AstronomieAntwoorden: AstronomieAntwoordenBoek: Tijd

AstronomieAntwoorden
AstronomieAntwoordenBoek: Tijd


[AA] [Woordenboek] [Antwoordenboek] [UniversumFamilieBoom] [Wetenschap] [Sterrenhemel] [Planeetstanden] [Reken] [Colofon]

1. Tijd en astronomie ... 2. Eenheden van tijd en hoek ... 3. Tijd en zwaartekracht ... 4. Zomertijd en wintertijd ... 5. De lengte van een jaar ... 6. De lengte van een dag ... 7. Maantijd ... 8. Hoe vaak draait de Aarde rond de Zon? ... 9. Verleden Sterren ... 9.1. Meer lezen? ... 10. Tegelijk oud en nieuw? ... 11. Oude tijdmeting ... 12. Zonnetijd ... 13. Sterrentijd ... 14. Tijdzones ... 15. Pooldagen en poolnachten ... 16. De tijd op de polen ... 17. De snelheid van de tijd ... 18. De richting van de tijd

Deze bladzijde beantwoordt vragen over tijd. De vragen zijn:

De bladzijde over relativiteitstheorie behandelt ook wat vragen die met tijd te maken hebben.

[418]

1. Tijd en astronomie

Sommige astronomische dingen gebeuren regelmatig of op nauwkeurig te voorspellen tijden, zodat je die dingen kunt gebruiken om de tijd te meten. Sommige eenheden van tijd zijn verbonden met astronomische dingen, zoals de draaiperiode van de Aarde (de dag), de synodische baanperiode van de Maan (de maand van de Maan) en de baanperiode van de Aarde (het jaar).

[380]

2. Eenheden van tijd en hoek

De zestigtallige verdeling van eenheden van hoek (1 cirkel = 6×60 graden, 1 graad = 60 boogminuten, 1 boogminuut = 60 boogseconden) en tijd (1 uur = 60 minuten, 1 minuut = 60 seconden) komen van de methoden van de oude Babyloniërs, die al hun berekeningen in het zestigtallig stelsel deden. Hun maten voor hoeken en tijden werden overgenomen door de oude Grieken en doorgegeven aan de Romeinen, en wij kregen ze weer van de Romeinen. De 24 uren van een dag komen van de oude Egyptenaren die de dag en de nacht apart in 12 gelijke delen verdeelden.

[344]

3. Tijd en zwaartekracht

De zwaartekracht heeft invloed op hoe snel de tijd loopt, maar de zwaartekracht van de Aarde is veel te zwak om grote invloed op de tijd te hebben. Aan het aardoppervlak loopt de tijd ongeveer een driemiljardste deel langzamer dan ver weg in de ruimte. Als je een atoomklok hebt dan moet je hier rekening mee houden, maar voor gewone klokken is het van geen belang.

[109]

4. Zomertijd en wintertijd

In veel landen buiten de tropen (bijvoorbeeld in de landen van de Europese Unie) wordt de klok tijdens de zomer een uur vooruit gezet en in de winter weer een uur terug. De tijd die in de zomer geldt heet zomertijd en analoog daaraan kunnen we de tijd die in de winter geldt wintertijd noemen. In de tropen heeft men weinig interesse voor zomertijd omdat de Zon daar elke dag rond dezelfde tijd opkomt en rond dezelfde tijd weer ondergaat (zie vraag 100).

Zomertijd werd ingesteld om energie te sparen. Vanwege de zomertijd gaat de Zon volgens de klok een uur later onder en dus hoef je volgens de klok pas een uur later lichten aan te doen. Aan de andere kant komt de Zon dan volgens de klok ook later op, dus als je er op een bepaald vroeg uur volgens de klok uit moet dan moet je misschien langer lichten aan houden. Er zijn blijkbaar meer mensen die het fijn vinden dat het in de zomer later licht blijft dan mensen die het erg vinden dat het in de zomer later licht wordt.

In de winter gaan we terug naar "gewone" tijd omdat de dagen dan kort zijn en er anders een te groot verschil zou komen tussen het aantal uren daglicht voor de middag en het aantal na de middag. Als we hier in Nederland en België altijd zomertijd zouden volgen, en niet elke winter terug gingen naar wintertijd, dan zou in het holst van de winter pas om 10 uur (zomertijd) de Zon opkomen. Met wintertijd komt de Zon in het midden van de winter "al" om 9 uur (wintertijd) op (maar gaat hij ook "al" om half 5 wintertijd weer onder, in plaats van half 6 zomertijd).

Je kunt een plaatje van de tijden van zonsopkomst en zonsondergang met zomer- en wintertijd in Nederland en België vinden op bladzijde over de positie van de Zon. Voor andere plaatsen kun je kijken in de tabellen op de toepasselijke tabellenbladzijde.

In Europa begint de zomertijd in de nacht van zaterdag op zondag in het laatste weekeinde van maart, en duurt tot de nacht van zaterdag op zondag in het laatste weekeinde van oktober.

[128]

De geschiedenis van de zomertijd in Nederland wordt beschreven op //www.phys.uu.nl/~vgent/wettijd/wettijd.htm. De geschiedenis van de zomertijd in België wordt beschreven op //www.astro.oma.be/GENERAL/INFO/nli001.html.

[345]

De bedoeling van officiële kloktijd is dat elke seconde precies even lang duurt. Dit heeft niets te maken met zomertijd of wintertijd, want die hebben een constant verschil met elkaar.

