STERRENHEMEL
DE MAAN
INLEIDING
Voor kleine verrekijkers met vegrotingen tot 7 tot 15 keer, zoals de 7*50 en 10*50 is de maan een moeilijk object. Om details te kunnen zien is al gauw een verrekijker met grotere vergrotingen nodig, of nog beter een telescoop. Maar laat u zich niet uit het veld slaan. Ook in de kleinere verrekijker valt er aan de maan van alles te zien. Maar u zult zich tevreden moeten stellen met structuren op grote schaal, en daar valt al heel veel over te vertellen.
De maan laat met het blote oog al duidelijk donker en lichtgetinte vlekken zien. Al met de kleinere vergrotingen is goed te zien dat de donkere vlekken grote vlakten zijn, terwijl de lichtgetinte regio's nabij de dag- en nachtgrens een rafelige structuur vertonen. Dat laatste wordt veroorzaakt door schaduwen die maankraters en gebergten op de maan voor zich uitwerpen. Over de donkere vlakten zien we in de kleinere kijkers met geringe vergroting en verrekijkers nauwelijks enige schaduw van betekenis.
Het overzicht hieronder beschrijft wat u op de maan met kleine instrumenten kunt waarnemen. Omdat het moeilijk is om met kleine instrumenten kraters, ravijnen en kloven te onderscheiden of andere details te benadrukken, is gekozen voor een opzet waarin vooral aandacht gegeven wordt voor de grote schaal. In de besprekingen laten we u zien hoe de maan aan zijn huidige uiterlijk komt en staat het ontstaan van het landschap zoals dat door een verrekijker of kleine telescoop gezien kan worden centraal. Er wordt dan ook veel achtergrond informatie gegeven over de geologie op de maan, wat in vakkringen selenologie genoemd wordt
De afbeeldingen in het overzicht bij de maanstanden geven het beeld weer zoals dat in verrekijkers met kleine vergrotingen te zien is. Klikt u op een afbeelding wordt in een nieuw venster een grotere afbeelding weergegeven met een aantal genummerde structuren die in elke verrekijker te zien moeten zijn. De nummers verwijzen naar beschrijvingen in de tekst.
Van Nieuwe Maan tot Nieuwe Maan duurt iets langer dan 29 dagen en gemiddeld elke 7 à 8 dagen is de maan een kwartier ouder. De jonge maan tot 2 dagen en de maan ouder dan 27 dagen is vaak alleen te vinden met een verrekijker in de schemering nabij de horizon. De jonge maan staat aan de avondhorizon als de zon net onder is en de oude maan aan de ochtendhorizon juist voor zonsopkomst.
Bij de jonge of oude maan (smalle sikkel) kan in de schemering het zogenaamde asgrauw schijnsel waargenomen worden.
Hierdoor kunnen we de gehele maanbol aan de hemel zien. Het asgrauw schijnsel ontstaat doordat de aarde zonlicht richting
maan kaatst en daarmee wordt de nachtzijde van de maan door de aarde verlicht.
Net als op aarde komt voor een waarnemer op de maan de zon in het oosten op en gaat deze in het westen onder. De ochtendterminator verschijnt na Nieuwe Maan aan de oostelijke zijde van de Maan en de avondterminator verdwijnt aan de westelijke zijde kort voor Nieuwe Maan.
ALGEMEEN
De aarde heeft één natuurlijke satelliet die de maan wordt genoemd. Onze trouwe wachter staat op gemiddeld 384.400 km afstand, maar varieert in werkelijkheid van 356.410 km tot 406.740 km. Dat maakt dat de maanbaan ellipsvormig is. Voor een volledige omloop om de aarde heeft de maan 27d 07hr 43m 11,5s nodig. Maar tussen twee gelijkwaardige maanstanden zit 29d 12h 44m 02,9s.
