Over een paar miljard jaar is de aarde weer zo goed als rond

Twee families streden gisteravond om de hoogste eer in de editie 2008 van de Wetenschapsquiz. Over champagne in de ruimte, waarom donkere mensen er jonger uitzien en waarom oliebollen boven komen drijven.

Niet alle vragen van de Wetenschapsquiz 2008 waren even zorgvuldig gesteld, opnieuw rammelden enkele antwoorden. Sommigen kon dat niet deren: op internetfora werd driftig gespeculeerd, terwijl een enkeling niet schroomde professoren te bellen.

Maar over het algemeen loopt de belangstelling wat terug. In de beginjaren stuurden zo’n 20.000 mensen hun antwoorden op, nu zijn het er –ondanks het gemak van internet– nog maar 13.500. Niemand had minder dan twee fouten.

Op deze pagina’s alle vragen en alle antwoorden.

1) Wat gebeurt er als je een fles champagne opent in het International Space Station?

Alles in het ruimtestation is gewichtloos en daardoor ondervindt champagne bij het verwijderen van de kurk geen enkele tegendruk. Heftig schuimend verlaat ze de fles. Maar hierdoor ontstaan ook heel grote schuimbellen die de flessenhals afsluiten. Daardoor blijft de meeste wijn in de fles (het goede antwoord was dus antwoord C).

2) Als een spaceshuttle terugkeert naar de aarde, gaat ze eerst in een lagere baan rond de aarde draaien. Wat gebeurt er daarbij met de voorwaartse snelheid?

De shuttle blijft met zijn voorwaartse snelheid precies uit de greep van de zwaartekracht. Gaat hij harder, dan vliegt hij uit zijn baan. Gaat hij langzamer, dan stort hij neer.

In een lagere baan is de draaicirkel weliswaar kleiner (en dreigt de shuttle eerder uit de bocht te vliegen) maar de zwaartekracht neemt sneller toe. De spaceshuttle moet daarom versnellen om niet neer te storten (A).

3) Hoe ontwikkelt de vorm van onze planeet zich in de toekomst?

Het hangt er een beetje van af, welke toekomst. Door de draaiing van de aarde is ze wat afgeplat: de afstand van het middelpunt van de aarde naar de polen is 20 kilometer korter dan die naar de evenaar. Maar door de getijdekrachten remt de draaiing ietsjes af: elke 40.000 jaar duurt een dag een seconde langer. Daardoor wordt de afplatting wat minder (in de orde van 0,01 millimeter per jaar) en de aarde dus iets ronder (A). Dat lijkt niks maar over een paar miljard jaar is de aarde (als ze dan nog bestaat) zo goed als rond.

Maar er speelt meer. Onze planeet is zich nog aan het herstellen van de laatste ijstijd toen zware ijsmassa’s op de polen drukten. Nu het ijs grotendeels is gesmolten, komen de polen enkele millimeters per jaar omhoog – om bij een volgende ijstijd weer in te deuken. Bovendien vibreert het aardoppervlak door de getijdewerking met een maximale uitslag van dertig centimeter.

4) Waardoor zien mensen met een donkere huid er vaak minder oud uit dan mensen met een lichte huid?

De pigmentlaag (C) beschermt de huid tegen schadelijke invloed van zonnestralen.

5) Een auto rijdt met een vaste stuuruitslag in een cirkel rond. Is er verschil in de grootte van de draaicirkel bij het vooruitrijden of het achteruitrijden?

Als je niet te hard rijdt zodat de wielen niet gaan slippen, is vooruitrijden het spiegelbeeld van achteruit. De draaicirkels zijn dus even groot (A).

6) Waardoor komen de oliebollen in een pan met kokende olie bovendrijven?

Het gist heeft koolzuurgas geproduceerd waardoor het beslag is gaan rijzen. Dit gas zet uit in de hete olie, waardoor de bol groter wordt en zijn soortelijk gewicht kleiner. Daardoor gaan de oliebollen drijven.

Overigens kookt de olie niet, daar moet het wel iets heter voor worden dan pakweg 180 graden.

