Op de Dag van de Aarde is het de bedoeling dat we wereldwijd stilstaan bij onze planeet en hoe we ermee omgaan.

Lees ook:

• Earth Day: wat als de aarde stopt met draaien?
• Hoe snel moet de aarde draaien om je ervan af te slingeren?

1) Wat gebeurt er als de aarde andersom gaat draaien?

Stel, morgenochtend kijk je uit het raam en je ziet de zon opkomen in het westen. In New York is het niet zes uur eerder, maar zes uur later dan in Amsterdam. De aarde is de andere kant op gaan draaien. Niet van west naar oost, maar andersom. Wat zou dat voor gevolgen hebben?

“De gemiddelde temperatuur zal wel ongeveer hetzelfde blijven, maar vrijwel overal ter wereld zal het klimaat drastisch veranderen,” zegt Chiel van Heerwaarden, meteoroloog aan Wageningen University & Research. Dat komt doordat de mondiale lucht- en oceaanstromen, die warmte en vocht verdelen, mee veranderen. Door de draaiing van de aarde hebben die nu een afwijking naar het oosten. Als de aarde van richting verandert, zou er juist een afwijking naar het westen ontstaan.

Wat dat precies betekent voor het klimaat per locatie, licht de meteoroloog toe aan de hand van een studie van Duitse collega’s, die zo’n verandering in draairichting van de aarde hebben gesimuleerd. “Met de huidige draairichting krijgt Nederland veel lucht vanuit het westen, die lang boven de Atlantische Oceaan is geweest. Door die aanvoer van vochtige oceaanlucht hebben wij hier nu veel regen. Maar als de aarde andersom gaat draaien, zie je in de simulatie dat we veel lucht uit het oosten krijgen. Die lucht is heel droog. Nederland wordt dus droger.”

Ook zou het hier in de winter veel kouder kunnen worden. Van Heerwaarden: “Nederland ligt op dezelfde hoogte als het Canadese eiland Newfoundland, waar het ’s winters gemiddeld acht graden onder nul is. Dat het bij ons aangenamer is, komt door een extra toevoer van warmte via de Golfstroom. Als de aarde van draairichting verandert, stroomt die de andere kant op en komt daar een einde aan.”

Opvallend aan de simulatie is ook dat de plekken waar de woestijnen liggen veranderen. “De passaat is nu een oostenwind die rond de evenaar waait. Als die verandert in een westenwind, komt er in Afrika meer water vanaf de oceaan binnen. De Sahara verandert dan in een groene oase en Amerika krijgt juist veel meer woestijnen.”

Overigens kan de rotatie van een planeet écht van richting veranderen. Uranus en Venus draaien als enige in het zonnestelsel van oost naar west. Astronomen vermoeden dat ze zich bij hun ontstaan wel net zo gedroegen als de rest.

2) Blijft de aarde altijd even snel draaien?

De aarde draait ten opzichte van de zon in 24 uur om zijn as. Maar blijft dat altijd zo? Of gaat de aarde langzamer en langzamer draaien, tot hij uiteindelijk tot stilstand komt?

Als je een tol of een fidget spinner loslaat, gaat die steeds trager draaien. Dat komt doordat het voorwerp met tegenwerkende krachten kampt: luchtweerstand en wrijving van het onderliggende oppervlak. In de ruimte is er geen lucht en de aarde zit nergens aan vast. Daarom kan hij in principe altijd door blijven draaien.

Er zijn echter wel factoren die de draaiing van onze planeet beïnvloeden. Dat zijn bijvoorbeeld oceaanstromingen, luchtdrukverschillen en processen in de aardkern. Ook de wisselende afstand tot de maan speelt een rol: hoe dichter die bij de aarde is, hoe harder de aarde draait.

Op de lange termijn is vooral dat laatste van invloed. De maan beweegt gemiddeld steeds iets verder weg van de aarde. Daardoor draait onze planeet steeds langzamer. Geologen hebben achterhaald dat de aarde 1,4 miljard jaar geleden zo snel draaide dat een dag destijds in nog geen 19 uur voorbij was.

Uiteindelijk zal de draaiing van de aarde dus nog verder vertragen. Maar momenteel is daar weinig van te merken. De afgelopen halve eeuw houden wetenschappers met atoomklokken heel nauwkeurig bij in hoeveel tijd de aarde dagelijks om zijn as draait. Tot vorig jaar duurde dat gemiddeld iets langer dan 24 uur. Om dat verschil te compenseren, voeren we eens in de paar jaar een schrikkelseconde in. Maar in 2020 waren er een heleboel dagen waarin de aarde juist iets korter dan 24 uur over zijn rondje deed. Gek genoeg is de draaiing van de aarde de afgelopen tijd dus een klein beetje versneld.

Als deze versnelling doorzet, moeten we wellicht een negatieve schrikkelseconde invoeren, oftewel een smokkelseconde.

3) Waardoor is het binnenste van de aarde zo heet?

In de aardkern heerst een helse temperatuur van ongeveer 5200 graden Celsius. Waar komt die hitte vandaan?

Net als de zon en de andere planeten in ons zonnestelsel ontstond de aarde door het samenklonteren van rotsen, gruis en ander ruimtepuin. Toen deze deeltjes met elkaar in botsing kwamen, voegden ze energie toe aan de vormende aarde. Vergelijk dat met hoe je handen warm worden als je ze snel tegen elkaar wrijft.

Vanaf het begin was de aarde dus al behoorlijk heet. Na verloop van tijd begonnen de zwaardere materialen in de jonge aarde door de zwaartekracht naar het centrum te zakken, waardoor de druk en temperatuur verder toenamen. Hoewel dit alles zich overwegend langer dan 4 miljard jaar geleden heeft afgespeeld, is de restwarmte van deze processen nog steeds de belangrijkste bron van de hedendaagse aardwarmte. 