De maan heeft een diameter van 3.476 km en zijn totale oppervlak bedraagt 37,960 miljoen km^2, of 7,4% van het aardse oppervlak. Het volume bedraagt slechts 2% van het aardse volume, zijnde 21.990 miljoen km^3. De massa van de maan ten opzichte van de aarde bedraagt slechts 1,2%. Een lichaam dat op de aarde een gewicht heeft 100 N, weegt op de maand slechts 16,6 N, dus weegt nog slechts 1/6.
Op de maan komen grote temperatuursverschillen voor. De gemiddelde maximumtemperatuur ligt rond de 107°C, met als hoogste waarden 123°C aan de dagzijde in de zon. Zodra de zon verdwenen is, daalt de temperatuur snel tot rond de -153°C, maar de laagste waarden liggen rond de -233°C. Dergelijke grote temperatuursverschillen veroorzaken spanningen in gesteenten die daardoor verweren. Toch gaat dat langzaam en gaan er al gauw tientallen miljoenen jaren overheen voordat er verwering zichtbaar wordt.
MAANSTANDEN
Het tijdsverloop tussen twee gelijkwaardige maanstanden is iets meer dan 29 dagen, dus net iets meer dan 4 weken. Elke week verandert de maanstand van Nieuwe Maan naar Eerste Kwartier, Volle Maan, Laatste Kwartier en weer terug naar Nieuwe Maan waarmee de cyclus is voltooid. In de animatie links wordt dat geïllustreerd. Wanneer de maan in zijn baan tussen de zon en de aarde staat, overdag dus; dan is het Nieuwe Maan. Maar omdat de maan rond de aarde draait beweegt zij zich van west naar oost en elke dag zien we de maan steeds later ondergaan dan de zon. Langerzamerhand, meestal na twee of drie dagen, wordt de maan in de avond zichtbaar. Na ongeveer één week is de maan zover gegroeid dat de halve maan zichtbaar is met de bolle kant naar het westen, richting zon. De maan komt rond de middag op is nu 's middags overdag en de gehele avond zichtbaar en gaat rond middernacht onder.
Weer een week later is het Volle Maan. De aarde staat nu tussen de maan aan de ene zijde en de zon aan de andere zijde. De Volle Maan is de gehele nacht zichtbaar en geeft zoveel licht dat het zelfs mogelijk is krant of boek te lezen.
Het ontstaan van de maanstanden; Z = zon, A = aarde,
NM = Nieuwe Maan, EK = Eerste Kwartier, VM = Volle Maan, LK = Laatste Kwartier.
De maan schuift steeds verder na het oosten en in het westen begint de avond alweer te vallen. Elke dag wordt het verlichte deel van de maan kleiner en na ongeveer drie weken staat de maan in het laatste kwartier. De maan komt nu rond middernacht op en gaat rond de middag onder. In de ochtenduren is maan ook overdag te zien.
Op weg naar de volgende Nieuwe Maan krimpt de maan steeds verder totdat de sikkel in de ochtendschemer verdwijnt. We zijn dan ruim vier weken verder.
Gedurende zijn omloop om de aarde draait de maan ook één keer om zijn eigen as, daardoor zien we altijd dezelfde zijde van de maan.
MAANLANDSCHAPPEN
Bij het waarnemen van de maan kan de oplettende waarnemer zelf al bepalen welk object ouder of juist jonger is. Het bekraterde landschap is zeer oud, terwijl de basins veel jonger zijn. Dat geldt ook voor de kraters. Oude kraters liggen vaak deels bedolven onder jongere kraters. Kraters met scherpe randen zijn nog jonger en de jongste kraters hebben vaak een stralenkrans. Hieronder zullen we een toelichting geven over het ontstaan van het maanlandschap zoals dat in de verrekijker gevolgd kan worden.
