Sonnensystem Planeten Astronomie NWT 9 GZG FN Sonnensystem Planeten Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Überblick Sonnensystem Größenvergleich (Abstände nicht maßstabsgetreu) Merkur, Venus, Erde Mars, (Asteroiden) Jupiter, Saturn, Uranus Neptun (Kuipergürtel), Oortsche Wolke Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel Mein Vater erklärt mir an jedem Sonntag unsere natürliche kosmische Ordnung http://jumk.de/astronomie/planeten/index.shtml Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Sonne Teil 1 Beobachtet man die Sonnenoberfläche mit einem geeigneten Fernrohr, kann man darauf eventuell dunklere Flecken, sogenannte Sonnenflecken ausfindig machen. Das sind Regionen, in denen die Photosphäre kühler ist und daher weniger abstrahlt. In der Nähe von Sonnenflecken können auch noch kleinere hellere Gebilde auftreten, sogenannte Fackeln. Die Sonnenflecken hängen mit dem Magnetfeld der Sonne zusammen und dürften eine Art "Magnetfeldröhre" sein, deren eine Schleife durch die Sonnenoberfläche bricht. Daher kommen Sonnenflecken auch häufig paarweise vor (Austritts- und Eintrittspunkt der Röhre). Sonnenflecken sind dunkle Stellen auf der Sonnenoberfläche. Dort ist die Sonnenoberfläche kühler. Die Anzahl der Flecken ändert sich periodisch im Lauf von 11 Jahren. Ursache sind Störungen des Magnetfeldes der Sonne. http://www.starobserver.org/ap110928.html (Bild) und http://www.starobserver.org/ap120704.html (Bild) oder http://www.youtube.com/watch?v=eHlYwYaA5Jg (Video 14 s) Sonnenfackeln sind Gebiete erhöhter Temperatur und sind meist in der Nähe von Sonnenflecken, http://www.scilogs.de/wblogs/blog/relativ-einfach/astronomie/2013-01-28/astronomisches-grundwissen-4 Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Sonne Teil 2 Die äußersten Schichten der Sonne bestehen aus zum Teil extrem heißen, aber auch extrem dünnen Plasma. Die zeitweise äußerst unregelmäßig geformte Korona ist bei einer Sonnenfinsternis zu sehen, wenn der Mond die Sonnenscheibe von der Erde aus gesehen verdeckt. Die Abbildung rechts stammt vom High Altitude Observatory und vom Rhodes College und wurde am 11. Juli 1991 von Hawaii aus aufgenommen. Auch ohne Sonnensturm fliegen aus diesen äußeren Regionen kontinuierlich geladene Teilchen ins All; diese Teilchen, vornehmlich Protonen und Elektronen, bilden den Sonnenwind. Protuberanzen sind heftige Materieströme auf der Sonne. Auf der Erde werden dann oft viele Polarlichter beobachtet. http://www.starobserver.org/ap130226.html Video 26.2.13 Sonnenwind ist ein Strom geladener Teilchen, der von der Sonne abgestrahlt wird. Er verändert das Magnetfeld der Erde und verursacht die Polarlichter. http://www.youtube.com/watch?v=2zOlkIyg3iE http://mlso.hao.ucar.edu/mlso_eclipses.html#y1991 Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Sonne Teil 3 Ob Sonnenwind, Sonnensturm oder andere Sorten kosmischer Teilchenstrahlung: Wenn geladene Teilchen unsere Erde erreichen, werden sie überwiegend entlang des Erdmagnetfeldes abgelenkt. Unser Magnetfeld fungiert so als kosmischer Schutzschild. In den Polregionen treffen die Teilchen dann auf die Moleküle der Erdatmosphäre und rufen eine ausnehmend hübsche Leuchterscheinung hervor: das Polarlicht (spezifischer auch: Nordlicht oder Südlicht). Hier ein Nordlicht über Alaska Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Merkur Merkur ist der kleinste und, da der Sonne am nächsten, auch der schnellste der Planeten. Er hat keine nennenswerte Atmosphäre, ähnelt an seiner Oberfläche unserem Mond, und weist beein- druckende Temperaturunter- schiede zwischen Tag und Nacht auf. Er besitzt keinen Mond. Merkur hat von uns aus gesehen Phasen wie der Erdmond (Halbmerkur, zunehmender Merkur...) Entfernung zur Sonne: 0,35 AE Masse: 0,055 * Erde Durchmesser: 0,38 * Erde (4880 km) Oberflächentemperatur: 440 Kelvin Umlaufdauer: 87,969 Tage Monde: 0 