[78]

5. De lengte van een jaar

Er staat geen finishlijn op de baan van de Aarde rond de Zon die aangeeft wanneer de Aarde weer een rondje (een jaar) heeft afgelegd, dus moeten we zelf een regel verzinnen voor hoe we het weten als er weer een jaar voorbij is. Er zijn veel verschillende regels te bedenken en die geven allemaal een andere lengte voor een jaar. Tot op de minuut nauwkeurig hebben we:

Tabel 1: Jaarlengtes

dagen uren minuten naam regel
365 5 48 de noordelijke zonnewende
365 5 49 kalenderjaar het gemiddelde van de Gregoriaanse kalender
365 5 49 het gemiddelde van de seizoenen
365 5 49 tropisch jaar de klimmende nachtevening
365 5 49 de dalende nachtevening
365 5 50 de zuidelijke zonnewende
365 6 9 siderisch jaar terugkeer naar dezelfde ster
365 6 14 anomalistisch jaar het perigeum van de Zon

[479]

6. De lengte van een dag

De draaiing van de Aarde rond zijn as remt heel langzaam af, voornamelijk vanwege de zwaartekracht van de Maan, dus neemt de lengte van de zonnedag heel langzaam toe. We willen dat onze klokken de veranderingen in de lengte van de zonnedag meenemen (zodat "12 uur 's middags" op de klok niet langzaamaan naar de nacht schuift). Er zijn twee manieren om dat te doen: pas de lengte van de seconde (en dus ook die van de minuut en het uur) aan in verhouding met de lengte van de zonnedag zodat je altijd hetzelfde aantal (86400) seconden in een dag kunt houden, of houd de seconden allemaal precies even lang maar las hier en daar extra seconden in of sla er een paar over om zo de veranderende lengte van de zonnedag bij te houden. De eerste methode werd gebruikt tot 1972, en daarna wordt de tweede methode gebruikt.

In de officiële tijdrekening van tegenwoordig hebben daarom bijna alle kalenderdagen een lengte van precies 24 uren van elk precies 60 minuten van elk precies 60 seconden, ofwel 86400 seconden in totaal, waarbij elk van die seconden een SI seconde van dezelfde lengte is, zoals gemeten door een atoomklok. De enige uitzonderingen zijn de dagen wanneer er een schrikkelseconde ingelast wordt, waardoor die dagen 1 seconde langer zijn dan gewone dagen, ofwel 86401 seconden. Het is in theorie mogelijk dat soms seconden moeten worden overgeslagen, of dat in sommige jaren meer dan één extra seconde moet worden ingelast, maar dat is tot nu (2006) toe nog niet voorgekomen.

Schrikkelseconden worden ingelast wanneer dat nodig is, en dat gebeurt niet regelmatig. Bijvoorbeeld, tussen het begin van 1992 en het eind van 1998 werd er zesmaal een schrikkelseconde ingelast, maar daarna was er geen nodig tot het eind van 2005. Zie //nl.wikipedia.org/wiki/Schrikkelseconde voor meer informatie over schrikkelseconden.

Er zijn andere tijdschalen dan alleen de officiële kloktijd, en daarin kunnen alle dagen 24×60×60 seconden lang zijn, maar zulke tijdschalen moeten óf langzaam uit de pas lopen met de Zon (zoals TAI = Internationale Atoomtijd), óf seconden hebben die niet allemaal precies even lang zijn (zoals voor zonnetijd).

[70]

7. Maantijd

Er is geen officiële maantijd, maar je kunt wel zo'n tijd definiëren op dezelfde manier als voor de Zon. Het is 12 uur zonnetijd als de Zon het hoogst aan de hemel (of het minst ver onder de horizon) staat, en 0 (of 24) uur zonnetijd als de Zon het laagst aan de hemel (of het verste onder de horizon) staat. Net zo kunnen we stellen dat het 12 uur maantijd is als de Maan het hoogst aan de hemel staat, en 0 uur (of 24 uur) maantijd als de Maan het laagst aan de hemel staat.

Omdat de Maan na een synodische maand (ongeveer 29,5 dag) weer terug keert naar ongeveer dezelfde stand ten opzichte van de Zon is er één minder dag van de Maan dan dagen van de Zon in zo'n synodische maand. Een dag van de Maan is daarom gemiddeld 50 minuten en 28 seconden langer dan een dag van de Zon.

Maantijd en zonnetijd lopen gelijk als het Nieuwe Maan is. Bij het Eerste Kwartier van de Maan (ongeveer een week later) loopt de maantijd 6 uur achter op de zonnetijd. Bij Volle Maan (na ongeveer twee weken) loopt de maantijd 12 uur achter op de zonnetijd. Bij het Laatste Kwartier is het verschil 18 uur, en bij de volgende Nieuwe Maan is het 24 uur, dus dan lopen de maanklok en de zonneklok weer gelijk.

[38]

8. Hoe vaak draait de Aarde rond de Zon?

Het korte antwoord op deze vraag is "eens per jaar". Lees verder voor het langere antwoord.

Hoe vaak de Aarde rond de Zon draait hangt af van hoeveel tijd je de Aarde geeft en van hoe je bepaalt dat de Aarde weer een rondje afgelegd heeft rond de Zon.

De Aarde beweegt rond de Zon door de lege ruimte, dus er zijn geen handige kilometerpaaltjes om te laten zien waar de Aarde precies is in zijn baan, en er is geen eindstreep om aan te geven dat de Aarde nog weer een rondje af heeft gemaakt. Je kunt daarom alleen maar kijken waar de Aarde is ten opzichte van iets anders, en er zijn diverse dingen die je hiervoor kunt gebruiken, die helaas allemaal ten opzichte van elkaar bewegen (maar langzaam).

Daarom leidt elk apart ding dat je gebruikt om de positie van de Aarde te bepalen tot een iets andere definitie van een jaar, en dus tot een iets ander aantal rondjes dat in een bepaalde tijd afgelegd is.

Zo is er bijvoorbeeld het siderische jaar (gemeten ten opzichte van de sterren), het tropische jaar (gemeten ten opzichte van de seizoenen), het anomalistische jaar (gemeten ten opzichte van de jaarlijkse kleinste afstand tot de Zon), en diverse soorten kalenderjaren. De eerste drie genoemde jaren verschillen in lengte van elkaar over ongeveer een half uur, ofwel ongeveer één deel op de achtduizend, dus dat maakt ook ongeveer één afgemaakt rondje uit op elke achtduizend. Kalenderjaren kunnen 354 dagen kort zijn, of 384 dagen lang (afhankelijk van de gebruikte kalender).