Maar er is nog een warmtebron. Aards gesteente bevat radioactieve elementen die al bestonden voordat ons zonnestelsel werd gevormd. Radioactieve elementen veranderen na verloop van tijd ogenschijnlijk spontaan in andere elementen. Bij dat proces komt verhoudingsgewijs veel energie vrij. In de aarde wordt deze energie omgezet in warmte. Hoewel de hoeveelheid radioactief materiaal in onze planeet niet groot genoeg is om hem verder op te warmen, is die wel voldoende om de geleidelijke afkoeling behoorlijk af te remmen.

4) Wordt de aarde ooit opgeslokt door de zon?

Over een paar miljard jaar is de zon door zijn brandstof heen en zwelt hij op tot een rode reus. Wordt de aarde meegenomen in deze zwanenzang?

“Laatst las ik dat de aarde opgeslokt zal worden door de zon op het moment dat de zon aan zijn einde komt. Klopt dat wel?” vraagt Rob Roede zich af. Rob was namelijk aan het rekenen geslagen. Met Betelgeuze als voorbeeld – een ster die zich nu aan het einde van zijn leven bevindt – kwam hij erop uit dat de zon niet groot genoeg zal worden om de aarde te verzwelgen.

Eerst even de basis: over zo’n 5 miljard jaar is de zon door zijn brandstof heen. Hij zal dan eerst steeds verder opzwellen tot een ‘rode reus’, om uiteindelijk zijn buitenste lagen af te stoten en verder te leven als ‘witte dwerg’.

Het is moeilijk te voorspellen hoe groot de zon tijdens die opzwelfase precies zal worden. De ene ster is de andere niet. Daarom geeft de vergelijking met Betelgeuze geen uitsluitsel. Zeker is dat de zon groot genoeg zal worden om de twee binnenste planeten, Mercurius en Venus, op te slokken. Uiteindelijk zullen de buitenste lagen van de zon tot net binnen of net buiten de baan van de aarde reiken.

Een voorspelling over het lot van onze planeet wordt extra bemoeilijkt doordat de zonnegroei verschillende gevolgen zal hebben. Enerzijds zal de nabijheid van de zon extra getijdenkrachten opleveren die de aarde verder naar hem toe zullen trekken. Anderzijds zal de zon heftige zonnewinden uitstoten die de aarde juist weg zullen duwen. Maar de zon verliest ook massa door deze uitbarstingen, zodat zijn zwaartekracht minder sterk wordt en hij dus wat minder hard aan de aarde trekt.

De uitkomst van dit krachtenspel zal bepalen of de aarde de dans ontspringt. Maar ook als dat gebeurt, kan eventueel overgebleven leven op onze planeet het wel vergeten. De zonnewinden zullen de atmosfeer aan stukken scheuren en de aarde volledig roosteren. Het is zelfs goed mogelijk dat de hele planeet uit elkaar wordt gerukt.

5) Hoe snel draait de aarde? (En waarom voelen we dat niet?)

Op de evenaar van onze blauwe bol draai je met circa 1670 km/uur rond de aardas. Waarom merk je daar niks van?

De aarde is een razendsnelle draaimolen. Op de evenaar draai je met zo’n 1670 kilometer per uur rond de aardas. Dichter bij de polen ligt die snelheid lager, maar ook in Nederland draai je harder dan 1000 km/u. Waarom merken we daar niks van?

De kracht die je uit een draaimolen slingert, heet de middelpuntvliedende of centrifugale kracht. De grootte van deze kracht hangt niet alleen af van de draaisnelheid, maar ook van de tijd die je over één rondje doet. Hoe langer die tijd, hoe kleiner de kracht. Doordat de aarde zo groot is, doet die ondanks zijn hoge draaisnelheid bijna 24 uur over één rondje en is de middelpuntvliedende kracht dus klein.

De zwaartekracht is vele malen groter. Aan de evenaar is de zwaartekracht zo’n 290 keer zo groot als de middelpuntvliedende kracht. Dichter bij de polen is dat verschil vanwege de lagere draaisnelheid nog groter. En de zwaartekracht werkt precies de andere kant op, richting het midden van de aarde. Je wordt dus veel harder omlaag getrokken dan omhoog geslingerd.

Als de aarde hol was geweest, of gemaakt van piepschuim, zou de zwaartekracht een stuk kleiner zijn. Dan zouden we naar de polen moeten vluchten om niet de ruimte in geslingerd te worden. Het zou ook penibel worden als de aarde plots meer dan zeventien keer zo snel zou gaan draaien.

Zolang dat niet gebeurt, is de middelpuntvliedende kracht slechts een beetje merkbaar. Stel dat je met een weegschaal in je rugzak van de evenaar naar de noordpool reist en jezelf op beide plekken weegt. Ook als je geen grammetje bent aangekomen, weeg je op de noordpool ongeveer een kwart kilo meer. Dat komt doordat de middelpuntvliedende kracht daar nul is. Op de evenaar werd je tijdens het wegen nog een beetje opgetild, op de Noordpool niet – zodat je voeten daar iets harder op de weegschaal drukken.

Deze vragen zijn eerder beantwoordt in de rubriek ‘KIJK Antwoordt’ in ons magazine. Ook een vraag voor ‘KIJK Antwoordt’? Mail hem naar [email protected]. En in onze nieuwe special geven we antwoord op 172 bijzondere, verrassende en boeiende vragen! Bestel hem hier! Of eenvoudig via de knop hieronder.

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!