http://www.scilogs.de/wblogs/blog/relativ-einfach/astronomie/2013-01-26/astronomisches-grundwissen-3 Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Venus Venus ist nur wenig kleiner als die Erde. Aus der Nähe besehen (Bild unten von der NASA-Sonde Mariner 10) zeigt sie undurchsichtige Wolken, eine dichte Atmos- phäre hauptsächlich aus Kohlendioxid. Aufgrund des Treibhauseffekts hat sie Oberflä- chentemperaturen von mehr als 460 Grad Celsius (von der Sonne selbst abgesehen ist das der Sonnensystem-Rekord). Von der Erde aus ist Venus als helles Scheibchen (mal als Abendstern, mal als Morgenstern) zu sehen. Sie zeigt von uns aus gesehen Phasen wie der Erdmond (Halbvenus, zunehmende Venus...). Venus besitzt keinen Mond. Entfernung zur Sonne: 0,72 AE Masse: 0,82 * Erde Durchmesser: 0,95 * Erde (12 104 km) Oberflächentemperatur: 737 Kelvin Umlaufdauer: 243 Tage Monde: 0 Die Venus ist auch als Morgenstern bzw. Abendstern bekannt Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Erde Die Erde hat gerade den richtigen Abstand von der Sonne, dass flüssiges Wasser möglich ist, und liegt damit in der sogenannten habitablen (bewohnbaren) oder lebensfreundlichen Zone unseres Heimatsterns. Bislang ist sie der einzige belebte Himmelskörper im Weltall, den wir kennen. Ihre Oberfläche ist zu rund 70 Prozent von Wasser bedeckt. Rechts oben ist die berühmte "Blue Marble" zu sehen, die "Blaue Murmel", die Astronauten von Apollo 17 im Jahr 1972 aufgenommen haben. Eine legendäre Aufnahme, die weite Verbreitung gefunden hat. Wahrscheinlich, weil sie den Menschen erstmals den Umstand direkt vor Augen führte, dass wir alle Bürger ein und desselben Planeten sind - in einem ansonsten ziemlich großen und leeren Weltall. Entfernung zur Sonne: 1 AE = 149 597 871 km Masse: 5,9736 * 1024 kg Durchmesser: 12 727 km Oberflächentemperatur: 288 Kelvin Umlaufdauer: 365,256 Tage Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Erdmond Die Erde hat einen Trabanten, den wir mit der uns eigenen Bescheidenheit schlicht "den Mond" nennen. Er ist vermutlich entstanden, als die Erde kurz nach der Entstehung des gesamten Sonnensystems vor rund 4,5 Milliarden Jahren mit einem anderen jungen Planeten zusammenstieß - ein Teil der Kollisionstrümmer bildete den Mond, der Rest wurde Teil der danach deutlich größeren Erde. Auch das ist ein sehr wichtiger Teil der astronomischen Allgemeinbildung. Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Mars Mars ist ungefähr halb so groß wie die Erde, besitzt eine viel dünnere Atmosphäre und eine rötliche Oberfläche (Rost!) sowie Polkappen aus Kohlendioxideis.  Er dürfte vor Milliarden von Jahren flüssiges Wasser besessen haben und enthält unter der Oberfläche auch heute noch Wassereis. Gibt es dort Leben? Wenn, dann nur primitives, und selbst davon bislang noch keine eindeutigen Spuren. Zukünftige Mars-Missionen werden weiter danach suchen. Mars hat zwei kleine, unförmige Monde Phobos und Deimos Mit dem Vulkan Olympus Mons Höhe mehr als 26 Kilometer; Abbruchkanten am Rand so hoch wie der Mount Everest, Grundfläche 80% der Fläche von Deutschland) hat Mars den größten Berg im Sonnensystem. Entfernung zur Sonne: 1,48 AE Masse: 0,11 * Erde Durchmesser: 0,53 * Erde (6794 km) Oberflächentemperatur: 210 K Umlaufdauer: 687 Tage Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Asteroiden Zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter liegt der Asteroidengürtel, in dem unzählige kleinere Felsbrocken die Sonne umlaufen - für rund 400,000 davon sind die Bahndaten im Einzelnen bekannt. Nach heutigem Wissensstand handelt es sich um Brocken aus der Frühzeit des Sonnensystems, die sich aufgrund des störenden Einflusses des Jupiters nicht zu einem weiteren Planeten zusammenfügen konnten. Insgesamt enthält der Asteroidengürtel eine Masse von nur rund 1/2000 der Erdmasse Nachweisen kann man Asteroiden, weil sie sich vor dem Hintergrund