[11]

9. Verleden Sterren

Je ziet een ding zoals het was toen het licht van dat ding aan zijn reis naar jouw oog begon. Als de reis van het licht lang duurt, dan zie je hoe het ding er een tijdje geleden uit zag: dan kijk je naar het verleden. Je kunt het vergelijken met een direct-klaarfoto van jou die je meteen in een brief stopt naar een vriend. Je brief valt een paar dagen later pas bij je vriend in de bus, dus als hij naar je foto kijkt dan ziet hij hoe je er een paar dagen geleden uit zag. De vertraging van lichtbeelden is dus geen bijzonder kenmerk van licht, maar hoort bij elke soort van informatieverzending. Omdat licht verschrikkelijk veel sneller reist dan de post valt de reistijd van licht in het dagelijkse leven niet op.

Je ziet elk ding dus hoe en waar het een tijdje geleden was. Dat is zo voor een hele verre ster, maar ook voor een nabije planeet of voor een boom die naast je huis staat. De reistijd van het licht is heel kort als het ding dichtbij is, en heel lang als het ding heel ver weg is. De reistijd van het licht geeft aan hoe ver je in het verleden kijkt als je naar dat voorwerp kijkt.

Er is bijvoorbeeld licht van net na de Big Bang dat van zo ver gekomen is dat het nu pas bij ons aankomt. Dat licht geeft ons een beeld van hoe het Heelal er net na de Big Bang uit zag.

Wij kunnen dus een beetje terug in de tijd kijken, maar we kunnen niet kiezen wat we van die oude tijden te zien krijgen. We kunnen niet zien hoe onze buurmelkwegstelsel de Andromedanevel er uitzag net na de Big Bang, want die is zo dichtbij dat het licht dat daar net na de Big Bang vandaan kwam (als de Andromedanevel toen al bestond) ons allang voorbij gereisd is.

Licht gaat heel erg snel, met bijna 300.000 kilometer per seconde, dus merk je op Aarde in het dagelijkse leven niet dat licht reistijd nodig heeft. Als je zus aan de andere kant van de tafel zit (op 1,5 meter afstand), dan doet het licht dat van je zus naar jou komt (en dus het beeld dat je van je zus ziet) daar maar 5 miljardste van een seconde over.

De Maan staat gemiddeld op ongeveer 380.000 km afstand, en daar doet licht 1,3 seconden over, dus zien wij de Maan zoals die er 1,3 seconden geleden uit zag. Astronomen zeggen dan dat de afstand tot de Maan ongeveer 1,3 lichtseconden is. Radiogolven gaan ook met de lichtsnelheid, dus als je via de radio met een astronaut op de Maan wilt praten, dan moet je telkens tenminste 2,6 seconden wachten voor je antwoord krijgt op je vraag (1,3 seconden voor de heenreis, en 1,3 seconden voor de terugreis).

De Zon staat gemiddeld op ongeveer 8 lichtminuten afstand, dus zien we de Zon zoals die er 8 minuten geleden uit zag. Als de Zon nu ineens blauw zou worden (wat niet te verwachten is), dan zouden we het pas over 8 minuten zien.

De planeet Saturnus staat gemiddeld ongeveer 75 lichtminuten van ons vandaan. Als astronomen een opdracht sturen naar een onbemande ruimtevaartuig bij Saturnus (zoals Cassini), dan komt die opdracht pas 75 minuten later bij het ruimtevaartuig aan. Als de opdracht is om een foto te maken en die over de radio terug te sturen, dan is die foto weer 75 minuten onderweg, dus duurt het zeker 150 minuten (2 en een half uur) voor de astronomen een antwoord krijgen op een opdracht die ze sturen, en is elke foto van Saturnus die op Aarde aankomt tenminste 75 minuten oud, zelfs als die meteen opgestuurd wordt.

De verste planeet staat op ongeveer 4 lichturen van de Aarde. De dichtstbijzijnde ster (Proxima Centauri, een zwak lid van het meervoudige sterrenstelsel Alfa Centauri) staat op ongeveer 4 lichtjaren van de Aarde. Het licht van die ster doet er dus 4 jaar over om de Aarde te bereiken, en we zien die ster dus zoals die er 4 jaar geleden uit zag.

De sterren die je 's avonds kunt zien staan niet allemaal even ver weg, en zijn ook niet allemaal even helder. Een ster kan helder zijn omdat hij dichtbij staat (voor een ster), of omdat hij veel licht uitstraalt (dus lichtsterk is). Een lichtzwakke ster die dichtbij staat kan helderder lijken aan onze hemel dan een lichtsterke ster die ver weg staat, net zoals een kaarsje dat heel dichtbij staat helderder kan lijken dan de lichten van een auto die je van heel ver weg ziet.

Zo is bijvoorbeeld Sirius (in het sterrenbeeld de Grote Hond) de helderste ster aan de hemel en lijkt die driemaal zo helder als Rigel (in het sterrenbeeld Orion), hoewel Rigel eigenlijk 2000 keer zoveel licht uitstraalt als Sirius. Omdat Rigel (op 800 lichtjaren) 90 keer zo ver weg staat als Sirius (op 9 lichtjaren) lijkt Rigel aan onze hemel toch nog zwakker te zijn dan Sirius. Van de 50 helderste sterren aan onze hemel staan de verste ongeveer 2000 lichtjaren weg. Het verste ding dat je vanaf een donkere plek nog net zonder een telescoop of verrekijker zou moeten kunnen zien is de Andromedanevel. Die nevel is een groot melkwegstelsel (net zoals onze eigen Melkweg) op 2.200.000 lichtjaren afstand. Omdat hij zo ver weg is lijkt hij maar op een klein wazig vlekje.

[423]

Dit terugkijken in de tijd werkt hetzelfde waar je ook bent. Hoe verder dat iets is van waar jij bent (waar dat ook is), hoe verder je terug in de tijd kijkt als je naar dat ding kijkt. Een waarnemer op een hemellichaam dat vanaf de Aarde gezien op de rand van het zichtbare Heelal ligt vindt dat hij in het midden van het zichtbare Heelal staat en dat wij op de rand zijn. Het Heelal is waarschijnlijk veel groter dan het deel dat wij kunnen zien.