7) Je speelt een bekende melodie op een instrument en neemt dat op. Vervolgens knip je 1/25ste van de aanzet van de tonen weg. Iemand die de opname beluistert:

Herkent het instrument niet meer (C). Als je het eerste stukje van een toon wegknipt, herken je die toon als zodanig nog wel. En dus ook de melodie als het om meer tonen gaat. Maar als je de aanzet wegknipt, verdwijnt het karakteristieke van een instrument.

8) Boven de 15.000 hertz kun je nauwelijks meer geluid horen. Wat hoor je als je tegelijkertijd twee tonen van respectievelijk 15.000 en 20.000 hertz laat horen?

Optie C (je hoort een duidelijke toon van 5000 hertz) suggereert dat er een soort verschiltoon ontstaat. En dat gebeurt niet: tonen mengen niet in de lucht. Wat wel gebeurt, is dat het gehoororgaan twee tonen door elkaar husselt. Maar dan moet je die twee tonen wel apart kunnen horen. 20.000 hertz hoort bijna niemand, en ook 15.000 hertz is voor de meesten te hoog gegrepen. De meeste mensen horen dus nagenoeg niets (B).

9) Wat vergt gemiddeld de meeste inspanning?

De vraag is: wat voor inspanning? Als het om mentale inspanning was gegaan, was autorijden (A) het goede antwoord geweest. Maar de samenstellers van de quiz wilden weten welke inspanning de meest energie kost, en dan stelt dat autorijden niet veel voor: 1 à 3 kilocalorieën per minuut (4 tot 13 kilojoule per minuut (kJ/m).

Maar wat dan? Met rustig lopen (optie B) werd de wel zeer slome tred van drie kilometer per uur bedoeld. Die zou 8 tot 17 kJ/m vergen terwijl aan strijken 17 kJ/m verloren zou gaan. Het had dus C moeten zijn. Maar volgens die rekenwijze zou een normale tred (5 kilometer per uur) 25 kJ/m kosten terwijl wij mensen kennen die zo relaxed strijken dat ze de 10 kJ/m nog niet halen.

10) Wat gebeurt er uiteindelijk met 95 procent van de fotonen – lichtdeeltjes – die in het heelal rondzwerven?

Het heelal is nagenoeg leeg. Het feit dat wij de kosmische achtergrondstraling kunnen zien, het nagloei-effect van de oerknal, betekent dat fotonen die destijds, 13,7 miljard jaar geleden, zijn ontstaan, nog steeds door het heelal schieten. Aan de sterkte van die achtergrondstraling is af te leiden dat 95 procent van de uitgezonden fotonen eeuwig blijft rondzwerven (B).

11) Hoe komt het dat de meeste elektronische weegschalen minder gewicht aangeven op een zachte ondergrond dan op een harde ondergrond?

Veel elektronische weegschalen hebben te korte pootjes (A). Dat is bij een zachte ondergrond niet handig. Dan rust de bodemplaat daar namelijk al snel ook op. Een deel van het gewicht wordt dan niet door de weegschaal, maar door die ondergrond gedragen, waardoor de weegschaal minder aangeeft.

12) Wat is de maximale hoogte waarmee je met een stevig rietje een glas water in één keer kan leegzuigen?

De luchtdruk is groot genoeg om het water tien meter hoog het rietje in te stuwen. Maar dan moet je aan de andere kant wel een vacuüm creëren. Dat haalt geen mens, zeker als je niet alleen lucht moet zuigen, maar ook water moet drinken. Zeven meter (B) is het maximum.

13) Wat gebeurt er met de ontvangstkwaliteit van radiosignalen, als er niet een paar duizend, maar een paar miljoen mensen de radio aanhebben?

Wij dachten dat het B moest zijn: Een antenne pikt wat energie van het elektromagnetisch veld (de radiosignalen) op; anders hoor je niks. Het signaal wordt dus zwakker.

