Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System 1 Kapitel II: Das Erde-Mond-System.

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1 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System 1 Kapitel II: Das Erde-Mond-System

2 2 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Kugelgestalt von Erde und Mond bereits in der Antike bekannt Krümmung des Terminators (Schattenlinie auf dem Mond) Mond ist eine Sphäre (Pythagoras ~520 v.Chr.) Runder Schatten der Erde während einer Mondfinsternis Erde ist eine Sphäre (Anaxagoras ~ 450 v.Chr.) Mondsichel Mond befindet sich zwischen Erde und Sonne (Aristoteles ~ 350 v.Chr.) bereits in der Antike bekannt Krümmung des Terminators (Schattenlinie auf dem Mond) Mond ist eine Sphäre (Pythagoras ~520 v.Chr.) Runder Schatten der Erde während einer Mondfinsternis Erde ist eine Sphäre (Anaxagoras ~ 450 v.Chr.) Mondsichel Mond befindet sich zwischen Erde und Sonne (Aristoteles ~ 350 v.Chr.)

3 3 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Kugelgestalt von Erde und Mond Erste Präzisionsmessung des Erdumfangs Eratosthenes (~200 v.Chr) Messung der Kulminationshöhe der Sonne ( und ) an zwei Orten bekannter Nord-Süd- Entfernung d Genauigkeit ca. 1% ! Erste Präzisionsmessung des Erdumfangs Eratosthenes (~200 v.Chr) Messung der Kulminationshöhe der Sonne ( und ) an zwei Orten bekannter Nord-Süd- Entfernung d Genauigkeit ca. 1% !

4 4 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Erde Radius: R = 6378km Masse: via Newton M = 5.974 x 10 27 g Mittlere Dichte = M /V = 5.5 g/cm 3 typische Dichte von Oberflächengestein 3 g/cm 3 höhere Dichten im Erdinnern (Fe, Ni …) Erdaufbau Platten,Kruste,Mantel,Kern Zwiebelschalenmodell nur grobe Näherung Radius: R = 6378km Masse: via Newton M = 5.974 x 10 27 g Mittlere Dichte = M /V = 5.5 g/cm 3 typische Dichte von Oberflächengestein 3 g/cm 3 höhere Dichten im Erdinnern (Fe, Ni …) Erdaufbau Platten,Kruste,Mantel,Kern Zwiebelschalenmodell nur grobe Näherung

5 5 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Erdaufbau Untersuchung via Schallwellen Seismologie Erdbeben Platten Kontinente vor 250 Millionen Jahren nur ein Kontinent (Pangäa) Oberfläche 2/3 Ozeane 1/3 Kontinente Ältestes Gestein: 4 Milliarden Jahre Wärme im Erdinnern: Radioaktiver Zerfall ( 238 U, 232 Th, 40 K) Transport durch Wärmeleitung und Konvektion Untersuchung via Schallwellen Seismologie Erdbeben Platten Kontinente vor 250 Millionen Jahren nur ein Kontinent (Pangäa) Oberfläche 2/3 Ozeane 1/3 Kontinente Ältestes Gestein: 4 Milliarden Jahre Wärme im Erdinnern: Radioaktiver Zerfall ( 238 U, 232 Th, 40 K) Transport durch Wärmeleitung und Konvektion

6 6 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Erdatmosphäre Zusammensetzung N 2 : 76% O 2 : 23% H 2 O: 0.06-1.7% Ar: 1.3% Durchschnittliche Temperatur T = 288K = 15°C Erhebliche örtliche und zeitliche Schwankungen (typisch ± 5 -10%) Druck P = 1 atm = 1.013 x 10 6 dyn/cm 2 (Meereshöhe) leichte Schwankungen (typisch ± 2%) Zusammensetzung N 2 : 76% O 2 : 23% H 2 O: 0.06-1.7% Ar: 1.3% Durchschnittliche Temperatur T = 288K = 15°C Erhebliche örtliche und zeitliche Schwankungen (typisch ± 5 -10%) Druck P = 1 atm = 1.013 x 10 6 dyn/cm 2 (Meereshöhe) leichte Schwankungen (typisch ± 2%)