Dit kan worden vergeleken met de ervaringen van mensen in dichte mist. Voor een waarnemer in dichte mist zijn dingen die dichtbij zijn goed te zien, maar steeds verdere dingen zijn steeds slechter te zien, en voorbij een bepaalde afstand is er niets meer te zien. Op die afstand is de rand van de bolvormige ruimte die de waarnemer kan zien in de mist, net zo als de rand van het zichtbare Heelal.

Als Allard en Bianca allebei in de mist staan op zo'n afstand van elkaar dat Allard Bianca maar net kan zien, zodat Bianca op de rand van de zichtbare ruimte van Allard staat, dan staat Allard net zo op de rand van de zichtbare ruimte van Bianca. De twee zichtbare ruimtes hebben een gemeenschappelijk deel: Zowel Bianca als Allard kunnen dingen zien die tussen hun in staan. Elke zichtbare ruimte heeft ook een deel dat niet in de zichtbare ruimte van de ander zit: Allard kan sommige dingen zien die voor Bianca onzichtbaar zijn, en andersom. En de mistbank kan veel groter zijn dan de delen ervan die Allard en Bianca kunnen zien.

Zo ver als wij weten is de Aarde niet op een speciale plek in het Heelal, dus lijkt het Heelal er vanaf de Aarde ongeveer zo uit als vanaf elke andere plek. De losse sterren en melkwegstelsels zullen er natuurlijk niet vanaf elke plek hetzelfde uitzien, maar de structuur en het gedrag van het heelal op hele grote schaal ziet er overal ongeveer hetzelfde uit.

9.1. Meer lezen?

[513]

10. Tegelijk oud en nieuw?

Iemand op een planeet X op 5 miljoen lichtjaar van de Aarde ziet de Aarde zoals die 5 miljoen jaar geleden was. Op hetzelfde moment ziet iemand op Aarde de Aarde zoals die nu is. Als je in heel korte tijd vanaf de Aarde naar X kon reizen, dan zou de Aarde voor jou ineens 5 miljoen jaar jonger lijken.

De Aarde gaat dan niet echt 5 miljoen jaar terug in de tijd. "Informatie over de Aarde" is niet hetzelfde als "de Aarde zelf". Wat nu op X ontvangen wordt zijn dragers (zoals licht) van informatie over de Aarde, die precies nu bij X aankomen. Er zijn nog veel meer dragers van zulke informatie (met dezelfde of andere ouderdom) maar die zijn nu op andere plekken en (nog) niet bij X. De informatie die de nu ontvangen dragers over de Aarde hebben is 5 miljoen jaar oud, omdat ze 5 miljoen jaar onderweg zijn geweest van de Aarde naar X, maar de Aarde zelf heeft sinds die tijd gewoon 5 miljoen jaar meegemaakt, net als X. De Aarde van 5 miljoen jaar geleden bestaat niet meer, maar informatie over de Aarde van 5 miljoen jaar geleden bestaat nog wel.

Meestal helpt het om over het vergelijkbare geval met brieven te denken. Stel dat A elke dag een brief stuurt naar X, met daarin een beschrijving van wat er sinds de vorige brief allemaal met A gebeurd is. A en X zijn ver van elkaar, dus de brieven worden pas 5 weken later bezorgd. (We nemen aan dat er geen snellere manier is waarop A en X informatie kunnen uitwisselen.) Op elk moment weet X dan wat de toestand van A 5 weken geleden was. De brief die net bij X is aangekomen bestaat "nu", net als A en X zelf en alle andere brieven die nog onderweg zijn, maar de informatie in die net ontvangen brief is inmiddels 5 weken oud. Mocht X plotseling naar A verplaatst worden, dan treft X daar niet de A van 5 weken geleden aan die de laatst aangekomen brief schreef, maar de A van nu, die 5 weken meer heeft meegemaakt dan waar X uit de brieven van weet.

Als X naar A zou reizen langs de postweg, dan zou X onderweg de brieven van A tegen komen die nog steeds op weg zijn naar het huis van X. Die brieven hoeven dan steeds minder ver te reizen (omdat X steeds dichter bij A komt) dus is het nieuws in die brieven dan steeds minder oud. X ontvangt dan gemiddeld meer dan één brief van A per dag, ofwel per dag het nieuws van meer dan een dag. Het is dan voor X alsof de klok bij A sneller draait dan bij X, maar dat komt alleen omdat X steeds dichter bij de zender van de brieven komt. Als Y na het vertrek van X vanaf hun huis elke dag een brief naar X stuurt, dan moeten de brieven van Y X inhalen, omdat X steeds verder van Y komt (en steeds dichter bij A), dus ontvangt X gemiddeld minder dan één brief per dag van Y, net alsof de klok bij Y dan langzamer draait dan bij X.

Uit deze voorbeelden kun je zien dat het ook van jouw snelheid ten opzichte van een zender afhangt hoe vaak je een signaal van die zender ontvangt. Als je naar de zender toe beweegt dan ontvang je de signalen met een frequentie die hoger is dan bij de zender, en als je van de zender af beweegt dan ontvang je de signalen met een frequentie die lager is dan bij de zender. Dit is het dopplereffect en geldt voor alle soorten "signalen", ook voor licht en geluid en radar en brieven.

[6]

11. Oude tijdmeting

Het is niet met zekerheid bekend wat de oudste manier van tijdmeting was, maar we kunnen er wel naar gissen. De eenvoudigste manier om de tijd te meten is door naar de hoogte van de Zon boven de horizon te kijken (of naar de lengte van de schaduw van een loodrechte stok). Als de Zon hoog staat, dan moet het wel midden op de dag zijn, en als de Zon laag staat, dan is het niet lang na zonsopkomst, of niet lang voor zonsondergang. Deze methode werkt het beste om de tijd tot zonsondergang of vanaf zonsopkomst te bepalen, maar niet zo goed om de tijd midden op de dag te bepalen, want dan verandert de hoogte van de Zon maar heel langzaam. De maximale hoogte die de Zon kan bereiken hangt bovendien van het seizoen af, dus daar moet je ook nog rekening mee houden.