der Fixsterne bewegen. Das ist in dem Bild rechts sehr schön zu sehen Eine Reihe von Asteroiden laufen auf Bahnen um die Sonne, die sie weit ins innere Planetensystem führen. Einige der sogenannten erdnahen Asteroiden, die auf ihrem Lauf die Erdbahn kreuzen, könnten in Zukunft mit der Erde kollidieren. Solch ein Einschlag kann katastrophale Folgen haben - die Kollision der Erde mit einem Asteroiden oder Kometen vor 65 Millionen Jahren dürfte das Aussterben der Dinosaurier verursacht oder zumindest dazu beigetragen haben (die Details sind Gegenstand aktueller Forschung). Dementsprechend genau bemüht man sich, die Bahnen solcher Objekte zu überwachen. Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Jupiter Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem – sowohl was seine Masse als auch was seinen Durchmesser angeht. Er ist ein Gasplanet: Er besteht überwiegend aus Wasserstoff und Helium. Charakteristisch für die Oberflächenstruktur sind gigantische Wolkenbänder unterschliedlicher (weißlich, bräunlich, rötlich) Färbung parallel zum Äquator. Auffälligste weitere Erscheinung ist der "Große Rote Fleck", ein gigantischer Wirbelsturm größer als die gesamte Erde, der mindestens solange vor sich hinwirbelt, wie Menschen den Jupiter durch hinreichend große Fernrohre beobachtet haben. Unter all dem Gas enthält der Jupiter vermutlich einen relativ kleinen Gesteinskern, der immer noch deutlich größer als die Erde ist. Jupiter besitzt mehr als 60 Monde; die meisten davon sind sehr klein, und es werden immer wieder neue gefunden. Die vier größten Jupitermonde entdeckte bereits Galileo Galilei bei einigen der ersten astronomischen Teleskop-Beobachtungen überhaupt, darunter Io mit aktivem Vulkanismus und Europa, deren Ozean unter kilometerdicker Eiskruste als möglicher Ort für Leben im Sonnensystem gehandelt wird. Entfernung zur Sonne: 5,87 AE Masse: 318 * Erde Durchmesser: 10,84 * Erde (142 984 km) Oberflächentemperatur: 129 Kelvin Umlaufdauer: 11,86 Jahre = 4332,6 Tage Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Saturn Saturn ist etwas kleiner als Jupiter, ebenfalls ein Gasplanet mit (weniger deutlich ausgeprägten) Wolkenbändern. Sein auffälligstes Merkmal ist ein System aus mehr als 100.000 ineinandergeschachtelten Ringen, das in groben Zügen bereits mit einem vergleichsweise kleinen Teleskop sichtbar ist und Saturn zu einem der reizvollsten Beobachtungsobjekte am Himmel macht. Ob die Ringe zusammen mit Saturn selbst oder aus einem durch Saturns Schwerkraft zerrissenen Mond entstanden sind, ist noch nicht geklärt. Saturn hat ebenfalls mehr als 60 zumeist kleine Monde; einige davon befinden sich im Ringsystem und erzeugen dort z.B. interessante gezwirbelte Strukturen. Entfernung zur Sonne: 9,35 AE Masse: 95,16 * Erde Durchmesser: 8,96 * Erde (120 536 km) Oberflächentemperatur: 97 Kelvin Umlaufdauer: 29,5 Jahre = 10759 Tage Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Uranus Der blassbläuliche Uranus ist ebenfalls ein Gasplanet. Unter einer dicken Gasschicht, die einen fast strukturlosen Anblick bietet, verbirgt sich offenbar ein noch dickerer Mantel vorwiegend aus Wassereis; dementsprechend heißen Uranus und der noch weiter entfernte Neptun auch "Eisriesen". Die Achsen, um die die anderen Planeten des Sonnensystems rotieren, stehen nahezu senkrecht auf der Umlaufebene der Planeten; diejenige des Uranus liegt dagegen in dieser Ebene. In denjenigen Bahnabschnitten, wo seine Achse direkt auf die Sonne zeigt, sieht es daher so aus, als "rolle" Uranus um die Sonne. Uranus besitzt fast 30 Monde. Das Bild des Planeten oben wurde dabei mit einem Bild der (ungleich leuchtschwächeren, im Infraroten aufgenommenen) Ringe kombiniert. Über 20 Monde Entfernung zur Sonne: 20 AE Masse: 14,54 * Erde Durchmesser: 3,97 * Erde (51 118 km) Oberflächentemperatur: 76 Kelvin Umlaufdauer: 84 Jahre = 30685 Tage Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Neptun Der äußerste Planet des Sonnen- systems ist der tiefblaue Neptun. Im Bild, das 1989 von der Raumsonde Voyager 2 aufgenommen wurde, hat er dem Jupiterfleck einen "Großen Dunklen Fleck" entgegenzusetzen; dieser Fleck existierte freilich nur einige Monate. Historisch ist der Planet interessant, weil seine Existenz Mitte des 19. Jahrhunderts zunächst aus Bahnstörungen des Uranus abgeleitet und Neptun  daraufhin tatsächlich an der vorherberechneten Position gefunden wurde. 