Maar het moet A zijn (het signaal blijft gelijk), en daar worden twee verklaringen voor gegeven. Ten eerste zouden antennes van uitgeschakelde radio’s het signaal ook oppikken; alleen doet hun radio er niets mee. Dus maakt het inschakelen niets uit. Bovendien zou de totale energiebehoefte van miljoenen antennes verwaarloosbaar zijn.

Waarop wij dan weer zeggen dat een doorsnee radio minder energie uit de ether haalt als die uitgeschakeld is dan wanneer hij aan staat. En met ’verwaarloosbaar’ kunnen wij niet uit de voeten; zo rekkelijk mogen we doorgaans niet zijn.

14) Wanneer is een ei het zwaarst?

Een ei is niet potdicht, anders zou het kuikentje stikken. De schil is poreus: er gaat zuurstof in en er komen kooldioxide en vocht uit. Netto gaat er meer uit dan in dus vlak voor het uitkomen is een ei het lichtst.

Maar ja, een ei dat net bevrucht is (antwoord A), heeft nog helemaal geen schil. Anders kan de haan er niet meer bij. Dus dat is veel lichter (20 in plaats van 60 gram).

Vermoedelijk bedoelde de organisatie NWO een bevrucht ei dat net gelegd is.

15) Wat zie je het eerst als iemand vanachter je plotseling langszij, voorbij loopt?

Zo iemand wordt door de rand van het netvlies ’opgemerkt’. Daar zitten vooral staafjes die licht en donker registreren. Vorm of kleur zie je daar niet mee, beweging wel (C).

16) Je hand past precies om een ronde trapleuning, zodat duim en middelvinger elkaar kunnen raken. Wat gebeurt er als je een handschoen aantrekt en je hand om de leuning legt?

Gehuld in een handschoen moet je hand een iets grotere cirkel omvatten. De straal van die cirkel is de dikte van de handschoen groter geworden. Dat betekent dat de omtrek ervan twee pi (3,14) maal die dikte groter is. Duim en wijsvinger krijgen er aan hun topjes samen twee keer de dikte bij. Dat is minder en dus te weinig om de leuning te omvatten (A).

17) Je gooit een aantal keer met een munt, iemand anders gooit één keer meer. Hoe groot is de kans dat hij vaker kop gooit dan jij?

Stel dat die ander precies even vaak gooit; dan is er een kans dat hij ook even vaak kop gooit. Die kans wordt kleiner als er meer gegooid wordt, maar neem voor het gemak aan dat die kans 10 procent is. De kansen dat die ander minder vaak of juist vaker kop gooit, zijn gelijk en bedragen daarom allebei 45 procent.

Dan komt de laatste worp. Had die ander minder vaak kop, dan zal hem deze worp niet meer helpen. Stond hij al vóór, dan doet die worp er ook niet meer toe. Maar was de stand gelijk, dan moet hij nu kop gooien. Dat lukt in de helft van de gevallen. Dus bij de 45 procent dat hij al vóór lag, komt nog de helft van die 10 procent. Dat maakt samen 50 procent (A).

18) Welke sneeuw smelt het snelst?

Vuile sneeuw (B) is minder wit en absorbeert daarom meer zonlicht en dus meer warmte. Bovendien is het vuil smeltpuntverlagend en zorgt het er net als het strooisel bij gladheid voor dat de sneeuw eerder smelt.

19) Je vult een smal bierflesje met zoveel water dat het ondersteboven in het water blijft drijven. Waarom zakt het flesje naar de bodem als je het een eind onder water duwt?

Iets dieper onder water is de druk groter, waardoor er meer water in de fles wordt geperst (C). Daardoor is het geheel (fles plus lucht plus water) iets zwaarder. Net genoeg om van drijven over te gaan op zinken.

20) Er ligt een groot gewicht op een opgeblazen binnenband die in het water drijft. Wat gebeurt er als je datzelfde gewicht onder aan die binnenband hangt?

Aan het gewicht van het geheel verandert niets, dus aan het volume dat onder water steekt, ook niet (wet van Archimedes). Als het grote gewicht onder de band hangt, komt dat onder water en komt de binnenband zelf dus iets hoger te liggen (C).