Een iets moeilijkere methode om tijd te meten is om naar de richting van de Zon te kijken en die te vergelijken met de richting naar het zuiden. Dat werkt ook midden op de dag heel goed, omdat de Zon dan juist het snelste beweegt (gemeten langs de horizon). Deze methode is moeilijker dan de vorige omdat je hiervoor moet weten waar het zuiden is.

Als je naar zowel de hoogte als de richting van de Zon kijkt, dan gaat het nog beter. Dat doe je bijvoorbeeld met een goed afgestelde zonnewijzer. Daarmee kun je niet alleen de lokale zonnetijd bepalen maar ook nog het seizoen (de afstand tot midzomer en midwinter, maar niet of het lente of herfst is).

[313] [368]

12. Zonnetijd

Zonnetijd is de tijd gemeten volgens de stand van de Zon. Om 12 uur zonnetijd 's middags staat de Zon het hoogst aan de hemel (of het minst ver onder de horizon), en om 12 uur zonnetijd 's nachts het laagst (of het verst onder de horizon). Om 12 uur zonnetijd 's middags staat de Zon recht boven een punt op dezelfde meridiaan waar ook jij bent. Om 12 uur zonnetijd 's nachts staat de Zon recht boven een punt op dezelfde meridiaan als het punt aan precies de andere kant van de Aarde dan waar jij bent.

Op de helft van de Aarde die op een bepaald moment naar de Zon gekeerd is staat de Zon boven de horizon en is het dag. Op de helft van de Aarde die dan van de Zon af gekeerd is is de Zon onder de horizon en is het nacht. Dit gaat precies hetzelfde als wanneer je 's avonds met een zaklamp een kleine bol (zoals een bal of een appel) beschijnt: de helft van de bol is in het licht, en de andere helft is in het donker.

Als iedereen een klok wil gebruiken die ongeveer 12 uur 's middags aangeeft als het midden op de dag is, met de Zon het hoogste aan de hemel, dan kan het dus niet overal op Aarde even laat zijn op die klok, want als het hier midden op de dag is dan is het aan precies de andere kant van de Aarde juist midden in de nacht.

Een klok waarop je kunt zien wanneer de Zon het hoogst aan de hemel staat (omdat het dan ongeveer 12 uur 's middags is) volgt de zonnetijd. Er zijn drie verschillende soorten zonnetijd van belang:

Het verschil tussen de middelbare zonnetijd en de ware zonnetijd heet de tijdsvereffening. Deze geeft aan hoeveel vroeger of later dan gemiddeld de Zon elke dag het hoogst aan de hemel staat. De volgende tabel toont de zonnedoorgangstijden in middelbare zonnetijd voor het begin van elke maand. Je vindt hieruit de tijdsvereffening door er 12:00 vanaf te trekken.

Tabel 2: Zonnedoorgangstijden

maand 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
doorgang 12:03 12:14 12:12 12:04 11:57 11:58 12:04 12:06 12:00 11:50 11:46 11:49

De karakteristieke punten zijn als volgt:

De tijdsvereffening heeft een bijdrage van de excentriciteit van de aardbaan en een bijdrage van de helling van de ecliptica ten opzichte van de evenaar van de Aarde, en die bijdragen zijn ongeveer even groot. Voor de eerste bijdrage is de stand van de Aarde ten opzichte van het perihelium van belang, en voor de tweede bijdrage het seizoen. Het perihelium valt rond 3 januari en dat is niet aan het begin van een seizoen, dus is de tijdsvereffening niet symmetrisch ten opzichte van de seizoenen of ten opzichte van het perihelium.

Voor berekeningen aan de tijdsvereffening kun je terecht op de Rekenpagina over de Positie van de Zon.

Alle plekken die op dezelfde meridiaan liggen, en dus dezelfde geografische lengtegraad hebben, hebben ook dezelfde ware zonnetijd en middelbare zonnetijd. De zonnetijd verschuift met 24 uur per 360°, ofwel met 4 minuten per graad. Op een plek die bijvoorbeeld 10 graden meer naar het oosten ligt is de zonnetijd 40 minuten later. Op de breedtegraad van Nederland (ongeveer 52°) komt dit overeen met ongeveer een minuut per 17 kilometer in de oost-west-richting.

Het verschil in lengtegraad tussen het meest oostelijke punt van Nederland (in Oost-Groningen) en het meest westelijke punt van Nederland (in Zeeuws Vlaanderen) is ongeveer 3,86 graden, en dat komt overeen met een zonnetijdverschil van ongeveer 15 en een halve minuut: De Zon staat in Oost-Groningen ongeveer een kwartier eerder op zijn hoogste punt aan de hemel dan in Zeeuws Vlaanderen.

Het zou vandaag de dag onhandig zijn als elke stad zijn eigen (zonne)tijd volgde. Als dan vrienden uit bijvoorbeeld Den Haag en Arnhem afspraken elkaar om vijf over elf te zullen bellen, dan zouden ze er precies bij moeten zeggen op wiens klok iedereen moest kijken om te zien of de tijd van de afspraak al gekomen was. Als de Hagenees zijn eigen zonnetijd zou gebruiken en de Arnhemmer die van zichzelf, dan zou de Hagenees ongeveer 6 minuten later bellen dan de Arnhemmer verwachtte. Ook de tijden in de televisiegids en het spoorboekje zouden dan niet meer voor iedereen kloppen. Daarom gebruikt iedereen in Nederland dezelfde officiële tijd, de Middeleuropese tijd (MET), die ook in veel andere West-Europese landen gebruikt wordt.

[117]

13. Sterrentijd

Sterrentijd is de tijd gemeten volgens de stand van de sterren. Als het weer dezelfde sterrentijd is dan staan de sterren weer op dezelfde plekken aan de hemel (gezien vanaf dezelfde plaats). Je kunt de sterrenhemel voor 50° noorderbreedte en voor verschillende sterrentijden vinden via de Sterrenhemelbladzijde.

