Getijden

Een veelbesproken topic onder Platte Aarders is ‘getijden’. Laten we eens een kijkje nemen naar enkele ‘problemen’ die ze (denken te) hebben gevonden.

Wat veroorzaakt de getijden?

Observatie leert ons meteen dat de maan er iets mee te maken moet hebben. De regelmaat van getijden en de positie van de maan aan de hemel zijn onlosmakend met elkaar verbonden. Getijden zijn dan ook het resultaat van de zwaartekracht van zowel zon als maan. Maar het is een tikkeltje ingewikkelder dan de meesten onder ons denken. Het is namelijk het verschil tussen de sterkte in zwaartekracht en niet de zwaartekracht rechtsreeks die de getijden veroorzaken.

Een locatie die zich dichter bij de maan bevindt zal een sterkere aantrekking ervaren dan een tegenoverliggende locatie op aarde, verder van de maan verwijderd. Hierdoor zal het water dat de aarde omringt de vorm van een ellipsoïde (een uitgerekte bol) aannemen. De aarde, die zich in het midden van deze watermassa bevindt en een vastere vorm kent, draait rond in deze ovale vorm en op deze manier zullen zowel de locatie het dichtste als de locatie het verste van de maan vloed kennen.

Waarom ervaart de kant die weg van de maan is een tweede, maar lager getij?

De invloed van de zwaartekracht van de maan op het water aan de andere kant van de aarde is hier het minst. Aangezien onze planeet weinig flexibel is kent de bodem van de zee een zwaartekracht die gelijk is aan het midden van de aarde, een punt dat dichter bij de maan ligt. De aarde wordt dus sterker aangetrokken dan het water en ‘zinkt’ als het ware.

Omdat zwaartekracht kwadratisch afneemt met afstand, is het getijde hier echter minder uitgesproken dan die aan de maanzijde.

Als de zwaartekracht van de maan sterk genoeg is om een hele oceaan op te tillen, waarom is het dan te zwak om een schip of persoon naar de maan te trekken?

Dit is werkelijk een vraag die vele Platte Aarders stellen, hoe vanzelfsprekend verkeerd deze ook is. Zeewater zelf vliegt niet naar de maan, dus de vraag kent eigenlijk al een fout uitgangspunt. De zwaartekracht die door de aarde zelf wordt uitgeoefend, is veel groter dan de zwaartekracht van de maan. Hierdoor blijft alles (zeewater, schepen en personen) aan het aardoppervlak gekluisterd.

Zeewater is een vloeistof en zal een evenwicht zoeken in de laagste energietoestand. De som van alle krachten die erop wordt uitgewerkt zal uiteindelijk de vorm van de massa bepalen. Hierin spelen de zwaartekracht van de aarde, de maan en de zon, alsook de Archimedeskracht en de wrijvingskracht een rol.

Dit is toevallig een van de meest voorkomende misvattingen over zwaartekracht binnen de Platte Aarde-gemeenschap. Het idee is dat als zwaartekracht een zwaar object kan aantrekken, het door ‘logica’ in staat zou moeten zijn om lichtere objecten met een grotere kracht te beïnvloeden. Dit is onjuist omdat de zwaartekracht recht evenredig is met de massa. Hoe groter de massa, hoe groter de zwaartekracht. Maar we mogen niet vergeten dat de aantrekkingskracht van de aarde nog steeds zal winnen.

Waarom wordt enkel zeewater beïnvloed door de maan, en niet het water in meren en beken?

Alle oceanen in de wereld zijn met elkaar verbonden; water kan er vrij tussen stromen. Een locatie waar vloed heerst gebruikt hiervoor water waar het eb is.

Meren echter zijn geïsoleerde systemen en veel minder groot. Ook hier zal water van de ene kant van het meer naar het andere stromen, maar het effect zal korter en veel minder waarneembaar zijn. De Grote Meren op de grens tussen de Verenigde Staten en Canada ondervinden getijden van ongeveer 5 cm hoogteverschil.

Maar er zijn meren die wel getijden kennen!