Waar mogelijk wordt in de onderstaande beschrijvingen verwezen naar de ouderdom van de structuren op maan. Het schema hieronder geeft een tijdbalk voor de geschiedenis van de maan. De perioden waarin bepaalde processen plaatsvinden worden genoemd naar de zogeheten type locatie waarin of waaraan de belangrijkste kenmerken voor die processen gevonden kunnen worden. Zo verwijst het Imbrium naar Mare Imbrium en het Copernicum naar de krater Copernicus als belangrijkste vertegenwoordiger.
Tijdbalk voor de selenologische geschiedenis van de maan
Met behulp van analyses van maanmonsters, terug gebracht naar de aarde door onbemande maanlanders en astronauten uit het Apollo tijdperk, en door metingen door maansondes in een baan rond maan, kon een getailleerde studie gemaakt worden van de selenologische geschiedenis van de maan. Selenologie is wat geologie voor de aarde is; dus "geologie van de maan". Op basis van deze gevens kon een reconstructie gemaakt worden van het maanoppervlak in verschillende Perioden. We beperken ons hier vooral tot de grootschalige structuren, simpelweg omdat deze het best opvallen in de verrekijker.
De twee belangrijkste regio's zijn de witte en donkere structuren. De donkere structuren zijn de basins, waarvan de vroegere astronomen dachten dat dit heuse zeeën waren. Deze zeeën werden dan ook Mare genoemd, het latijnse woord voor zee. Tegenwoordig weten we dat deze basins in werkelijkheid zijn volgelopen met lava en in grote mate het gezicht van de maan bepalen. Er zijn ondertussen meer basins bekend, maar die zijn niet (meer) eenvoudig te herkennen omdat ze of vrijwel volledig bekraterd zijn en/of naderhand al of niet deels niet zijn volgelopen met lava. Deze zijn niet in het schema hieronder opgenomen.
De witte regio's zijn de hooglanden van de maan. Deze bestaan uit een ruig landschap van kraters, gebergten, ravijnen en canyons.
Kort na het ontstaan van de maan, 4,5 miljard jaar geleden, werd het hemellichaam gedurende lange tijd getroffen door een heftig bombardement van meteorieten, groot en klein. Gemiddeld elke eeuw sloeg er een serieus groot object in. Tot de grootste en oudste structuren uit die tijd behoort zonder twijfel Oceanus Procellarum. Dit grote bekken is gevormd in het Pre-Nectarium en voor een groot deel nog zichtbaar op de westelijke helft van de maan. Maar ten tijde van zijn ontstaan besloeg het een groot deel van het noordelijk halfrond en de equatoriale gebieden. Latere inslagen maakten het basin een stuk kleiner. Restanten van het oorspronkelijke basin zijn buiten Oceanus Procellarum nog zichtbaar in Mare Frigoris. Van iets latere datum is het Mare Tranquillitatis basin en het Mare Fecunditatis is weer iets jonger, maar stamt nog steeds uit het Pre-Nectarium.
Ligging van de voornaamste basins geplaatst in de tijd dat deze ontstaan zijn.
Pas in het Imbrium en Eratosthenium zijn deze met basalt opgevuld.
Mare Nectaris is in het Nectarium gevormd net als het Mare Crisium en het Mare Serenitates. Het Mare Nectarium is de oudste van deze serie uit het Nectarium en deze Periode is naar Mare Nectaris benoemd. Ook nadat het Mare Imbrium gevormd was duurde het kosmische bombardement nog even voort en kreeg de maan een pokdalig bekraterd uiterlijk, ook in de basins. De basins waren toen nog depressies op de maankorst met diepten van enkele kilometers. Een typische parameter is 1 km diepte voor elke 100 km van de diameter. Zo ligt er in het centrum van Mare Imbrium een ruim 11 km dikke basaltlaag. Deze basins liepen pas later in het Imbrium en Eratosthenium geleidelijk vol met lava.