Omdat de Aarde in een jaar eenmaal rond de Zon draait lijkt het er vanaf de Aarde gezien op alsof de Zon in een jaar eenmaal tussen de sterren door langs de ecliptica trekt. Daarom schuift de Zon elke dag een stukje op tussen de sterren, en als je elke nacht op dezelfde tijd (volgens de Zon) naar de sterren kijkt dan zie je dat ze van dag tot dag met z'n allen een stukje opschuiven, tot ze na een jaar precies 360 graden verder geschoven zijn en dus weer terug zijn op dezelfde plekken aan de hemel als een jaar eerder.

Als de Zon 365 keer en een beetje door de hemel getrokken is (dus als er een jaar voorbij is), dan hebben de sterren een extra rondje gemaakt en zijn dus 366 keer en een beetje rond geweest. Een sterrendag duurt daarom ongeveer 365/366 keer zo lang als een zonnedag, ofwel ongeveer 4 minuten korter dan een zonnedag.

Officieel is de sterrentijd van een gegeven moment gelijk aan de rechte klimming die op dat moment door de hemelmeridiaan gaat. De rechte klimming wordt gemeten ten opzichte van het lentepunt, dus als het lentepunt het hoogst aan de hemel staat dan is het 0 uur sterrentijd. Het lentepunt is het punt tussen de sterren waar de Zon is aan het begin van de lente van het noordelijke halfrond en de herfst van het zuidelijke halfrond, dus rond 21 maart. Als het op die dag 12 uur zonnetijd is dan is het 0 uur sterrentijd (want op die dag staat de Zon in het lentepunt en op dat uur gaat de Zon door de hemelmeridiaan dus gaat dan het lentepunt door de hemelmeridiaan en is het dus 0 uur sterrentijd). Het verschil tussen sterrentijd en zonnetijd is dan dus 12 uur.

Aan het begin van de noordelijke herfst en zuidelijke lente, rond 23 september, lopen de zonnetijd en de sterrentijd gelijk. Voor elke maand later loopt de sterrentijd ongeveer 2 uur voor op de zonnetijd (dus 24 uur per jaar). Voor elke extra dag later komt daar nog eens ongeveer 4 minuten bij. De sterrentijd op 0 uur zonnetijd op 15 december reken je bijvoorbeeld zo uit: 0 uur op 23 september, acht maal 4 minuten erbij om tot 1 oktober te komen, dan twee maal 2 uur erbij om tot 1 december te komen, en dan nog veertien maal 4 minuten erbij om naar 15 december te komen. In totaal is dat 5 uur 28 minuten. Nog een tweede manier: 0 uur op 23 september, drie maal 2 uur erbij om tot 23 december te komen, en dan acht maal 4 minuten eraf om terug te gaan tot 15 december. Dat geeft ook 5 uur 28 minuten. Op 15 december om middernacht zonnetijd is het dus ongeveer 5 uur 28 minuten sterrentijd. Dat verschil blijft de hele dag zo, behalve dat er per 6 uur nog een minuut bij komt. Om 18 uur zonnetijd, bijvoorbeeld, is het dus 18 uur + 5 uur 28 minuten + 3 minuten = 23 uur 31 minuten sterrentijd.

Om van zonnetijd naar naar de standaardtijd van de officiële tijdzone te gaan moet je een correctie aanbrengen die afhangt van je afstand tot de meridiaan waarop de tijdzone gebaseerd is. Voor elke lengtegraad die je ten westen van de meridiaan van je tijdzone bent moet je 4 minuten bij de zonnetijd optellen om de kloktijd te vinden (en voor elke graad ten oosten trek je 4 minuten af). In Nederland en België gebruiken we in de winter Middeleuropese Tijd (MET) die gebaseerd is op de meridiaan van 15 graden oosterlengte. Iemand die bij ons in de buurt op 5 graden oosterlengte woont moet dus tien (= 15 - 5) maal 4 minuten ofwel 40 minuten bij de zonnetijd optellen om de kloktijd (MET) te vinden. De Zon staat hier gemiddeld om 12:40 uur MET op zijn hoogste punt. Voor wintertijd (MET) in de Benelux kun je het verschil tussen kloktijd en zonnetijd aflezen uit het plaatje op de pagina over de positie van de Zon.

Voor het gemak geef ik hier een tabel met sterrentijden om middernacht lokale (gemiddelde) zonnetijd en om middernacht MET voor 5 graden oosterlengte (redelijk geschikt voor Nederland en België) op verschillende data (dag - maand) in het jaar 2002. De tijden voor dezelfde dagen in andere jaren kunnen tot 3 minuten naar beide kanten afwijken.

Tabel 3: Sterrentijd

datum lokaal MET, 5° oost
01 - 01 06:38 05:58
02 - 01 06:00
07 - 01 07:00
17 - 01 07:00
22 - 01 08:00
01 - 02 08:40 08:00
07 - 02 09:00
17 - 02 09:00
22 - 02 10:00
01 - 03 10:31 09:51
04 - 03 10:00
09 - 03 11:00
19 - 03 11:00
24 - 03 12:00
01 - 04 12:33 11:53
03 - 04 12:00
08 - 04 13:00
19 - 04 13:00
24 - 04 14:00
01 - 05 14:31 13:51
04 - 05 14:00
09 - 05 15:00
19 - 05 15:00
24 - 05 16:00
01 - 06 16:33 15:53
03 - 06 16:00
08 - 06 17:00
18 - 06 17:00
23 - 06 18:00
01 - 07 18:32 17:52
04 - 07 18:00
09 - 07 19:00
19 - 07 19:00
24 - 07 20:00
01 - 08 20:34 19:54
03 - 08 20:00
08 - 08 21:00
18 - 08 21:00
23 - 08 22:00
01 - 09 22:36 21:56
03 - 09 22:00
08 - 09 23:00
18 - 09 23:00
23 - 09 00:00
01 - 10 00:34 23:54
03 - 10 00:00
08 - 10 01:00
18 - 10 01:00
23 - 10 02:00
01 - 11 02:37 01:57
02 - 11 02:00
07 - 11 03:00
18 - 11 03:00
23 - 11 04:00
01 - 12 04:35 03:55
03 - 12 04:00
08 - 12 05:00
18 - 12 05:00
23 - 12 06:00

[1]

14. Tijdzones

Een tijdzone (zoals de Middeleuropese tijdzone) is een gebied waarin iedereen dezelfde officiële tijd gebruikt. Het voordeel van een tijdzone is dat iedereen het eens is over wanneer een zekere tijd gekomen is, zoals kwart over drie 's middags. Het is dan gemakkelijk om afspraken te maken. Als je een afspraak wilt maken met iemand in een andere tijdzone, dan moet je telkens uitrekenen hoe laat het dan bij die ander is. Als het bijvoorbeeld in Nederland vier uur is, dan is het in Engeland nog maar drie uur, maar in Moskou al zes uur, omdat Engeland en Moskou in andere tijdzones liggen dan Nederland. De meeste tijdzones op Aarde verschillen een heel aantal uren van elkaar.

