de bovenste lagen van de atmosfeer wordt het verspreidt en afgebogen. (Wat maar goed is want anders was de Aarde door de energetische straling niet levensvatbaar). De overige thermische straling van dus 1.362 kW/m² bereikt natuurlijk wel het oppervlak. (Ook als het bewolkt is, al is het dan natuurlijk iets afgezwakt)
 
In de praktijk betekend dit dat het oppervlak van een ruimtezeil beide benut maar een planeet met een magnetisch veld ervaart alleen een meetbare lichtdruk op zijn oppervlak terwijl de druk van de zonnewind teniet wordt gedaan door de interactie met de (magnetisch geladen deeltjes) hoog boven het oppervlak. Door de zonnewind wordt aan de ene kant het magnetisch veld ingedrukt terwijl er aan de andere kant (de nachtzijde dus) een soort van komeetachtige staart ontstaat. Planeten zonder een redelijk sterk magnetisch veld krijgen dus de volle laag van zowel de elektromagnetische straling als de zonnewind, maar de Aarde doet de zonnewind dus afbuigen en de druk ervan wordt feitelijk omgezet in interactie tussen de deeltjes hoog boven het oppervlak waardoor het magnetisch veld van vorm veranderd.
 
De invloed van de zonnewind heeft dus alleen een invloed op het magnetisch veld en soms de atmosfeer maar niet op enige vaste grond en al helemaal niet op de seizoenen want die wordt bepaald door de schuinte van de rotatie-as. Mars b.v. kent ook seizoenen terwijl het magnetisch veld zo goed als ontbreekt. Nu staat de as van de Aarde onder een hoek van 23° en die van Mars 25°. Dat betekend dat een planeet als Mars iets extremere seizoenen heeft ware het niet dat de atmosfeer van Mars erg ijl is (vergelijkbaar met de Aarde op een hoogte van 35 km) waardoor transport van warmte of de vorming van waterdruppels nauwelijks plaatsvindt. Dat zijn allemaal factoren die de seizoenen bepalen en het gemiddelde klimaat en hebben dus niets te maken met het magnetisch veld waar de zonnewind eventueel mee actief is. Het magnetisch veld bepaald natuurlijk ook wel het globale klimaat maar niet de kleine veranderingen die daarin plaatsvinden door de zonnewind want die zijn te kortstondig om effectief te zijn op langere termijn.
 
De baan van de Aarde heeft een excentriciteit van slechts 0,017 en in km uitgedrukt levert dat een verschil op van 5 miljoen km. Dat is dus een verschil van 3,3% op de gemiddelde afstand van 150 miljoen km. Je zou dus verwachten dat als de Aarde dichterbij de zon staat het dan gemiddeld warmer is, maar de actuele temperatuur wordt bepaald door de schuinte van de Aardas waardoor in de winter de zon lager staat en dus minder warmte veroorzaakt. Tenslotte is het als het op het noordelijk halfrond zomer is, is het op het zuidelijk halfrond winter en omgekeerd en dat vergeten de mensen nog wel eens tenzij je een lange vliegreis gaat maken. Het verschil in afstand tot de zon is wel van invloed natuurlijk, maar het is de stand van de aardas die het verschil in seizoenen bepaald.

[tuander]

Ik heb toch een vraag aan je: "Als je de Aarde zou kunnen blootstellen aan een extern magnetisch veld, denk jij dan dat dat magnetische veld een kracht op het binnenste gesteente zou kunnen uitoefenen?"

[Bladerunner]

Het magnetisch veld van zowel de Aarde als de zon zijn in vergelijking met sommige objecten in het heelal erg zwak.
De Aarde heeft een veldsterkte van slechts 30–60 micro teslas, de zon gemiddeld 1,5 tesla terwijl de zonnevlekken kunnen oplopen tot 3000 tesla. Maar het bereik daarvan is klein en de geladen deeltjes bereiken de Aarde alleen als er sprake is van een zonnevlam.
 
Maar bepaalde neutronen sterren genaamd "magnetars" kunnen een veldsterkte hebben van 10⁸ tot 10¹¹ tesla. Een dergelijk sterk veld is in staat de elektronen in een atoom te beïnvloeden zodat chemische verbindingen uiteenvallen. Maar zaken zoals b.v. een harde schijf of het ijzer in de Aarde worden al reeds bij een veel lagere sterkte beïnvloed. Dus als het magnetisch veld sterk genoeg is veranderd er wel degelijk iets en de mate daarin wordt bepaald door de gevoeligheid van de chemische verbinding voor magnetisme. Het menselijk lichaam b.v. heeft niet direct last van sterke magnetische velden (tenzij je natuurlijk een pacemaker hebt!) maar opslag media zoals de harde schijf 'overlijden' een stuk eerder.

[ArcherBarry]

Hoe zit dat met oscillatie? zijn die magnetische velden relatief statisch of oscilleren die veel?
 
Oscillatie geeft mogelijk extra warmte opwekking, denk aan een magnetron of MRI scans.

[Bladerunner]

Je bedoeld van een magnetar? Die oscilleren inderdaad en de velden zijn heel complex omdat dergelijke objecten velen malen per second roteren. Ze geven vorm aan de omringende gassen waardoor we een idee krijgen van de magnetische structuur.

[tuander]

Ik bedoelde eigenlijk iets anders. Ik zal proberen onze gedachtengangen op 1 lijn te krijgen zodat we niet langs elkaar heen discussiëren.
 