Verwarrend! Ten eerste zijn er watermassa’s waarvan de officiële naam ‘meer’ is, maar die toch deel uitmaken van de oceaan. Een voorbeeld hiervan is Lake Maracaibo in Venezuela. Dit ‘meer’ is via een zeestraat van 5,5 km breed met de zee verbonden.

Ten tweede wordt de term ‘getij’ soms gebruikt voor andere verschijnselen die niets te maken hebben met de maan- of zonnecyclus. Zo wordt het opkomen van het oppervlak van een meer als gevolg van een verhoogde rivierstroom of smeltende gletsjers in sommige culturen ook wel eens ‘getij’ genoemd. In dit artikel kijken we alleen naar getijden die worden veroorzaakt door de maan- en zonnecyclus.

Ten derde ervaren sommige meren zeer kleine maar meetbare getijden. De grootste meren ter wereld hebben getijden, maar op veel kleinere schaal, niet meer dan 4 cm hoog.

Getijden komen enkel voor in zout zeewater. Zoet water wordt niet beïnvloed door de maan. We kunnen concluderen dat het zoutgehalte en de elektromagnetische eigenschappen van de maan de getijden veroorzaken!

Laten we eens kijken naar de volgende feiten:

  • De Middellandse Zee heeft een hoger zoutgehalte dan de meeste zeeën, maar kent zwakkere getijden.
  • Niet alle meren zijn zoetwatermeren. Sommige meren hebben zelfs een hoger zoutgehalte dan het gemiddelde zeewater. Maar meren kennen geen getijden, of slechts hele lage.

We kunnen dan ook uitsluiten dat het zoutgehalte van het water of elektromagnetisme iets met de getijden te maken heeft. Vermoedelijk heeft deze misvatting te maken met de vorige twee.

De zwaartekracht van de zon is groter dan die van de maan. Waarom heeft de maan dan meer effect op de getijden dan de zon?

De zon is inderdaad groter en heeft daardoor ook een grotere zwaartekracht. Maar de zon staat ook vele malen verder van de aarde verwijderd dan de maan. Hierdoor is het verschil in zwaartekracht op de verschillende delen van de aarde kleiner en is het effect op de getijden ook kleiner. Bij een voorwerp dat dichter bij de zon staat, zoals de maan, is het verschil in zwaartekracht groter en dit resulteert in een groter effect.

Waarom worden de getijden enkel door de zon en de maan veroorzaakt?

Alle hemellichamen hebben een gravitationeel effect op de aarde, maar vanwege hun afstand (en soms kleine massa) is het effect onbeduidend. De planeet die het meest invloed op de getijden heeft is Venus, maar het effect is minimaal.

Als oceanen getijden kennen, dan moeten andere delen van de aarde deze ook ervaren. Maar we zien dit niet in de realiteit!

Dit is een argument uit onwetendheid. Zowel de atmosfeer als de aardkorst kennen getijden. De aardkorst echter is veel solider dan water en zal slechts een zwakke getijde kennen. De atmosfeer kent een getijde die door de zon wordt veroorzaakt. We gaan hier niet verder op in.

Sommige rivieren kennen ook getijden. Dus getijden kunnen overal plaatsvinden!

Het deel van een rivier die getijden kent is de monding, die dicht bij de zee of oceaan ligt. Als de rivierbedding lager is dan zeeniveau, wordt deze beïnvloed door getij.

Als de rivierbedding hoger is dan zeeniveau, wordt deze niet of amper beïnvloed door de getijden van de zee. Er zal hooguit een lagere stroomsnelheid waargenomen worden.

Vloed is niet op het moment dat de maan het hoogste staat!

Getijden kennen  een faseverschuiving. Gravitatiekrachten komen vrijwel onmiddellijk aan, maar water heeft tijd nodig om te bewegen. Er is dus een vertraging tussen de oorzaak en het gevolg. Verschillende plaatsen hebben verschillende getijdepatronen en faseverschuivingen.

Leuk weetje: de weerstand die het water ervaart om steeds van positie te wisselen vertraagt de aardrotatie met ongeveer 1 seconde per 50.000 jaar. Maar laten we niet te veel opschudding veroorzaken…

 

Eötvös Effect: jawel, de aarde draait rond

Het Eötvös-effect is de verandering in waargenomen zwaartekrachtversnelling bij het verplaatsen van oost naar west of omgekeerd. Een object weegt meer wanneer het naar het westen beweegt dan wanneer het stilstaat of naar het oosten beweegt.