13 Neptunmonde sind derzeit bekannt. Entfernung zur Sonne: 30 AE Masse: 17,15 * Erde Durchmesser: 3,85 * Erde (49 532 km) Oberflächentemperatur: 72 Kelvin Umlaufdauer: 165 Jahre = 60189 Tage Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Kuiper-Gürtel Pluto war bis 2006 der neunte Planet. Nach heutiger Klassifikation ist er ein Zwergplanet. Im Unterschied zu einem Planeten gemäß der 2006 eingeführten Definition befinden sich zuviele andere Objekte in der Umgebung seiner Umlaufbahn; ein Planet hätte hinreichend viel Anziehungskraft, um seine Umlaufbahn von solchen Objekten zu bereinigen. Pluto dürfte aus Gestein und Wassereis bestehen und hat fünf bekannte Monde. Pluto wurde bislang noch nicht von Raumsondern besucht; 2015 soll die "New Horizons"-Mission das ändern. Die anderen Objekte in der Umgebung der Pluto-Umlaufbahn gehören zum sogenannten Kuiper-Gürtel, der insgesamt aus zehntausenden mehr als 100 Kilometer großen Objekten und unzähligen kleinen besteht. Auch diese Objekte dürften bereits im frühen Sonnensystem entstanden zu sein, ohne anschließend in einem Planeten gelandet zu sein. Der Kuiper-Gürtel hat eine geschätzte Gesamtmasse zwischen 4 und 10% der Erdmasse; aufgrund seiner großen Entfernung von der Erde ist er bislang nicht sehr genau erforscht. Außer Pluto gibt es dort mindestens noch drei weitere Zwergplaneten: Haumea (entdeckt erst 2004), Makemake (2005) und Eris (2005). Eris ist sogar noch etwas größer und massereicher als Pluto, und seine Entdeckung war es, die letztlich zur Einführung der neuen Klasse der Zwergplaneten und damit zur "Degradierung" von Pluto führte. Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt

Oortsche Wolke Eingebettet ist das Sonnensystem in eine kugelförmige Region riesiger Ausdehnung - vielleicht bis hinaus zu einem Lichtjahr Entfernung von der Sonne - in der eisige Felsen, schmutzige Riesenschneebälle und ähnliches umlaufen: die Oortsche Wolke. Diese Region ist noch nicht durch direkte Beobachtungen nachgewiesen. Die Gesamtmasse der Oortschen Wolke ist nur sehr ungenau bekannt (vgl. hier), ist aber mit einigen bis einigen Dutzend Erdmassen im Vergleich zur riesigen Ausdehnung der Wolke auf alle Fälle sehr gering. Die Existenz der Oortschen Wolke wird aus den Eigenschaften der Kometen erschlossen - "schmutzigen Schneebällen" aus Eis, Staub und einigen organischen Verbindungen, von denen einige aus der Oortschen Wolke ins innere Sonnensystem reisen. Sobald Kometen der Sonne hinreichend nahekommen, entsteht unter dem Einfluss der Sonnenstrahlung und der Teilchen, welche die Sonne fortwährend ins All schleudert ("Sonnenwind"), eine Gas- und Staubstruktur um den Kometenkern herum, deren auffälligstes Merkmal ein mehrteiliger Kometenschweif von einigen Dutzend bis einigen Hundert Millionen Kilometern Länge ist. Diese zusätzliche Struktur gibt den Kometen ihr charakteristisches Erscheinungsbild am Himmel. Das Bild ist der Komet Hale-Bopp, die beiden Schweife sind schön zu sehen. Der Plasmaschweif, im Bild blau, besteht aus Gas, aus dessen Atomen Elektronen herausgeschlagen sind (ionisiertes Gas) und das vom Teilchenwind der Sonne mitgerissen wird, fast geradewegs von der Sonne weg. Der Staubschweif, im Bild weiß, besteht aus Staubteilchen, die durch das Sonnenlicht etwas vom Kometen weg gedrückt wurden und ihm jetzt auf seiner Bahn nachfolgen. Astronomie, Kl. 9 GZG FN W.Seyboldt