Dat verklaart ook in hoge mate de grote verschillen in de ouderdom van het maangsteente. Aan het oppervlak van de maan bevinden zich in de korst vooral anorthiet houdende gesteenten. Dit gesteente bestaat vooral uit calcium, aluminium en silicaten en is 4,5 miljard jaar oud. De lager gelegen delen op de maan, de basins, zijn daarna tussen de 3,2 tot 3,8 miljard jaar geleden ondergelopen met lava. Dat verklaart ook in hoge mate de kleurverschillen op de maan. Het donkere bazalt in de basins en het licht getinte anothiet van de bekraterde hooglanden. De intensiteit wordt daarbij nog versterkt doordat de bekraterde regio's meer licht verstrooien dan de relatief gladde oppervlakten van de basins.
Het uiterlijk van de maan aan het begin van Imbrium, het begin van het Eratosthenium en in het Copernicum / heden, naar Don Davis.
Gedurende het Eratosthenium neemt de "regen" van meteorieten gelijdelijk af. Dat valt het duidelijkste af te leiden aan het vrijwel ontbreken van grote inslagstructuren in de met basalt gevulde basins. Alleen al op de naar ons toegekeerde zijde van de maan komen meer dan 300.000 kraters voor. Slechts een paar handen vol grotere exemplaren stammen uit het Eastothenium en daarvan zijn er 60 bekend uit het Copernicum, een Periode die 1,1 miljard jaar geleden begon. Met de intrede van de Copernicum trad de maan een rustig tijperk binnen.
 |
|
 |
Enkele voorbeelden van typen kraters welke op de maan gevonden kunnen worden en eveneens kunnen worden gerelateerd aan hun ouderdom. Linksboven: Fra Mauro, een kratercomplex uit het Imbrium en later overstroomd met lava. Dit soort details vallen al gauw binnen het bereik van spotingscopes bij vergrotingen boven de 20 x. |
Alle niet met lava gevulde kraters die zichtbaar op de basaltvlakten van de maan zijn de relatief jongere structuren uit het Eratosthenium. De kraters met stralenkransen stammen uit het Copernicum. De achtergrond bij de stralenstructuur is dat van oudere kraters uit het Erasthotenium de stralenkransen verweerd zijn. Deze kraters uit het Erasthotenium zijn het gemakkelijkste te vinden op de basaltvlakten en als kraters met scherpe, dus verse, randen op de lichte hooglanden. Oudere kraters zien er verweerd uit, zijn vaak deels ondergelopen met lava en hebben flauwe randen, die ook vaak weer deels overdekt zijn met jongere kraters. De afbeeldingen hierboven tonen enkele voorbeelden.
Verwering van voetafdrukken van Niel Armstrong op de maan (Don Davis)
Het effect van verwering op de maan is treffend in beeld gebracht door space art kunstenaar Don Davis. In opdracht van de NASA heeft hij een simulatie gemaakt van de verwering van de voetafdrukken van de Apollo 11 astronaut Niel Amstrong op de maan. Voortdurende inslag van micro-meteorieten laten op den duur een "stoflaagje" achter op de afdrukken van de schoen, totdat deze na verloop van grofweg een miljard jaar geheel verdwenen is. Het valt te vergelijken met een sneeuwlaag, ook de daaronder gelegen oneffenheden worden door het sneeuwtapijt vereffend. Dit princiepe staat onder meer ook achter de verwering van stralenkransen rond de kraters op de maan. Dit is een andere vorm van verwering dan besproken bij algemeen.
MAANKAART
De onderstaande kaart geeft wat meer details voor vergrotingen die met kleine telescopen verkregen kunnen worden. Voor de zichtbaarheid van de op de kaart genoemde objecten moet de maanstand natuurlijk wel gunstig zijn. De kaart geeft niet de exact de juiste verhoudingen weer zoals te zien in uw telescoop, maar geeft wel een rijkdom aan objecten die waar te nemen zijn. Deze kaart werd uitgegeven door de King- en Rangfabrieken te Sneek in 1970 en is hier met toestemming gereproduceerd. De oorspronkelijk kaart is 30 cm, maar van elk kwadrant is een printbare versie beschikbaar. Klik op het gewenste kwadrant hieronder.