Het effect werd ontdekt door de geofysicus Loránd Eötvös, die in de jaren 1900 het verschil opmerkte in zwaartekrachtmetingen op bewegende schepen. Hij ontdekte dat zijn metingen lager waren wanneer de boot naar het oosten voer en hoger wanneer deze naar het westen ging. Hij identificeerde dit voornamelijk als een gevolg van de rotatie van de aarde.

De rotatie van de aarde veroorzaakt een centrifugale versnelling, een schijnkracht weg van de rotatieas van de aarde. Langs de evenaar is de centrifugale versnelling het grootst en bedraagt ongeveer 0,03 m/s².

Naar het oosten reizend beweegt een object in dezelfde richting als de rotatie van de aarde en krijgt het dan ook een grotere absolute snelheid, wat op zich dan weer resulteert in een hogere centrifugale versnelling.

Omgekeerd betekent een westwaarts verplaatsing dat je je tegen de rotatie van de aarde in beweegt. De snelheden heffen elkaar op en resulteren in een kleinere absolute snelheid met als resultaat een kleinere middelpuntvliedende versnelling.

Ondertussen blijft de valversnelling van de aarde in beide gevallen constant. Het verschil in centrifugale versnelling bij oost- en westwaartse beweging resulteert in een klein doch meetbaar verschil in neerwaartse versnelling. Een object weegt meer wanneer het naar het westen beweegt en minder wanneer het naar het oosten beweegt.

Een praktisch voorbeeld

Laten we eens kijken naar de berekening van een voorbeeld. We vliegen in een vliegtuig over de evenaar en nemen een gewicht van 1000 gram en een op zeeniveau gekalibreerde weegschaal. Wanneer we met een snelheid van 925 km/h en op een hoogte van 12,5 km vliegen, zal de weegschaal 991 gram aangeven in de richting van het oosten en 999 gram richting het westen. Er zal dus een verschil van 8 gram ontstaan als gevolg van het Eötvös-effect.

Bijkomend resulteert de hoogte van het vliegtuig in een kleinere valversnelling omdat het zich op kruishoogte verder van het zwaartepunt van de aarde bevindt.

Deze berekening werd gedaan met behulp van de online calculator ‘Centrifugal and Gravitational Acceleration in an Aircraft’ die terug te vinden is op de blog van Walter Bislin.

Een experiment

Referenties

Het equipotentiaaloppervlak van water

De zwaartekracht van de aarde zorgt ervoor dat water het laagste potentiaal zoekt, wat kan worden vereenvoudigd tot de positie zo dicht mogelijk bij het zwaartepunt van de aarde. Als gevolg hiervan zal het wateroppervlak een equipotentiaaloppervlak krijgen wat overeenkomt met een bolvormig oppervlak (in feite een geoïde) dat hetzelfde centrum heeft als de aarde. Elke locatie langs het oppervlak van dit water heeft dezelfde potentie.

Platte Aarders houden echter vol dat water altijd vlak is, want dat is wat ze elke dag kunnen waarnemen. Aan de hand van deze observatie concluderen ze dat eender welk wateroppervlak altijd vlak is, ongeacht hoe breed de container is. Een dergelijke conclusie trekken is een grove en buitensporige extrapolatie.

In werkelijkheid is het andersom: water vormt een bolvormig oppervlak met hetzelfde middelpunt als de aarde. Maar in een voldoende kleine hoeveelheid kan worden geschat dat het oppervlak praktisch vlak is. De kromming is er ongetwijfeld, maar erg klein en onbeduidend en vaak ‘overwonnen’ door andere krachten zoals de adhesie- en cohesiekrachten.

Op schaal van meren, zeeën en oceanen is de kromming niet meer te verwaarlozen. Een perfect vlak meer is niet equipotentiaal en zal dus niet in rust zijn. Er zit als het ware een kuil in het midden. Water zal gaan stromen en komt pas tot rust wanneer het wateroppervlak samenvalt met de geoïde. 

