De Maan is het enige hemellichaam waarop we vanaf de Aarde met het blote oog details kunnen zien. Daarom heeft de maan altijd volop in de belangstelling gestaan. De Maan is het enige hemellichaam dat door de mens zelf bezocht is.
Equatoriale diameter: 3476 kilometer (aarde = 12.756 kilometer)
Massa: 0,0123 (aarde = 5.98 x 1024 kg = 1)
Gemiddelde dichtheid: 3,34 (aarde = 5,517)
Zwaartekrachtversnelling: 0,17 (aarde = 1)
Ontsnappingssnelheid: 2,4 km/s (aarde = 11 km/s)
Afstand tot de aarde:
Grootste 406.700 kilometer
Kleinste 356.400 kilometer
Gemiddeld 384.000 kilometer
Omlooptijd: 27,3 dagen
Rotatiesnelheid: 27,3 dagen
Helling van het baanvlak op het eclipticavlak: 5°9
De oorsprong van de Maan
Zelfs in de huidige tijd is niet met absolute zekerheid bekend hoe, en van waar onze metgezel is begonnen aan zijn rondgang om de aarde, alhoewel wij een redelijk goed idee ervan hebben, vooral sinds de Apollo-vluchten bodemmonsters van de maan hebben mee teruggenomen voor analyse. Er bestaan drie hoofdtheorieën over het ontstaan van de maan:
1. Splitsingstheorie
2. De brokstuk- of dubbelplaneettheorie
3. De invangtheorie
1. Splitsingstheorie
In 1879 introduceerde de Britse astronoom George Howard Darwin de splitsingstheorie voor het ontstaan van de maan. Volgens deze theorie draaide de aarde kort na zijn ontstaan ongelofelijk snel rond - één omwenteling vergde ongeveer 2 à 3 uur - met als gevolg dat een deel van het oppervlak werd afgeplat. Zo hevig was de rotatie dat een gedeelte van de equator losbrak en in de ruimte belandde, waar het in een vaste baan om de aarde terechtkwam en de maan werd. Een aantrekkelijke theorie doch jammer genoeg, vrijwel zeker onjuist. De wetenschap heeft inmiddels kunnen aantonen dat de theorie niet overeenstemt met de aard van de maanomloop, en dat het rotsgesteente van de maan chemisch te veel verschilt van aardse gesteenten, en daarbij vermoedelijk nog eens ouder is.
2. De brokstuk- of dubbelplaneettheorie
In 1873 stelde Eduard Roche een theorie op voor het ontstaan van de maan waarbij de maan ontstond in dezelfde tijd als de aarde, uit in de ruimte rondvliegende brokstukken die zich verdichten tot de maan. Hoewel nog niet volledig afgedaan, is de theorie sinds de maanmissies aan grote twijfels onderhevig. Ook nu komt de baan van de maan niet overeen. Bovendien blijken beide hemellichamen niet dezelfde dichtheid te bezitten wat, wil de theorie kloppen, wel het geval had moeten zijn.
3. De invangtheorie
In 1919 werd de invangtheorie opgesteld door de Amerikaanse astronoom Thomas Jefferson Jackson See. De maan ontstond elders in het zonnestelsel en werd als een bal in een net in het zwaartekrachtveld van de aarde getrokken. Dit is momenteel de meest geliefde verklaring.
Maar waar kwam de maan vandaan?
De Amerikaanse astronoom Thomas Jefferson Jackson See beweerde dat de maan niet in het binnenste deel van het zonnestelsel was ontstaan, maar in het buitenste deel, voorbij de baan van Uranus. Daar op miljarden kilometers van de zon waren de omstandigheden gunstig voor de vorming van een lichaam met beduidend geringere dichtheid dan de aarde. Dit nieuwe object ging om de zon cirkelen, maar terwijl het zich een weg zocht door gas, stof en ander kosmisch afval waarop het stuitte, verloor het energie en ging het een steeds kleinere baan beschrijven. Tenslotte kwam het dicht genoeg in de buurt van de aarde om door de aardse aantrekkingskracht te worden ingevangen.