De Zon gaat op in het oosten en gaat onder in het westen. Als je in oostelijke richting rond de Aarde reist, dan ga je de Zon tegemoet en zul je de zonsopkomst, middag, en zonsondergang eerder meemaken dan je familie en vrienden die thuis bleven. Als je je klok op zonnetijd wilt houden (zodat de Zon telkens om 12 uur 's middags het hoogst aan de hemel staat op de plek waar je dan bent), dan zul je de tijd op je klok onderweg telkens wat extra naar voren moeten schuiven, naarmate je verder in oostelijke richting reist. Als je uiteindelijk weer thuis aankomt, dan heb je de Zon éénmaal meer zien opkomen en ondergaan dan de thuisblijvers, en heb je je reisklok in totaal precies 24 uur extra naar voren geschoven, terwijl de tijd op de klok thuis helemaal niet extra verschoven is. Je reisklok loopt dan dus precies een hele dag voor op je huisklok.

Dit gegeven was heel belangrijk in het verhaal In tachtig dagen de wereld rond van Jules Verne. De reizigers in dat boek gingen in oostelijke richting maar hadden niet in de gaten dat ze daardoor één zonsopkomst meer meemaakten dan de thuisblijvers. Daarom dachten ze dat ze er één dag te lang over gedaan hadden, en dat ze hun weddenschap al verloren hadden. Op het laatste moment kwamen ze er natuurlijk toch nog achter, en wonnen ze alsnog de weddenschap.

Het kan natuurlijk niet twee verschillende dagen tegelijk zijn op dezelfde plaats op dezelfde kalender, en de thuisblijvers gaan niet hun datum aanpassen alleen omdat jij eenmaal rond de Aarde gereisd bent en eenmaal vaker de zon hebt zien opkomen, dus heeft de huisklok gelijk en moet je de 24 extra uren van je reisklok ergens onderweg weer inleveren. Dat gebeurt op de datumgrens.

Als je in westelijke richting rond de Aarde reist, dan reis je de Zon achterna en zul je de zonsopkomst, middag, en zonsondergang later meemaken dan de thuisblijvers, en dus je reisklok telkens wat extra terug moeten zetten. Bij thuiskomst heb je dan je reisklok in totaal precies 24 uur teruggezet en één minder zonsopkomst meegemaakt dan de thuisblijvers. Ook hier zullen de thuisblijvers hun kalender niet aan jou aanpassen, dus moet je de verloren dag ergens onderweg oppikken. Dat gebeurt op de datumgrens.

De datumgrens is een lijn tussen de noordpool en de zuidpool waar het aan de oostkant een dag eerder is dan aan de westkant. Als je in oostelijke richting over de datumgrens gaat, dan moet je de datum een dag achteruit zetten, en als je in westelijke richting over de datumgrens gaat, dan gaat de datum een dag vooruit. Door de datumgrens in acht te nemen kun je net zo vaak rond de Aarde reizen als je wilt, maar zul je toch als je weer thuis komt dezelfde datum hebben als de thuisblijvers.

De datumgrens volgt ongeveer de meridiaan van 180 graden (oost of west, dat is dan hetzelfde), maar met afwijkingen naar oost en west. Er is geen officieel verdrag dat deze grens vastlegt. Elk land kan zelf beslissen welke datum het aanhoudt, en dus aan welke kant van het land de datumgrens loopt. Sinds 1995 lijkt Kiribati (volgens hun eigen besluit) het land te zijn waar de datumgrens het verste naar het oosten loopt. Kiribati (spreek de ti uit als een s) beslaat een aantal eilanden in de Grote Oceaan, waarvan de oostelijkste de vroegste tijdzone gebruiken, dus begint een dag zoals nieuwjaar op alle oostelijke eilanden van Kiribati (zoals Caroline Island) het eerst en op hetzelfde moment -- als je tenminste de dag laat beginnen om middernacht. Een reisverslag over Kiribati is te vinden (in het Engels) op //web.mit.edu/jync/www/writing/xmas.html.

[2]

15. Pooldagen en poolnachten

Het is altijd op de helft van de Aarde dag, en op de helft nacht. De draaias van de Aarde staat echter niet precies loodrecht op het vlak van de baan van de Aarde rond de Zon, dus wijst de noordpool soms iets naar de Zon toe (het meest in juni) en soms iets er vanaf (het meest in december).

Zolang de noordpool naar de Zon toe wijst gaat de Zon daar niet onder. Dat duurt op de noordpool dus een half jaar. Zolang de noordpool van de Zon weg wijst komt de Zon daar niet op. Dat duurt ook een half jaar. Op de noordpool heb je dus een periode van een half jaar waarin de Zon niet onder gaat (een "dag" van een half jaar), en een periode van een half jaar waarin de Zon niet op komt (een "nacht" van een half jaar). Op de zuidpool is het net zo, maar als het op de noordpool dag is is het op de zuidpool nacht, en omgekeerd. Op andere plekken in de buurt van de polen heb je ook zulke lange dagen en nachten, maar minder lang dan op de polen.

Een periode waarin de Zon tenminste 24 uur helemaal niet onder gaat is een pooldag, en een periode waarin de Zon tenminste 24 uur helemaal niet op komt is een poolnacht. Pooldagen en -nachten kunnen alleen voorkomen binnen de poolcirkels, op noorder- of zuiderbreedten van 67 graden of hoger.

