6.7 Unser Sonnensystem
Das von uns bereiste Universum beschränkt sich lediglich auf unser Sonnensystem. Und selbst davon ist der Mond der einzige Himmelskörper, den Menschen bisher selbst betraten. Alle anderen Himmelskörper wurden bisher nur mit Sonden erforscht. Die am weitesten entfernte aktive Raumsonde Voyager 1 hat 2012 unser Sonnensystem verlassen und befindet sich seither im interstellaren Raum. Als Grenze des Sonnensystems wird der Bereich bezeichnet, in dem der Sonnenwind keinen Einfluss auf interstellares Gas mehr hat.
Bild 6.51: Unser Sonnensystem (Abstände nicht maßstabsgetreu)
In diesem Kapitel erfährst du ein paar interessante Details über die Himmelskörper in unserem Sonnensystem.
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6.7.1 Sonne
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Auch die Sonne besitzt ein Magnetfeld. Der elfjährige Sonnenfleckenzyklus ist eine Folge der Polumkehr dieses Magnetfeldes. Während der Polumkehr kommt es vermehrt zum Auftreten von Sonnenflecken und Sonneneruptionen (Bild 6.53) an Stellen, an denen sich Magnetfeldlinien aus der Oberfläche ausbeulen. Nach weiteren elf Jahren stellt sich wieder die ursprüngliche Polarität des Magnetfeldes ein. Somit dauert ein vollständiger Zyklus eigentlich 22 Jahre (Hale-Zyklus).
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6.7.2 Merkur
Merkur (engl. mercury), benannt nach dem römischen Götterboten Mercurius, ist der Planet mit der kürzesten Umlaufzeit von nur 88 Erdentagen, während ein Merkurtag ungefähr 58,5 Erdentagen (1408 Stunden) entspricht. Er ist der sonnennächste Planet mit einer Entfernung von rund \(60{.}000{.}000\;\mathrm{km}\). Daher besitzt er die größten Oberflächen-Temperaturschwankungen aller Planeten (\(-170\;^{\circ}\mathrm{C}\) bis \(425\;^{\circ}\mathrm{C}\)).
Merkur hat einen Durchmesser von rund \(5000\;\mathrm{km}\) und ist damit nur geringfügig größer als unser Mond. Aufgrund seiner geringen Größe (Masse) besitzt Merkur weder einen Mond noch eine Atmosphäre. Auch seine Oberfläche ähnelt der des Mondes, die mit Kratern übersät ist. Merkur besitzt ein geringes Magnetfeld.
Bild 6.54: Merkur (Aufnahme: MESSENGER Raumsonde)
Wegen seiner Sonnennähe ist er von der Erde aus schwer zu beobachten. Wegen der schwierigen Bedingungen (hohe Temperatur und intensive Strahlung nahe der Sonne) wurden bisher erst drei Raumsonden zum Merkur geschickt. BepiColombo ist noch auf dem Weg und soll 2025 in die Umlaufbahn eintreten.
Die korrekte Vorhersage der Periheldrehung des Merkurs war einer der ersten Erfolge der Allgemeinen Relativitätstheorie.
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6.7.3 Venus
Die Venus (engl. venus) ist benannt nach der römischen Göttin der Liebe und Schönheit. Umgangssprachlich auch bekannt als Morgen- oder Abendstern, da der Planet durch seine Sonnennähe nur am Abend oder am Morgen am Himmel erkennbar ist. Teilweise ist die Venus auch tagsüber mit dem Fernrohr ersichtlich und bei guten Bedingungen sogar mit freiem Auge. Nach der Sonne und dem Mond ist die Venus das hellste Gestirn am Himmel.
Bild 6.55: Venus (Aufnahme: Mariner 10 Raumsonde)
Die Venus hat eine Entfernung von rund \(10^8\;\mathrm{km}\) zur Sonne, somit ist sie der zweitinnerste Planet und unser nächster Nachbar. Sie ist der drittkleinste Planet und nur ein wenig kleiner als die Erde.
Die Atmosphäre der Venus besteht größtenteils aus Kohlenstoffdioxid und ist völlig undurchsichtig, da sie stets von einem dichten Wolkenschleier bedeckt ist. Mit einer Durchschnittstemperatur von \(465\;^{\circ}\mathrm{C}\) ist die Venusoberfläche die heißeste im gesamten Sonnensystem (abgesehen von der Sonne), daher gibt es auch keine Gewässer auf der Venus.
Die ältesten schriftlichen Aufzeichnungen über Beobachtungen der Venus kamen aus der Zeit rund um 1200 v. d. Z. Im Jahr 1970 landete die sowjetische Sonde Venera 7 erfolgreich auf der Venus. Dies war die erste Sonde, die überhaupt auf irgendeinem Planeten landete.
Die Venus rotiert langsamer um ihre eigene Achse als um die Sonne, ein Venustag dauert 243 Erdentage und ein Venusjahr 225 Erdentage.