7 7 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Temperatur der Erde von der Erde abgestrahlte Energie Gesamtleuchtkraft wird auf Kugelschale mit einem Radius d, dem Abstands zwischen Sonne und Erde, verteilt Die Erde sammelt pro Zeit die Energie auf, die auf ihre Querschnittsfläche einfällt Ein Teil A (Albedo) wird wieder abgestrahlt, die netto-Leistungsaufnahme ist folglich von der Erde abgestrahlte Energie Gesamtleuchtkraft wird auf Kugelschale mit einem Radius d, dem Abstands zwischen Sonne und Erde, verteilt Die Erde sammelt pro Zeit die Energie auf, die auf ihre Querschnittsfläche einfällt Ein Teil A (Albedo) wird wieder abgestrahlt, die netto-Leistungsaufnahme ist folglich

8 8 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Temperatur der Erde Von der Erde abgestrahlte Energie Die Gesamtleuchtkraft (Leistungsabgabe) der Erde berechnet sich aus dem Stefan- Boltzmannschen Gesetz Im Gleichgewicht sind Leistungsaufnahme und –abgabe identisch Von der Erde abgestrahlte Energie Die Gesamtleuchtkraft (Leistungsabgabe) der Erde berechnet sich aus dem Stefan- Boltzmannschen Gesetz Im Gleichgewicht sind Leistungsaufnahme und –abgabe identisch

9 9 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Daraus berechnet sich die Temperatur d = 149,6 × 10 6 km L = 3.826 × 10 33 erg/s = 5.6702 × 10 -5 erg cm -2 s –1 K -4 Albedo Ozeane: 7-9% Wald: 12% Sandboden:30% Schnee:60% Wolken: 30-90% Mittelwert: 30% Daraus berechnet sich die Temperatur d = 149,6 × 10 6 km L = 3.826 × 10 33 erg/s = 5.6702 × 10 -5 erg cm -2 s –1 K -4 Albedo Ozeane: 7-9% Wald: 12% Sandboden:30% Schnee:60% Wolken: 30-90% Mittelwert: 30% Daraus berechnet sich die Temperatur d = 149,6 x 10 6 km L = 3.826 x 10 33 erg/s = 5.6702 x 10 -5 erg cm -2 s –1 K -4 Albedo Ozeane: 7-9% Wald: 12% Sandboden:30% Schnee:60% Wolken: 30-90% Mittelwert: 30% T = 255 K, d.h. ca. 30K zu niedrig Daraus berechnet sich die Temperatur d = 149,6 x 10 6 km L = 3.826 x 10 33 erg/s = 5.6702 x 10 -5 erg cm -2 s –1 K -4 Albedo Ozeane: 7-9% Wald: 12% Sandboden:30% Schnee:60% Wolken: 30-90% Mittelwert: 30% T = 255 K, d.h. ca. 30K zu niedrig Die Temperatur der Erde

10 10 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Der Treibhauseffekt Fehlbezeichung Treibhaus: Unterdrückung des Wärmeaustauschs durch Konvektion Treibhauseffekt: Absorption von Infrarotstrahlung (~10 m) in der Erdatmosphäre Fehlbezeichung Treibhaus: Unterdrückung des Wärmeaustauschs durch Konvektion Treibhauseffekt: Absorption von Infrarotstrahlung (~10 m) in der Erdatmosphäre

11 11 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Treibhauseffekt T 285K Wiensches Verschiebungs- gesetz: max = 0.29cm/T max 10 m In diesem Wellenlängen- bereich viele Rotations- und Schwingungsbanden von mehratomigen Molekülen, insbesondere H 2 0 und CO 2 Wärme wird in der Erdatmosphäre absorbiert und nicht abgestrahlt Natürlicher Treibhauseffekt H 2 0 = 30K CO 2 = wenige K Extrembeispiel: Venus (95% CO 2 in der Atmosphäre) Temperaturerhöhung um 300K T 285K Wiensches Verschiebungs- gesetz: max = 0.29cm/T max 10 m In diesem Wellenlängen- bereich viele Rotations- und Schwingungsbanden von mehratomigen Molekülen, insbesondere H 2 0 und CO 2 Wärme wird in der Erdatmosphäre absorbiert und nicht abgestrahlt Natürlicher Treibhauseffekt H 2 0 = 30K CO 2 = wenige K Extrembeispiel: Venus (95% CO 2 in der Atmosphäre) Temperaturerhöhung um 300K