Referenties

Krachten als vectoren

Er zijn veel misvattingen binnen de kringen van Platte Aarders, dat mag wel duidelijk zijn. En veel daarvan zijn een gevolg van het gebrekkig begrijpen van hoe krachten op een object werken.

  1. Een kracht wordt beschreven door een vector. Het heeft een omvang en een richting.
  2. Een object kan tegelijkertijd door meer dan één kracht worden beïnvloed.
  3. Deze krachten kunnen bij elkaar worden opgeteld, wat resulteert in wat we de ‘resultante’ noemen. Het object beweegt volgens de grootte en richting van de resultante.
  4. Krachten kunnen elkaar tegenwerken en resulteren in een nulresultaat. Maar dit betekent niet dat deze krachten niet bestaan.
  5. Een onbeduidende kracht kan ter vereenvoudiging worden weggelaten in een berekening. Maar dit betekent niet dat deze kracht niet bestaat.
  6. Een kracht kan de tegenovergestelde richting hebben van de resultante. Maar dit betekent niet dat deze kracht niet bestaat.

Deze basiskennis over hoe krachten en vectoren werken, kan handig zijn om volgende misvattingen te beantwoorden:

  • ‘Een heliumballon beweegt omhoog. Er bestaat dus geen zwaartekracht.’
  • ‘Satellieten vallen niet op de aarde. Dus zwaartekracht bestaat niet.’
  • ‘Water in een glas lijkt niet aangetrokken te worden door de maan. Er is dus geen zwaartekracht van de maan.’
  • ‘Wind alleen al kan een veer doen wegvliegen. Dus zwaartekracht bestaat niet.’

Veel meer vergelijkbare misvattingen zijn te vinden binnen de Platte Aarde-gemeenschap en kunnen snel worden beantwoord met een beetje basiskennis van de natuurkunde.

Referenties

Wateroppervlak en communicerende vaten

Zwaartekracht is niet het resultaat van de vorm, maar van de massa van een object. Alle voorwerpen met massa oefenen zwaartekracht op elkaar uit. Hoe groter de massa, hoe groter de zwaartekracht. Simpel.

Op aarde heeft water een bolvormig oppervlak met hetzelfde middelpunt als de aarde. En dit is van toepassing op elk vloeistofoppervlak dat wordt beïnvloed door de zwaartekracht van de aarde en niet wordt beïnvloed door een andere kracht. In een 10 cm brede container is de kromming dan ook minimaal, slechts 0,0000002 mm. Daarom lijkt het wateroppervlak in kleine potjes en bakjes vlak. Zelfs in een zwembad is de kromming te verwaarlozen.

De vorm van de container maakt bovendien geen verschil. Zelfs als de container bolvormig is, heeft deze een veel kleinere massa dan die van de aarde. De zwaartekracht van de aarde is veel groter dan die van de container. Het is dan ook absurd om iets anders dan een quasi-vlak oppervlak te verwachten.

Referenties

De aarde is geen tennisbal

De massa van de aarde creëert een valversnelling met een waarde van 9,82 m/s² richting het midden van onze planeet. Deze versnelling wordt uitgeoefend op alle materie dat zich op het aardoppervlak bevindt. Anderzijds is er de middelpuntvliedende versnelling, een schijnkracht die een gevolg is van de rotatie van de aarde. Deze centrifugale versnelling bedraagt ter hoogte van de evenaar ongeveer 0,03 m/s² en gaat weg van het centrum van de aarde. De netto versnelling is dus ongeveer 9,79 m/s² richting het middelpunt van de aarde. Vandaar dat ook alles op de aarde ook effectief op de aarde blijft en niet weggeslingerd wordt richting oneindigheid.

Platte Aarders echter maken vaak een verkeerde vergelijking met een natte ronddraaiende tennisbal. Water op deze bal blijft niet ‘plakken’. Waarom zou het water op onze ronddraaiende aarde dit dan wel doen? Die draait toch ook rond? Conclusie: de aarde kan geen ronddraaiende bal zijn!
Wat weliswaar een verkeerde conclusie is.