Ik wil eerst een andere, maar vergelijkbare theoretische gedachte noemen. Een hypothetische vraag aan iedereen die zich interesseert voor dit onderwerp: "denk jij dat een afstotende kracht tussen moleculen in de atmosfeer kan zorgen voor een kracht in het binnenste van de aardkorst?"
 
Denk bijvoorbeeld aan een molecule ozon in de hoge atmosfeer die een afstotende kracht levert op een molecule siliciumoxide in de magma van de aardmantel. Natuurlijk is de afstotende kracht tussen twee moleculen heel klein, en wordt die ook nog snel kleiner over grotere afstanden. En toch, voordat je me belachelijk verklaart, meld ik graag wat ik voor ogen heb. Ik denk hierbij aan een beschrijving van 'luchtdruk' die een drukkracht levert die cumulatief opbouwt tot diep onder de aardkorst. Deze krachtoverdracht vindt natuurlijk wel degelijk plaats.

[Bladerunner]

De druk c.q. dichtheid in een planeet wordt bepaald door zijn totale massa. In het geval van de Aarde is dat 5.97×10²⁴ kg.
De totale massa van de aardse atmosfeer is  5.1 x 10¹⁸ kg. Dus de atmosfeer draagt een factor 0,00000083 bij aan de totale massa c.q. druk in de Aarde. Ook het drukverschil is groot want terwijl je aan het oppervlak dus een druk hebt van 1 atmosfeer is de druk in de Aardkorst 100 tot 10.000 en loopt dat op in de mantel en kern naar resp. 3.000.000 en 3.600.000 atmosfeer.
 
De atmosfeer draagt dus een heel klein steentje bij aan de totale druk maar er zijn verder geen effecten van die atmosfeer op dergelijke dieptes. De effecten aan het oppervlak (zoals een zuurstof molecuul dat zich verbindt met ijzer en 'roest' vormt) zijn oneindig veel groter.

[tuander]

OK, hebbes! je erkent dat de drukkracht overgebracht kan worden naar het binnenste van de aarde. (niet teveel morren hoor) Dan wil ik je een volgende stap laten nemen, ik zal het niet te moeilijk maken:
 
'Stel nu dat de zonnewind een luchtdrukverschil veroorzaakt tussen de zonkant van de aarde en de schaduwkant van de aarde. Alleen al via dit luchtdrukverschil zal er een resultante kracht ontstaan op het hele binnenste van de aarde. Een zeer kleine kracht, toegegeven, maar de aarde is niet meer in (kracht-)evenwicht en er zal dus iets gaan veranderen.'
 
Kan je me volgen?

[Bladerunner]

Als de zonnewind de atmosfeer raakt worden atomen geïoniseerd en ze stralen deze energie uit op een hoogte van 80 tot 1000 km hoogte wat wij als het poollicht ervaren. Dat is geen drukverschil maar een andere staat waarin een atoom kan verkeren. Mocht er al sprake zijn van een drukverschil dan zal dat op microscopisch niveau zijn (en 80 tot 1000 km dus boven het oppervlak en niet op het oppervlak). Aangezien dit de totale massa van de atmosfeer niet verandert (een lage druk betekent elders een hogere druk) kan het onmogelijk van invloed zijn op de kern.
 
Als het waar was dat een (plaatselijk) drukverschil doorwerkt tot in de kern dan zou elke zware storm of orkaan een effect moeten hebben op vulkanen (die zouden dan instabiel kunnen worden) door de veranderde druk en daar is nooit een directe link tussen gevonden. Wel een indirecte link: zware regenval kan een breuklijn verzwakken en landverschuivingen veroorzaken en daardoor kan er (soms enkele jaren later trouwens) een aardbeving ontstaan die op zijn beurt weer de 'trigger' kan zijn van een vulkaanuitbarsting.

[tuander]

Voor mij zelf is alles wel duidelijk. Zonnewind/zonnezeileffect zorgt voor een effect op planeetbanen dat zeer klein is in ons zonnestelsel, maar niet verwaarloosbaar. Dat is al aangetoond in de eerdere posts. Het is ook nogal logisch hoor. Zonnewind is een kracht die hele planeetstelsels kan laten exploderen, bij supernovae bijvoorbeeld.
 
Het belangrijkste dat ik geleerd heb in dit topic, is dat je de kracht niet mag wegmoffelen in een kleinere massa van de zon. Maar goed, 'nogal dom' zijn we natuurlijk allemaal.
 
De scheefstand van de aardas verklaar je waarschijnlijk niet met zonnewind, ook dat is eerder al gepost. Verder is er volgens mij niet zo veel te zeggen op dit moment, behalve misschien nog een beetje educatie. Nou ja, moet ik ook niet te beroerd voor zijn.
 
Was er verder nog iets niet duidelijk; meld het gerust

[Michel Uphoff]

Opmerking moderator

Dit topic lijdt onder wijdlopigheid, en kreeg een minder plezierige toon. De oorspronkelijke vraag, of stralingsdruk van invloed is op de baan van planeten, is reeds lang beantwoord. De laatste berichten hadden weinig meer van doen met het onderwerp, waren grotendeels dubbelingen van voorgaande reacties en onnodige uitweidingen en zijn daarom verwijderd.
 
Als er nog een concrete vraag resteert, stel die dan kort en duidelijk. Gelieve de reacties op die eventuele restvraag eveneens kort en vooral to the point te houden. De toon blijft correct, dat spreekt voor zich.
 
Topic is heropend.