12 12 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Anthropogener Treibhauseffekt Seit Beginn der Industrialisierung: Erhöhung der CO 2 -Konzentration in der Erdatmosphäre um ca. 30% Temperaturerhöhung um ca. 1° C Abruptes Einsetzen um 1850 Erhöhung der CO 2 -Konzentration entspricht Erwartungswert aus Energieproduktion Temperaturerhöhung entspricht Messung Unsicherheiten Komplexität des Klimasystems (insbesondere CO 2 -Absorption durch Ozeane) Rückkopplungseffekte (z.B. CO 2 T mehr Wasserdampf mehr Albedo T) Seit Beginn der Industrialisierung: Erhöhung der CO 2 -Konzentration in der Erdatmosphäre um ca. 30% Temperaturerhöhung um ca. 1° C Abruptes Einsetzen um 1850 Erhöhung der CO 2 -Konzentration entspricht Erwartungswert aus Energieproduktion Temperaturerhöhung entspricht Messung Unsicherheiten Komplexität des Klimasystems (insbesondere CO 2 -Absorption durch Ozeane) Rückkopplungseffekte (z.B. CO 2 T mehr Wasserdampf mehr Albedo T)

13 13 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Erdatmosphäre Dichte via allg. Gasgleichung P V = N k T (k = 1.38 x 10 -16 erg/K) Dichte: = N m H /V : mittleres Molekülgewicht (Mittelwert) für Erdatmosphäre: 1/4 x 32 + 3/4 x 28 = 29 m H =1.66 x 10 24 g/cm 3 : Masseneinheit = 1.23 x 10 -3 g/cm 3 = 1.23 g/l Dichte via allg. Gasgleichung P V = N k T (k = 1.38 x 10 -16 erg/K) Dichte: = N m H /V : mittleres Molekülgewicht (Mittelwert) für Erdatmosphäre: 1/4 x 32 + 3/4 x 28 = 29 m H =1.66 x 10 24 g/cm 3 : Masseneinheit = 1.23 x 10 -3 g/cm 3 = 1.23 g/l

14 14 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Schichtung der Erdatmosphäre Säulendichte Masse über einer Flächeneinheit Druck = Gewicht/Flächeneinheit Gewicht = Masse x Schwerebeschl. Säulendichte = P/g = 1032 g/cm 2 Äquivalenthöhe/Skalenhöhe Wenn die Dichte konstant wäre, dann hätte die Atmosphäre eine Höhe von H = P/(g ) = 8.3 km H/R 1.3 Erdatmosphäre ist dünn Säulendichte Masse über einer Flächeneinheit Druck = Gewicht/Flächeneinheit Gewicht = Masse x Schwerebeschl. Säulendichte = P/g = 1032 g/cm 2 Äquivalenthöhe/Skalenhöhe Wenn die Dichte konstant wäre, dann hätte die Atmosphäre eine Höhe von H = P/(g ) = 8.3 km H/R 1.3 Erdatmosphäre ist dünn

15 15 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Dichteschichtung der Erdatmosphäre Gewicht: Auftriebskraft Kraft auf Bodenfläche Kraft auf Deckelfläche Komplikationen: Atmosphäre nicht isotherm T=T(h) Komposition ändert sich mit h = (h) Gewicht: Auftriebskraft Kraft auf Bodenfläche Kraft auf Deckelfläche Komplikationen: Atmosphäre nicht isotherm T=T(h) Komposition ändert sich mit h = (h) g g A A

16 16 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Dichteschichtung der Erdatmosphäre Einfachste Lösung,T = const. Einfache Differentialgleichung 1. Ordnung mit konstanten Koeffizienten Barometrische Höhenformel, mit für Erdatmosphäre (T=285K, P 0 =10 6 dyn/cm 2, =29) H 0 = 8.3 km Einfachste Lösung,T = const. Einfache Differentialgleichung 1. Ordnung mit konstanten Koeffizienten Barometrische Höhenformel, mit für Erdatmosphäre (T=285K, P 0 =10 6 dyn/cm 2, =29) H 0 = 8.3 km g g A A