Da die Venusbahn innerhalb der Erdbahn liegt, kommt es in regelmäßigen Abständen vor, dass die Venus zwischen Sonne und Erde liegt. Bei diesem sogenannten Venustransit ist die Venus als Schatten vor der Sonne erkennbar (Bild 6.56).
Links:
- Video: Venus 101 | National Geographic
- Video: Animation zum Venustransit
6.7.6 Mars
Der Mars (engl. mars) – auch als roter Planet bekannt – beflügelte schon in der Antike die Fantasie der Menschen. Aufgrund der Farbe des Planeten, welche an Blut erinnert, wurde dieser mit Kriegsgöttern und Kriegen assoziiert. Er ist nicht nur der direkte Nachbar der Erde, sondern zudem auch noch der erdähnlichste Planet in unserem Sonnensystem. So dauert zum Beispiel ein Mars-Tag 24 Stunden und 37 Minuten, ist also nur ein wenig länger als ein Tag auf der Erde. Auch seine Rotationsachse ist ähnlich geneigt wie die der Erde – auch am Mars gibt es Jahreszeiten. Außerdem lassen sich mit dem Teleskop markante gefrorene Polkappen erkennen, so wie sie auch auf der Erde zu finden sind.
Bild 6.60: Mars (Aufnahme: Hubble-Weltraumteleskop)
Ein lebensfreundlicher Planet? Die auf der Oberfläche zu erkennenden feinen dunklen Streifen wurden im 17. Jahrhundert von manchen Menschen als künstlich angelegte Kanäle gedeutet und es wurde vermutet, dass sie das Werk von intelligenten Marsbewohnern sein könnten. 1965 besuchte die erste Sonde Mariner 4 unseren Nachbarplaneten, auf dessen Bildern eine wüstenähnliche, von Einschlagskratern übersäte Oberfläche zu sehen war. Im Gegensatz zur Erdatmosphäre ist die Atmosphäre des Mars äußerst dünn und besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid. Die erste erfolgreiche Landung auf dem Mars gelang der Sonde Viking 1 im Jahr 1976.
Es wird ein schichtenähnlicher Aufbau wie bei der Erde vermutet. Danach hat der Mars eine Kruste und einen Mantel aus Silikaten und einem Kern, der hauptsächlich aus Eisen besteht. Der Kern ist fest und es gibt kein globales Magnetfeld auf dem Mars.
Der Mars hat zwei Monde – Phobos und Deimos. Sie sind so klein, dass sie keine Kugelgestalt haben. Ihre Form erinnert eher an die einer riesigen Kartoffeln. Bei beiden Monden dürfte es sich um eingefangene Asteroiden handeln. Phobos (griechisch: Furcht) und Deimos (griechisch: Schrecken) sind nach den beiden Gefährten des Kriegsgottes Mars benannt.
In Bild 6.61 siehst du Olympus Mons – ein Vulkan auf dem Mars. Mit einem Durchmesser von fast \(600\;\mathrm{km}\) und einer Höhe von rund \(26\;\mathrm{km}\) (zweieinhalb Mal so hoch wie der Mount-Everest!) ist er der größte Vulkan und der höchste Berg im Sonnensystem.
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6.7.7 Asteroidengürtel
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Asteroidengürtel (engl. asteroid belt) [TODO]
6.7.8 Jupiter
Der Planet Jupiter (engl. jupiter) ist nach dem römischen Hauptgott Jupiter benannt. Er besitzt eine Masse von \(318\) Erdmassen und ist der größte Planet unseres Sonnensystems. Die Entfernung von der Sonne beträgt rund \(778{,}5\) Millionen Kilometer.
Bild 6.63: Jupiter (Aufnahme: Hubble-Weltraumteleskop)
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Durch seine chemische Zusammensetzung gehört Jupiter zu den sogenannten Gasplaneten. Er hat keine sichtbare, feste Oberfläche. Jupiter besteht größtenteils aus Wasserstoff und Helium. Jupiter besitzt das größte Magnetfeld aller Planeten des Sonnensystems. Es ist \(10-20\) Mal stärker als das Magnetfeld der Erde. Die Fallbeschleunigung ist rund \(2{,}5\) Mal größer als auf der Erde.
Der Planet Jupiter ist von der Erde aus gut mit dem freien Auge zu beobachten, deshalb wurde er schon in der Antike beschrieben. 1610 betrachtete Galileo Galilei den Jupiter mit einem Fernrohr und entdeckte fünf Monde. Bis heute wurden mehr als 70 Jupitermonde gefunden.
Die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 sind Ende der 1970er-Jahre an Jupiter vorbeigeflogen und haben ihn und über einen Zeitraum von knapp sieben Monaten beobachtet.
