VWO6 Hoofdstuk 11 Toets A

(1)

Opgave 1

‘Philae is weer wakker’, meldde de vluchtleiding van het Europese ruimteagentschap ESA. De komeetlander Philae maakte op 12 november 2014 een historische landing op de komeet 67P. Na twee en halve dag waren de accu’s leeg en viel Philae ‘in slaap’.

De komeet 67P volgt een gekromde baan rond de zon. Zie figuur 11.1.

In deze figuur zie je de posities van de aarde en de komeet op het moment dat Philae landde op de komeet.

Op 13 augustus 2015 bevindt de komeet zich in het perihelium.

Dan is de afstand van de komeet tot de zon het kleinst.

De intensiteit van het zonlicht dat Philae ontving op het moment van ontwaken uit de ‘winterslaap’, was ruim vier keer groter dan aan het begin van de winterslaap.

1 3p Geef in figuur 11.1 de positie van de komeet aan op het moment van ontwaken.

Licht je antwoord toe. Figuur 11.1

Wanneer de komeet zich in het perihelium bevindt, ontvangt de komeet 9,0·10² W m⁻² aan straling van de zon. Op dat moment zijn de posities van de zon, de komeet en de aarde ten opzichte van elkaar als volgt:

De zon staat dichter bij de aarde dan bij de komeet.

De komeet staat dichter bij de zon dan bij de aarde.

2 4p Geef voor beide posities een verklaring.

Een van de meetinstrumenten van de Philae Lander is de APXS (Alpha Proton X-ray

Spectrometer). Met deze spectrometer wordt de röntgenstraling gemeten die vrijkomt nadat een monster is beschoten met alfastraling.

Bij een meting wordt röntgenstraling met een golflengte van 0,140 nm gemeten.

3 3p Bereken de fotonenergie van deze straling uitgedrukt in eV.

Röntgenstraling kan ontstaan als een alfadeeltje een atoom raakt. Er kan dan een elektron uit één van de lage energieniveaus worden losgeslagen. Een elektron uit een hoger energieniveau valt hierdoor terug naar het lagere energieniveau. Daarbij zendt het atoom röntgenstraling uit.

4 2p Leg uit waarom je door röntgenanalyse kunt bepalen om welk element het gaat.

Opgave 2

Exoplaneten zijn planeten die buiten het zonnestelsel liggen. Een van de methoden die

wetenschappers gebruiken bij hun zoektocht naar exoplaneten, is de transit-methode. Wanneer een exoplaneet voor zijn ster langs beweegt, neemt de gemeten intensiteit van de ster met enkele procenten af. Als dit zich met een bepaalde periode herhaalt, wijst het op een planeet die om de ster draait.

5 2p Leg uit met welk type telescoop men de meting doet.

Of op een exoplaneet leven mogelijk is, hangt onder andere af van de temperatuur op het oppervlak van de exoplaneet. Daarbij is de hoeveelheid straling die de planeet van zijn ster ontvangt van belang. Voor de stralingsintensiteit die de planeet ontvangt geldt:

2 4

eff 2

I R T r σ ⋅ ⋅

=

σ is de constante van Stefan-Boltzmann.

R is de straal van de ster in m

Teff is de effectieve temperatuur van de ster in K.

r is de afstand van de exoplaneet tot de ster in m.

6 3p Leid de bovenstaande formule af met behulp van formules uit BINAS.

(2)

VWO6 Hoofdstuk 11 Toets A

In figuur 11.2 zie je een (R, r)-diagram waarin elke punt overeenkomt met een exoplaneet. Met behulp van de kleurenschaal rechts in het diagram bepaal je de temperatuur op de ster van een exoplaneet. De oranje punt (1,1) op zwarte streeplijn stelt de aarde voor.

Van de ster Gliese 581 zijn de exoplaneten e, b en c aangegeven.

7 3p Bepaal de golflengte van het stralingsmaximum in het spectrum van Gliese, in een significant cijfer.

Figuur 11.2

Joanne en Niels doen allebei een uitspraak over de zwarte streeplijn die door de aarde gaat:

Joanne: Exoplaneten die dicht bij deze lijn liggen, ontvangen een hoeveelheid straling die in de buurt ligt van 1x de zonneconstante.

Niels: Exoplaneten die ver links van de lijn liggen, zoals Gliese e, b en c, moeten een ster met een lagere temperatuur hebben om een vergelijkbare hoeveelheid straling als op aarde te ontvangen.

8 4p Geef, aan de hand van de gegeven formule, van elke uitspraak aan of deze juist is.

De ster Gliese 581 beweegt met een radiale snelheid van 9,2 km/s richting de aarde. De h-alfa lijn bij 656,21 nm in het absorptiespectrum wordt vaak gebruikt voor het aantonen van waterstof.

9 4p Bereken bij welke golflengte deze lijn in het spectrum van Gliese 581 ligt.