17 17 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Erdmagnetfeld Erde: magnetischer Dipol Magnetische Pole stimmen nicht mit den geographischen überein magn. Südpol bei l=69°E und b=79°N magnetische Pole wandern Feldstärke und –richtung verändern sich Zeitskala: 10000 Jahre Flip der Orientierung (bei Kristallisation im Gestein eingefroren) Ursache: Dynamoeffekt durch Erdrotation und Konvektion von flüssigem, elektrisch leitendem Material im Erdinnern Feldstärke am Äquator: 0.32 Gauss Erde: magnetischer Dipol Magnetische Pole stimmen nicht mit den geographischen überein magn. Südpol bei l=69°E und b=79°N magnetische Pole wandern Feldstärke und –richtung verändern sich Zeitskala: 10000 Jahre Flip der Orientierung (bei Kristallisation im Gestein eingefroren) Ursache: Dynamoeffekt durch Erdrotation und Konvektion von flüssigem, elektrisch leitendem Material im Erdinnern Feldstärke am Äquator: 0.32 Gauss

18 18 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Erdmagnetfeld Magnetosphäre Wechselwirkung des Erdmagnetfelds mit elektrisch geladenen Teilchen von der Sonne Teilchen bewegen sich entlang der Feldlinien Eindringen in dichtere Atmosphäre in der Nähe der Pole Nordlichter, Polarlichter Magnetosphäre Wechselwirkung des Erdmagnetfelds mit elektrisch geladenen Teilchen von der Sonne Teilchen bewegen sich entlang der Feldlinien Eindringen in dichtere Atmosphäre in der Nähe der Pole Nordlichter, Polarlichter

19 19 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Der Mond Mittlere Entfernung: d =384400 km 60 R historisch: aus Parallaxe von verschiedenen Orten auf der Erde heute: über Laser-Lichtlaufzeitmessungen Masse: M = 7.35 x 10 25 g = 1/81 M Schwerpunkt des Erde-Mond-Systems d.h. liegt noch innerhalb der Erde ! Schwerpunkt definiert die Bahn um die Sonne Erdmittelpunkt oszilliert um 6 um Richtung Erde-Sonne Mittlere Entfernung: d =384400 km 60 R historisch: aus Parallaxe von verschiedenen Orten auf der Erde heute: über Laser-Lichtlaufzeitmessungen Masse: M = 7.35 x 10 25 g = 1/81 M Schwerpunkt des Erde-Mond-Systems d.h. liegt noch innerhalb der Erde ! Schwerpunkt definiert die Bahn um die Sonne Erdmittelpunkt oszilliert um 6 um Richtung Erde-Sonne

20 20 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondbahn Anziehungskraft der Sonne größer als die der Erde ! Exzentrizität: 0.055 (siehe Kapitel III) große Ungleichheit Bahnneigung gegen Ekliptik: 5° Umlaufzeit (siderischer Monat): 27.32 Tage Rotationszeit: 27.32 Tage zeigt uns immer die gleiche Seite zu (gebundene Rotation, stabilisiert durch asymmetrische Verformungen) Jede Menge komplizierter Bahnstörungen Anziehungskraft der Sonne größer als die der Erde ! Exzentrizität: 0.055 (siehe Kapitel III) große Ungleichheit Bahnneigung gegen Ekliptik: 5° Umlaufzeit (siderischer Monat): 27.32 Tage Rotationszeit: 27.32 Tage zeigt uns immer die gleiche Seite zu (gebundene Rotation, stabilisiert durch asymmetrische Verformungen) Jede Menge komplizierter Bahnstörungen

21 21 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

22 22 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

23 23 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

24 24 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

25 25 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

26 26 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

27 27 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

28 28 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen

29 29 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Mondphasen Periode der Mondphasen synodischer Monat = 29.53 Tage Winkelgeschwindigkeit der Sonne abziehen Librationen: Mond zeigt uns 59% seiner Oberfläche Rotation konstant, aber Umlauf unregelmäßig (große Ungleichheit) Erde ausgedehnt Neigung der Rotationsachse des Mondes zur Bahn um 6.5° Periode der Mondphasen synodischer Monat = 29.53 Tage Winkelgeschwindigkeit der Sonne abziehen Librationen: Mond zeigt uns 59% seiner Oberfläche Rotation konstant, aber Umlauf unregelmäßig (große Ungleichheit) Erde ausgedehnt Neigung der Rotationsachse des Mondes zur Bahn um 6.5°