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6.7.9 Saturn
Saturn (engl. saturn) ist der 6. Planet im Sonnensystem und nach dem römischen Gott der Aussaat benannt. Er ist mit einer Entfernung von \(10{,}6\;\mathrm{AE}\) (Astronomische Einheit) der am weitesten von der Erde entfernte Planet, der noch mit bloßem Auge sichtbar ist. Der Durchmesser des Saturn ist rund 9-mal größer als der Erddurchmesser. Die Rotationsperiode des Saturn beträgt etwa \(11\;\mathrm{h}\). Das ist der zweitkürzeste Tag im Sonnensystem.
Bild 6.64: Saturn (Aufnahme: Cassini Raumsonde)
Der Saturn ist ein Gasplanet, der fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium besteht. Er hat keine feste Oberfläche im herkömmlichen Sinn. Der Druck des Gases nimmt mit der Tiefe kontinuierlich zu, bis es sich verflüssigt und im Kern sogar verfestigt.
Mit dem Aufkommen der ersten Fernrohre Mitte des 17. Jahrhunderts wurden erstmals die Ringe des Saturn entdeckt. Dieses Ringsystem, das den Planeten am Äquator umgibt, besteht aus einer ungeheuren Anzahl einzelner kleiner Materialbrocken (Durchmesser \(1\;\mathrm{m}\) und kleiner), die den Saturn umkreisen. Sie dürften die Überreste eines früheren Mondes sein. Außerdem sind heute über 80 Monde des Saturn bekannt.
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6.7.10 Uranus
Uranus (engl. uranus), benannt nach dem Gott des Himmels, hat einen Abstand von ungefähr 2,8 Milliarden Kilometern zu der Sonne und ist der siebente Planet in unserem Sonnensystem. Uranus wird zu den Eisriesen gezählt. Sein Durchmesser mit über \(51{.}000\;\mathrm{km}\) etwa viermal so groß wie der Durchmesser der Erde, sein Volumen etwa 65-mal so groß wie das der Erde.
Uranus besteht aus größtem Teil aus den Gasen Wasserstoff, Helium und Methan. Die bläuliche Farbe erhält er durch das Methan.
Bild 6.65: Uranus (Aufnahme: Voyager 2 Raumsonde)
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Die Rotation vom Uranus ist rückläufig, die Ursache dafür ist bis heute nicht bekannt. So ähnlich wie der Saturn besitzt auch der Uranus ein Ringsystem, welches mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist. Mindestens 27 Monde umkreisen den Uranus. Im Verhältnis zu unserem Mond sind die Uranusmonde viel kleiner.
1781 entdeckte der Astronom Friedrich Wilhelm Herschel den Uranus.
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6.7.11 Neptun
Neptun (engl. neptune), benannt nach dem römischen Gott des Meeres, ist ein Gasplanet. Mit einer Masse von 17 Erdmassen und seinem \(24{.}622\;\mathrm{km}\) großen Radius ist er der viertgrößte Planet unseres Sonnensystems. Neptun ist rund 4.495 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt und somit der achte und äußerste Planet des Sonnensystems.
Die Oberflächentemperatur beträgt \(-201\;^{\circ}\mathrm{C}\). In seiner Atmosphäre wehen Winde mit einer Geschwindigkeit von mehr als \(2000\;\mathrm{km/h}\) . Wissenschaftler glauben, dass die schwarzen Flecken auf der Oberfläche des Planeten riesige Stürme sind.
Bild 6.66: Neptun (Aufnahme: Voyager 2 Raumsonde)
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Auffällig ist seine blaue Farbe. Grund dafür ist Methan, welches in seinen obersten Atmosphärenschichten vorkommt. Entdeckt wurde der Planet 1846 von Urbain Le Verrier und Johann Gottfried Galle.
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6.7.12 Pluto
Pluto (engl. pluto), benannt nach dem griechischen Gott der Unterwelt, befindet sich rund \(40\times\) weiter von der Sonne entfernt als die Erde im Bereich des sogenannten Kuipergürtels. Obwohl er nur \(2/3\) so groß wie unser Mond ist, besitzt er dennoch eine Atmosphäre, die zum größten Teil aus Stickstoff besteht und hat auch eigene Monde.
Bild 6.67: Pluto (Aufnahme: New Horizons Raumsonde)
Durch die extremen niedrigen Temperaturen von rund \(-230\;^{\circ}\mathrm{C}\) an der Oberfläche besteht sie zu großen Teilen aus gefrorenen Gasen. Auf der Oberfläche befinden sich Berge, die ähnlich hoch wie auf der Erde sind.
Pluto wurde 1930 entdeckt und galt bis 2006 als 9. Planet des Sonnensystems. Um 2000 wurden weitere transneptunisches Objekt (TNO) wie zum Beispiel Eris oder Makemake gefunden, die ähnlich groß wie Pluto sind. Seither zählt Pluto zu den Zwergplaneten.
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6.7.13 Kometen
Bild 6.68: Comet C/2006 P1 McNaught (Aufnahme ESO Paranal-Observatorium)