De invloed van de maan op aarde
De maan en de aarde werken wederzijds op elkaar in. De maan remt de aarde af. De waterbewegingen door de getijden, waarvoor voornamelijk de maan verantwoordelijk is, veroorzaken frictie in de oceaanbekkens. Hieruit vloeit een vertraging van de aardrotatie voort van 1 seconde per 50.000 jaar. Daaruit kan de berekening worden gemaakt dat 400 miljoen jaar terug de dagen een lengte van 22 in plaats van 24 uur hadden. Over 350 miljoen jaar zal de dag 25 uur tellen - een zegen voor de workaholic! Behalve dat de aarde wordt afgeremd, komen als gevolg van het beschreven verschijnsel de aarde en de maan steeds verder van elkaar af te staan. Met een vaartje van ongeveer 3 centimeter per jaar beweegt de maan zich van de aarde af.
Getijden
Werking doodtij en springtij
Al sinds de vroege oudheid is het bekend dat de getijden van de zee en de stand van de maan iets met elkaar te maken hebben. Pas toen Newton. 1n 1687 zijn theorie van de zwaartekracht bekend maakte, waren de geleerden in staat het verschijnsel eb en vloed afdoende te verklaren. Men ontdekte dat de maan en de zon beide een rol spelen in het veroorzaken van de getijden: de maan neemt ongeveer 70 voor zijn rekening en de zon zorgt voor 30%.
De getijdenwerking kan het best worden begrepen als men zich de aarde voorstelt als een bol die met een laag water is bedekt. De aantrekkingskracht van de maan is het grootst op dat deel van de aarde dat naar de maan is toegekeerd, waardoor op die plaats een vloedberg ontstaat. Aan de andere kant van de aarde overheerst daarentegen de centrifugale kracht van de aardrotatie, zodat daar een secundaire vloedberg ontstaat. Tijdens de dagelijkse aswenteling van de aarde lopen de vloedbergen met de maan mee. Het resultaat is eb en vloed om de 12 uur en 25 minuten (de getijden wisselen niet precies om de 12 uur, omdat de maan zelf ook om de aarde draait).
Ook de zon veroorzaakt twee vloedbergen die in ongeveer 24 uur rond de aarde lopen. Deze zijn maar half zo hoog als de vloedbergen veroorzaakt door de maan, omdat de aantrekkingskracht van de zon op die afstand veel geringer is. Wanneer de zon, de maan en de aarde op één lijn staan (dat is elke volle en nieuwe maan) versterken de aantrekkingskrachten van de zon en de maan elkaar en komt het water hoger dan normaal. We spreken dan van springtij. De invloed van de zon is het geringst tijdens de eerste en laatste kwartier, wanneer de maan met de aarde en de zon een recht hoek maakt. In die toestand werken de maan en de zon elkaar tegen, waardoor het water niet zo hoog komt. We spreken dan van doodtij
Het maanoppervlak
Het oppervlak van de maan wordt onderverdeeld in twee hoofdgebieden: hooglanden en laagvlakten.De hooglanden beslaan ongeveer 85% van het totale oppervlak terwijl de laagvlakten ongeveer 15% beslaan.
Krater Van de Graaff
De vorming van deze twee terreinsoorten heeft rechtstreeks te maken met de evolutie van de maan. Ongeveer 4.600 miljoen jaar gelden was de maan een hete, vloeibare bol. Naarmate hij afkoelde, stegen de lichtere materialen naar het oppervlak, waar ze stolden en een protokorst vormden. Deze korst kreeg een hevig bombardement van meteorieten en ander kosmisch gruis te verduren, waardoor de kraters en de andere oppervlakte-kenmerken van de ruige hooglanden werden gevormd.