30 30 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Sonnen- und Mondfinsternisse Finsternisse Mondfinsternis: Mond taucht in den Schatten der Erde nur bei Vollmond Von ca. 50% des Globus beobachtbar Sonnenfinsternis: Mond wirft seinen Schatten auf die Erde nur bei Neumond Nur innerhalb enger geographischer Grenzen beobachtbar Bahnneigung: Finsternisse nur, wenn Mond nahe seiner Knotenpunkte Mond und Sonne erscheinen am Himmel gleich groß große Ungleichheit: Mondscheibe manchmal etwas kleiner als Sonne ringförmige Finsternis Finsternisse Mondfinsternis: Mond taucht in den Schatten der Erde nur bei Vollmond Von ca. 50% des Globus beobachtbar Sonnenfinsternis: Mond wirft seinen Schatten auf die Erde nur bei Neumond Nur innerhalb enger geographischer Grenzen beobachtbar Bahnneigung: Finsternisse nur, wenn Mond nahe seiner Knotenpunkte Mond und Sonne erscheinen am Himmel gleich groß große Ungleichheit: Mondscheibe manchmal etwas kleiner als Sonne ringförmige Finsternis

31 31 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Gezeiten

32 32 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Gezeiten

33 33 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Gezeiten Anziehung im Punkt A etwas geringer als in B in A: in B: Gezeitenkraft Anziehung im Punkt A etwas geringer als in B in A: in B: Gezeitenkraft B B A A

34 34 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Gezeiten Symmetrie um Erdmittelpunkt zwei Gezeitenberge Vergleich der Gezeiten durch Mond und Sonne Periode: 0.5 Mondtage alle 12 h 25 m Flut Wegen Landmassen: Verzögerung der Flutwelle Schwingungen im Meeresbecken Interferenzen … Einfluss der Sonne Neumond, Vollmond: verstärkend Springflut Viertelmond: ausgleichend Nippflut Symmetrie um Erdmittelpunkt zwei Gezeitenberge Vergleich der Gezeiten durch Mond und Sonne Periode: 0.5 Mondtage alle 12 h 25 m Flut Wegen Landmassen: Verzögerung der Flutwelle Schwingungen im Meeresbecken Interferenzen … Einfluss der Sonne Neumond, Vollmond: verstärkend Springflut Viertelmond: ausgleichend Nippflut

35 35 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Gezeiten Analoge Deformation des Erdkörpers Amplitude (bei Springflut): 30 cm Gezeitenreibung Reibungsverluste Erde/Erde und Erde/Wasser Abbremsung der Erdrotation derzeit: 16x10 -6 sec/Jahr historische Relevanz (z.B. Sichtbarkeit von Sonnenfinsternissen) Drehimpulserhaltung Anhebung der Mondbahn Verlängerung der Umlaufzeit Gleichgewichtszustand: gebundene Rotation 1 Tag = 1 synodischer Monat = 50 heutige Tage Erst in 3x10 11 Jahren unerreichbar Analoge Deformation des Erdkörpers Amplitude (bei Springflut): 30 cm Gezeitenreibung Reibungsverluste Erde/Erde und Erde/Wasser Abbremsung der Erdrotation derzeit: 16x10 -6 sec/Jahr historische Relevanz (z.B. Sichtbarkeit von Sonnenfinsternissen) Drehimpulserhaltung Anhebung der Mondbahn Verlängerung der Umlaufzeit Gleichgewichtszustand: gebundene Rotation 1 Tag = 1 synodischer Monat = 50 heutige Tage Erst in 3x10 11 Jahren unerreichbar