VAN NIEUWE MAAN TOT EERSTE KWARTIER |
|||
 |
 |
 |
 |
2 dagen |
3 dagen |
4 dagen |
5 dagen |
 |
 |
||
6 dagen |
7 dagen |
8 dagen |
|
| Klik op de afbeeldingen voor detailfoto's, de nummers op detailfoto's verwijzen naar de tekst hieronder. | |||
Op de eerste twee/drie dagen na Nieuw Maan is maan moeilijk waarneembaar en staat deze vlak bij de zon en amper boven de horizon. Onder gunstige omstandigheden is maan met een verrekijker wel op te zoeken. Daarna staat de jonge maansikkel ver genoeg boven de horizon om gezien te kunnen worden. Richten we dan onze verrekijker op de maan, kan kunnen we juist boven de evenaar de eerste grote lavavlakte, ook wel basin, zien. Dat is Mare Crisium (14) en meet ongeveer 600 km in diameter. Het oppervlak van dit basin komt overeen met Britse Eilanden. Daaronder is de oostelijke zijde van Mare Fecunditatis (18) zichtbaar. Een paar dagen later is ook dit basin geheel zichtbaar als een donkere vlakte. Mare Fecunditatis is met ruim 900 km doorsnede ook iets groter. |
|||
VAN EERSTE KWARTIER TOT VOLLE MAAN |
|||
 |
 |
 |
|
8 dagen |
9 dagen |
10 dagen |
11 dagen |
 |
 |
 |
|
12 dagen |
13 dagen |
14 dagen |
|
| Klik op de afbeeldingen voor detailfoto's, de nummers op detailfoto's verwijzen naar de tekst hieronder. | |||
 Als de maan in het Eerste Kwartier staat wordt de volledige oostelijke helft van de maan verlicht door de zon en we concentreren ons nu op de fase rond het Eerste Kwartier en de fasen richting Volle Maan en volgen daarbij de terminator. Juist boven het midden van de maan vinden we een van de meest interessante stukken op de maan. Iets oostelijk van de terminator is een machtige bergrug zichtbaar. Het meest prominent zijn de Montes Apenninus (10) een bergketen met toppen tot meer dan 5 km. Vooral aan de westelijke zijde werpen deze lange schaduwen vooruit bij zonsopkomst. Na een kleine onderbreking door een lavaveld, wat een doorgang vormt tussen Mare Serenitatis (12) en Mare Imbrium (4), gaat deze bergrug in noordelijke richting verder als Montes Caucasus (5). Mare Vaporum (11) ligt ingesloten tussen Montes Haemus in het oosten en de uitlopers van Montes Apenninus. Het is klein onregelmatig basin met een diameter van omstreeks 250 km. Pas in het Eratosthenium is deze regio volgelopen met lava. De omgeving van de zuidelijke terminator ziet er erg rafelig uit, dat komt omdat zich hier enkele grote kraters bevinden die ruime schaduwen vooruitwerpen bij een laagstaande opkomende zon. Mare Imbrium (4) is het grootste basin op de maan, het meet meer dan 1.100 km in diameter. Het heeft een vrije opening op het westen met de grootste lavavlakte op de maan: Oceanus Procellarum (7). De genoemde bergketens Montes Apenninus, Montes Caucasus, Montes Alpes en de Montes Carpates, juist boven de krater Copernicus (9), vormen in feite de ringstructuur die ontstond tijdens de inslag van een enorme meteoriet welke 3,8 miljard jaar geleden aan het begin van het Imbrium insloeg, waarmee het Mare Imbrium bekken ontstond. Kort na het Eerste Kwartier wordt één van mooiste kraters zichtbaar: Copernicus (9). Copernicus is met een ouderdom van 81 miljoen jaar een relatief zeer jonge maankrater en al goed waar te nemen met de verrekijker. De krater is ruim 90 km in diameter en 3,7 km diep. In centrum bevindt zich