Water blijft op het aardoppervlak liggen omdat de valversnelling van de aarde groter is dan de centrifugale versnelling die wordt gegenereerd door de roterende beweging. De aarde draait helemaal niet snel genoeg om een gelijkaardige centrifugale versnelling te veroorzaken zoals die bij de draaiende tennisbal.

Met behulp van Newtons gravitatiewet kunnen we vaststellen dat de valversnelling die door een tennisbal op een object op het oppervlak wordt uitgeoefend, ongeveer 0,00000000332 m/s² bedraagt. Gigantisch, niet? Aan de andere kant genereert de draaiende beweging een centrifugale versnelling van ongeveer 376 m/s², uitgaande van een toerental van 1.000 t/m. (Ter vergelijking: de backhand van Roger Federer spint een tennisbal tot 5.300 t/m). De netto versnelling is dus nog steeds ongeveer 376 m/s² weg van de bal. Hierdoor vliegt het water weg en blijft het niet ‘plakken’.

Een andere bedenking bij deze vergelijking is het feit dat het tennisbal-experiment is uitgevoerd onder de invloed van de zwaartekracht van de aarde, die verschillende grootteordes meer bedraagt dan deze van de tennisbal. Elk druppeltje water op de bal wordt veel meer aangetrokken door de aarde dan door de tennisbal. Als er toch water aan de tennisbal blijft hangen, is dit niet een gevolg van diens zwaartekracht, maar door de oppervlaktespanning van het water.

Enkele berekeningen

Voor de tennisbal:

  • diameter: 68,6 mm
  • massa: 58,5 g
  • hoeksnelheid: veronderstelde 1.000 t/m
  • middelpuntvliedende versnelling aan het oppervlak van de tennisbal: a = ω²r =  (((1.000 t/m) × (2 × π))²) × (68,6 mm / 2) = 376,031928 m/s²
  • valversnelling aan het oppervlak van de tennisbal: g = GM/r² = G × 58,5 gr / (68,6 mm / 2)² = 3,32056743 × 10-9 m/s²

Voor de aarde:

  • diameter: 6.371 km
  • massa: 5,972 × 1024 kg
  • hoeksnelheid: 1/24 t/h
  • middelpuntvliedende versnelling aan het oppervlak van de aarde: a = ω²r = ((1 / (24 u) × 2π))² × (6.371 km) = 0,0336930136 m/s²
  • valversnelling aan het oppervlak van de aarde: g = GM/r² = G × 5,972 × 1024 kg / (6.371 km)² = 9,819649 m/s²

Gravitatiewet van Newton

Isaac Newton formuleerde zijn gravitatiewet die de beweging verklaarde van alle hemellichamen die op dat moment bekend waren. Ook demonstreerde hij dat het dezelfde wet is die ervoor zorgt dat alledaagse voorwerpen naar de aarde vallen.

Newton schreef dat hij de reden voor het fenomeen “zwaartekracht” niet had kunnen achterhalen. Platte Aarders gebruiken zijn uitspraken als ‘bewijs’ dat hij loog en dat hij niets wist over zwaartekracht, en dat dit slechts een verzinsel was. Ze hebben het mis. De zwaartekracht verklaart de beweging van zowel alle hemellichamen als alledaagse voorwerpen. Newton wist gewoon niet wat de oorzaak is.

In 1687 schreef Isaac Newton zijn boek “Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica” waarin hij zijn bewegingswet, zijn gravitatiewet en de afleiding van Kepler’s wetten van planetaire beweging uitlegde.

In de tweede editie van het boek dat in 1713 werd gepubliceerd, voegde Newton het essay “General Scholium” toe waarin hij zijn beroemde “hypotheses non fingo” (“ik verzin geen hypothesen”) vermeldde. Hij verklaarde dat hij de verschijnselen van de zwaartekracht niet kon achterhalen en hij weigerde te speculeren.

Kortom, Newton wist maar al te goed hoe de zwaartekracht werkt. Hij wist gewoon niet wat de oorzaak ervan was. En alleen omdat hij de oorzaak niet kende, wil dat niet zeggen dat zijn wet van de zwaartekracht onjuist is.