36 36 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Entstehung des Erde-Mond- Systems - Szenarien Fission Erde bildete sich mit zu hohem Drehimpuls, ein Teil fliegt davon. Problem: Erde rotiert relativ langsam Einfang Erde fängt den Mond ein Problem: Unwahrscheinlich, üblicherweise entweder Vorbeiflug oder Impakt. Gemeinsame Bildung Erde-Mond System bildete sich als Binärsystem Problem: Geringe Eisenhäufigkeit im Mond Fission Erde bildete sich mit zu hohem Drehimpuls, ein Teil fliegt davon. Problem: Erde rotiert relativ langsam Einfang Erde fängt den Mond ein Problem: Unwahrscheinlich, üblicherweise entweder Vorbeiflug oder Impakt. Gemeinsame Bildung Erde-Mond System bildete sich als Binärsystem Problem: Geringe Eisenhäufigkeit im Mond

37 37 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Entstehung des Erde-Mond- Systems Geologische Aufbau des Mondes: Mittlere Dichte des Mondes: M = 7.35 × 10 25 g, R = 1740 km = M /V = 3.3 g/cm 3 = 0.6 Komposition des Mondes: kein Wasser (außer evtl an den Polen) keine Atmosphäre Insgesamt vergleichbare Komposition wie der Erdmantel Eisen unterhäufig Häufigkeit der Sauerstoffisotope identisch zur Erde (aber verschieden zu anderen Gebieten im Sonnensystem) Geologische Aufbau des Mondes: Mittlere Dichte des Mondes: M = 7.35 × 10 25 g, R = 1740 km = M /V = 3.3 g/cm 3 = 0.6 Komposition des Mondes: kein Wasser (außer evtl an den Polen) keine Atmosphäre Insgesamt vergleichbare Komposition wie der Erdmantel Eisen unterhäufig Häufigkeit der Sauerstoffisotope identisch zur Erde (aber verschieden zu anderen Gebieten im Sonnensystem)

38 38 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Geschichte des Mondes und der Erde Mond ist gezeichnet von einer Unzahl von Einschlagkratern Mehr Krater auf der uns abgewandten Seite des Mondes als auf der uns zugewandten Auch auf der Erde Zeichen häufigen Meteoiriteneinschlags (verwaschen durch Erosion) Mond-Erde-System bildete sich durch Zusammenstoß zweier Protoplaneten ? Mond ist gezeichnet von einer Unzahl von Einschlagkratern Mehr Krater auf der uns abgewandten Seite des Mondes als auf der uns zugewandten Auch auf der Erde Zeichen häufigen Meteoiriteneinschlags (verwaschen durch Erosion) Mond-Erde-System bildete sich durch Zusammenstoß zweier Protoplaneten ?

39 39 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Computersimulation eines Zusammenstoßes zweier Protoplaneten

40 40 Einführung in die Astronomie und Astrophysik I Kapitel II: Das Erde-Mond-System Die Entstehung des Erde-Mond- Systems - Szenarien Fission Erde bildete sich mit zu hohem Drehimpuls, ein Teil fliegt davon. Problem: Erde rotiert relativ langsam Einfang Erde fängt den Mond ein Problem: Unwahrscheinlich, entweder Vorbeiflug oder Impakt. Gemeinsame Bildung Erde-Mond System bildete sich als Binärsystem Problem: Geringe Eisenhäufigkeit im Mond Impakt Bildung durch den Zusammenstoß zweier Protoplaneten Computersimulationen In Rotationsrichtung: Bildung eines Binärsystems (Erde- Mond) Gegen Rotationsrichtung: kein Mond, Rotation hält an bzw. wird umgekehrt (Venus) Fission Erde bildete sich mit zu hohem Drehimpuls, ein Teil fliegt davon. Problem: Erde rotiert relativ langsam Einfang Erde fängt den Mond ein Problem: Unwahrscheinlich, entweder Vorbeiflug oder Impakt. Gemeinsame Bildung Erde-Mond System bildete sich als Binärsystem Problem: Geringe Eisenhäufigkeit im Mond Impakt Bildung durch den Zusammenstoß zweier Protoplaneten Computersimulationen In Rotationsrichtung: Bildung eines Binärsystems (Erde- Mond) Gegen Rotationsrichtung: kein Mond, Rotation hält an bzw. wird umgekehrt (Venus)