Het tijdperk van de (zware)meteorietinslagen eindigde ongeveer 3.900 miljoen jaar geleden en werd gevolgd door een periode van intense vulkanische activiteit, waaruit de laaglanden ontstonden. Een aantal vroege meteorietinslagen hadden uitgestrekte bassins gevormd die volliepen met lava uit de maanvulkanen. De gestolde lava zorgde voor uitgestrekte uiterst vlakke gebieden - de maria. Aan het eind van de periode van intense vulkanische activiteit, zo'n 3.200 miljoen jaar geleden, zag het oppervlak van de maan er al, op de meteorietkraters na, precies zo uit als nu.
De zwaartekracht
De zwaartekracht is op de maan 1/6 van de zwaartekracht van de aarde. Wie op de aarde 90 centimeter van de grond weet te komen, haalt op de maan een hoogte van 5 meter en 40 centimeter. Een gewichtheffer die op aarde een gewicht van 250 kilogram kan tillen, haalt op de maan een gewicht van 1.500 kilogram (het gewicht van twee kleine auto's).
Maanreizen
De twee supermachten Amerika en Rusland hadden beiden ruimtevaart projecten ontwikkeld voor de bestudering van de maan. Deze werden onafhankelijk van elkaar uitgevoerd en hebben elk verschillende waardevolle gegevens betreffende de maan opgeleverd.
Het Russische programma
Het Russische programma omvatte drie generaties van de Luna-serie. De maansondes van de eerste generatie vlogen langs de maan (Luna 1, 1959), sloegen voor het eerst op de maan in (Luna 2, 1959), en fotografeerden voor het eerste de van de aarde afgewende achterkant van de maan. De maansondes van de tweede generatie (de Luna 5 tot en met 14, 1965-1968) maakten na enkele pogingen de eerste zachte landing op de maan (Luna 9, 1966). Een bijzondere plaats in het Russische ruimtevaartprogramma namen de maansondes in, die om de maan draaiden, foto's en metingen in de buurt van de maan maakten en als het programma dat voorzag, ook weer naar de aarde terugkeerden (sonde 3, 1965; sonde 5 tot en met 8 1968-1970). De ruimtevaartuigen van de derde generatie begonnen hun werk na het uitproberen van de Luna 15 in 1969. Men bouwde een ruimteschip dat voor meer doeleinden tegelijk geschikt was en dat met behulp van een vierpotig landingsgestel een zachte landing op de maan kon maken. Via deze ruimteschepen konden verschillende apparaten om maanmonsters te nemen, die mee teruggenomen werden naar de aarde (Luna 17 en Lunochod 1, 1970 en Luna 21 met Lunochod 2, 1973)
Het Amerikaanse programma
Het ruimteprogramma van de Amerikanen begon met een serie pogingen, met maansondes van het type Ranger, die een harde landing maakten op van te voren uitgezochte plaatsen en vanaf de aarde bestuurbaar waren. Nadat de vluchten met de Ranger 1 (1961) tot en met Ranger 6 (1964) niet het gewenste resultaat behaalden, lukte het de Ranger 7 en nog twee volgende maansondes (1964-1965) om het hele programma af te maken. Zes camera's fotografeerden vlak voor de landing de maan. Deze beelden werden direct naar de aarde doorgeseind. In de jaren 1966-1968 waren twee programma's gepland, die de mogelijkheid onderzochten voor een landing met astronauten. De zacht landende maansondes Surveyors zorgden voor het directe maanonderzoek. De kunstmanen
Lunar Orbiter zorgden voor de cartografie van de maan. De uitrusting van de Surveyors bestond uit één van de aarde af bestuurbare televisiecamera, een mechanische schoffel (Surveyor 3 en 7) en een chemisch analyse-apparaat (Surveyor 5, 6 en 7). De vijf succesvolle maansondes van het type Surveyor seinden 87674 foto's naar de aarde terug. Hoofdopgave van de vijf maansatellieten van het type Lunar Orbiter was het fotograferen van de plaatsen, die voor een landing van de Apollo uitgezocht waren.