een centrale piek met een hoogte van 1,5 km. Tijdens de inslag is een gebied van 30 km rondom de krater verstoord en dat wordt zichtbaar door de lichte vlek die zich aftekent op de donkere basalten van de basins. Vooral rond Volle Maan als de zon loodrecht op de maan schijnt wordt een helwitte stralenkrans zichtbaar. Dit is materie die tijdens de inslag omhoog geschoten is en tot op 800 km afstand weer neer gekomen is. Een andere nog markantere stralenkrans met een lengte van maar liefst 1.500 km vinden we in het zuiden bij de krater Tycho (19). Deze krater is iets ouder (108 miljoen jaar oud) maar is met een doorsnede van 85 km en een diepte van 4,8 km vergelijkbaar met Copernicus. Midden in de krater staat een centrale berg met een hoogte van 1,5 km. Kraters met stralenkransen stammen uit het Copernicum. |
|||
VAN VOLLE MAAN TOT LAATSTE KWARTIER |
|||
 |
 |
 |
|
14 dagen |
15 dagen |
16 dagen |
17 dagen |
 |
 |
 |
|
18 dagen |
19 dagen |
20 dagen |
|
| Klik op de afbeeldingen voor detailfoto's, de nummers op detailfoto's verwijzen naar de tekst hieronder. | |||
In de dagen rond Volle Maan zien we weinig structuur door schaduwwerking op de maan. Op de maan zijn dan geen kraters, gebergten of ravijnen te zien. Toch levert de Volle Maan een fraai beeld. Het geeft immers in vogelvlucht een volledig samenhangend beeld met de ligging van de donkere lava basins, de bekraterde regio's en de stralenkransen van Copernius (9), Tycho (19) en de kleinere maar toch opvallende Aristarchus (8), die als buitengewoon heldere pit contrasteert met de donkere basalten van Oceanus Procellarum (7). De kraterstralen van Aristarchus zijn bij Volle Maan zelfs zonder problemen met het blote oog zichtbaar. Aristarchus meet 45 km in doorsnede en is 3.600 m diep. Juist zuidelijk en halverwege van de lijn Copernicus-Aristarchus staat nog een kleinere krater met een stralenkrans: Kepler. Ook dit is een zeer prominente krater met een diameter van 32 km en een diepte van 2.750 m. In de verrekijker met kleine vergrotingen zal deze wat moeilijker zichtbaar zijn. |
|||
VAN LAATSTE KWARTIER TOT NIEUWE MAAN |
|||
|
 |
 |
 |
20 dagen |
21 dagen |
22 dagen |
23 dagen |
 |
 |
 |
|
24 dagen |
25 dagen |
26 dagen |
27 dagen |
| Klik op de afbeeldingen voor detailfoto's, de nummers op detailfoto's verwijzen naar de tekst hieronder. | |||
De grootste aangesloten lavavlakte, het Ocenanus Procellarum (7) kan het beste met strijklicht tijdens de wassende of krimpende maan waargenomen worden. Oceanus Procellarum is een oud basin welke stamt uit het Pre-Nectarium en ongeveer het gehele noordelijk halfrond van de maan besloeg. Tijdens het Imbrium is Oceanus Procellarum een stuk kleiner geworden door het ontstaan van Mare Imbrium (4) en Sinus Iridium (3). Tegenwoordig meet Ocenanus Procellarum 2.100.000 km^2, maar is daarmee nog altijd 870.000 km^2 kleiner dan de Middellandse zee. Het basin is doortrokken van kloven en ravijnen die veel op meanderende rivieren lijken. Toch komt er ook een gebied voor van ongeveer 200 km^2 welk zo glad lijkt te zijn als een biljard laken. In dat gebied komen slechts glooiingen voor met hoogte verschillen tot 80 m. De relatief jonge kraters Aristarchus (9) en het kleinere Kepler (zuidoostelijk van Aristarchus) laten er hun stralenspoor op achter.
| |||