[473]

16. De tijd op de polen

Voor de meeste mensen hangen hun activiteiten af van de hoogte van de Zon: slapen of sterrenkijken als het donker is, werken of op het strand liggen als het licht is. Een klok is dan het meest nuttig als die ongeveer de stand van de Zon volgt, want dan kun je afspraken maken aan de hand van kloktijd zonder dat je eerst hoeft te gaan rekenen of het dan misschien midden in de nacht is of toch midden op de dag.

Hoe dichter je bij de polen komt, hoe minder de hoogte van de Zon gedurende de dag verandert, dus hoe minder de kloktijd (en hoe meer het seizoen) zegt over of het licht of donker is. Dan kun je er voor kiezen om de klok te gebruiken van een plek buiten de poolstreken waarmee je veel contact hebt; dan zegt je klok weinig of niets over hoe hoog de Zon bij jou staat (maar dat zou geen enkele klok daar doen), maar veel over of je goede kans maakt om je contactpersoon buiten de poolstreken wakker te treffen.

Op de polen heb je niets aan de Zon om de tijd (binnen een etmaal van 24 uur) af te leiden, omdat de Zon daar maar eens per jaar onder gaat, in plaats van eens per 24 uur zoals buiten de poolstreken. Daarom werken de gebruikelijke definities van zonnetijd (en de daarmee verbonden kloktijd) op de polen niet meer.

Elke zonnetijd en tijdzone is verbonden met een bepaalde meridiaan. De polen liggen op alle meridianen, dus is er daar geen natuurlijke voorkeur voor een bepaalde zonnetijd of tijdzone. Als je op de polen wilt weten hoe laat het is dan zul je die tijd van elders moeten halen, bijvoorbeeld via een radiosignaal of van je horloge dat de tijd van thuis aangeeft.

Of het op beide polen even laat is hangt er dus van af aan wie je dat vraagt. Het is wél duidelijk hoe het zit met dag en nacht: Als de Zon gezien vanaf de ene pool boven de horizon is (dus als het daar dag is), dan is de Zon op hetzelfde moment gezien vanaf de andere pool onder de horizon (dus is het daar nacht) — maar die dag en nacht duren elk 6 maanden.

De wetenschappelijke stations op Antarctica houden naar verluid meestal de tijdzone aan van de plek waar hun voorraden vandaan komen.

17. De snelheid van de tijd

Iedereen merkt dat de tijd voorbij gaat. Soms lijkt de tijd heel snel te gaan (bijvoorbeeld als je iets heel leuks doet), maar soms lijkt de tijd juist heel langzaam te gaan (als je iets vervelends doet). Terwijl jij iets heel leuks doet (jouw tijd gaat snel) kan iemand anders juist iets heel saais aan het doen zijn (haar tijd gaat langzaam), maar toch lopen jullie klokken gelijk. De tijd die je kan meten (met een klok) loopt dus voor jullie even hard, ook al lijkt het voor de een langer te duren dan voor de ander.

De enige manier die wij kennen om de tijd direct te meten is met een klok. Als je een heleboel klokken maakt die in de fabriek precies gelijk lopen en dan die klokken elk naar een andere plaats brengt en ze na een tijd weer terugbrengt naar de fabriek, dan kun je kijken of ze dan nog steeds gelijk lopen. Als de klokken dan niet meer helemaal gelijk lopen, en als je hebt nagekeken dat ze niet kapot zijn, dan weet je dat de tijd niet overal en altijd even snel gaat.

Dit soort experiment is al gedaan, met atoomklokken die in de fabriek heel erg goed gelijk lopen. Het blijkt dat hoe snel de tijd gaat er van afhangt hoe sterk de zwaartekracht is op de plekken waar de klok geweest is, en hoeveel versnelling of vertraging de klok heeft gehad (bijvoorbeeld in een optrekkende of afremmende of bochten nemende auto of vliegtuig). De verschillen zijn in ons dagelijke leven echter verschrikkelijk klein. Als de ene klok op Aarde 1000 m hoger staat dan de andere, dan geven ze na een heel jaar maar 0,0000034 seconden verschil te zien. Zie de bladzijde over de relativiteitstheorie voor formules.

[535]

Als je de snelheid van de tijd wilt uitdrukken in kilometers per uur, dan is die snelheid gelijk aan de snelheid van het licht, ongeveer 300.000 km/s of ongeveer 1 miljard km/h. Informatie over wat er op een bepaald moment ergens gebeurt reist met ten hoogste die snelheid door de ruimte. Een bepaald moment uit een televisieprogramma dat door een zender verspreid wordt reist met die snelheid door de ruimte.

[554]

18. De richting van de tijd

De natuurwetten zijn symmetrisch ten opzichte van de richting van de tijd: ze geven er niet om of de tijd nu vooruit of achteruit loopt. Echter, in het dagelijkse leven kunnen we wel goed het verschil zien tussen tijd die vooruit loopt of achteruit loopt. Je kunt heel goed zien of een film van begin tot eind of van eind tot begin vertoont wordt. Als er wat gebeurt dan kun je van twee foto's van die gebeurtenis vaak goed zien welke eerder genomen werd en welke later. Je ziet vaak chaos ontstaan uit orde, maar niet vaak orde uit chaos. Daaraan kun je zien dat tijd één richting heeft, de richting van orde naar chaos.

Op den duur komt er in het Heelal steeds meer chaos en steeds minder orde. Als je maar lang genoeg zou wachten (veel langer dan hoe oud het Heelal nu is) dan zou er geen orde meer over zijn, en dan kun je niet meer zien welke foto nu eerder genomen werd en welke later. Je zou kunnen zeggen dat dan de tijd niet meer loopt.

Op het moment is er ruim voldoende orde in het Heelal om een duidelijke tijdrichting op te leveren. De vraag is dus eigenlijk waar die orde vandaan gekomen is. Die orde moet er aan het begin al in gekomen zijn.



[AA]

[vorige][volgende]


talen: [en] [nl]

//aa.quae.nl/nl/antwoorden/tijd.html;
Laatst vernieuwd: 2017-04-24