Apollo 17 missie:
Het verzamelen van maanstenen
Het hoogtepunt van het Amerikaanse programma bestond uit een serie bemande vluchten naar de maan, binnen het kader van het Apollo-programma. De inleiding hiervoor waren de vluchten van de Apollo 8 (21 - 27 december 1967) en Apollo 10 (20 - 26 mei 1969) in een baan rond de maan. Daarop volgden de eerste landing van de mens op de maan, Apollo 11 (20 juli 1969) en nog vijf verdere expedities, Apollo 12, 14, 15 16 en 17 in de jaren 1969 - 1972. De nadruk lag hierbij op de geologische verkenning, de opname van steenmonsters, de fotografische documentatie en de installatie van automatische geofysische stations op de maan.
Schijngestalten
De maan straalt geen licht van zichzelf uit; al het maanlicht dat wij zien is weerkaatst zonlicht. De helft van de maan is altijd verlicht. Toch verschilt de verlichte helft die wij vanaf de aarde kunnen waarnemen van dag tot dag. Tussen de ene nieuwe maan en de volgende zitten 29 dagen, 12 uur, 44 minuten en 3 seconden. De groter wordende maan wordt wassend, de langzaam verdwijnende maan afnemend genoemd
De schijnbare veranderingen in de vorm van de maan zijn het resultaat van haar veranderde positie ten opzicht van de aarde, en van beider positie ten opzichte van de onveranderlijke zon. Staat de maan tussen de aarde en de zon, dan is haar verre zijde verlicht en zien wij hooguit vlak na zonsondergang een klein sikkeltje (nieuwe maan). Een week later, als de maan tot een kwart van haar baan rond de aarde gevorderd is, verlicht de zon de helft van het duistere halfrond en de helft van het naar de aarde gekeerde halfrond. De rechter maanhelft is zichtbaar aan de hemel. Na weer een week is het volle maan. Doordat de maan nu praktisch recht tegenover de zon staat, valt ze in het volle licht.
Verduisteringen
Verduisteringen kunnen we onderscheiden in maansverduisteringen en zonsverduisteringen.
Verduisteringen worden veroorzaakt door samenspel tussen de zon, de maan en de aarde. Zonsverduisteringen ontstaan bij nieuwe maan en maansverduisteringen ontstaan bij volle maan. Echter niet elke veertien dagen (tijd tussen volle maan en nieuwe maan) is er een verduistering. Dit komt doordat er nog aan een voorwaarde moet worden voldaan.
Die voorwaarde is:
De maan moet zich in de aardbaan bevinden (de ecliptica) en wel in de onmiddellijke nabijheid van de zogenaamde klimmende of dalende knoop. Dit zijn de snijpunten van de banen van de aarde en de maan.
De ecliptica en de maanbaan
Maansverduisteringen
Als het volle maan is, staat de aarde tussen de maan en de zon. Als de aarde-zon-maan precies op een lijn staan, vindt er een verduistering plaats. De maan verdwijnt dan in de schaduw van de aarde. We kunnen maansverduisteringen onderscheiden in een gedeeltelijke en in een volledige verduistering.
Het begin van een verduistering is de eerste aanraking van de maan met de aardschaduw (bijschaduw). Deze is nauwelijks waarneembaar. Vervolgens zal de maan in aanraking komen met de kernschaduw. Waarna hij steeds verder verduisterd wordt. De totale verduistering duurt ongeveer een uur waarna de maan weer langzaam uit de kernschaduw te voorschijn komt. De verduistering is ten einde als de maan ook weer uit de bijschaduw is. De totale verduistering duurt ongeveer drie uur en is zichtbaar overal waar de maan te zien is.
Tijdens een totale maansverduistering is de maan nog helmaal te zien. Dat komt doordat het zonlicht in de aardatmosfeer afgebogen wordt. Blauw licht wordt in de atmosfeer verstrooid, terwijl rood licht wordt doorgelaten. Hierdoor is de kleur van de maan tijdens de totaliteit meestal roodachtig. De helderheid en de kleur van de maan wisselt van verduistering tot verduistering. Dit komt onder andere door de vervuiling van de aardatmosfeer door bijvoorbeeld vulkaanuitbarstingen
Een totale maansverduistering
Foto: Henk Scholtens