Das Sonnensystem

Das Sonnensystem
Lage und Entstehung
Unser Sonnensystem befindet sich in der
Milchstraße, einer Spiralgalaxie, 30.000
Lichtjahre vom galaktischen Kern entfernt.
Es entstand vor 5 Milliarden Jahren aus einer
riesigen kosmischen Gas- und Staubwolke. Im
Zentrum dieser Wolke entstand durch ihre
Drehung eine Kugel, die sich verdichtete bis
sie heiß genug war um Atome zu
verschmelzen und Energie frei zu setzen. Die
Gravitationskraft
führte
dabei
zum
Sternkollaps. Energie, die aus dem Kern
aufstieg, stieß unsere Sonne auseinander. Das
war die Geburtsstunde unserer Sonne. Um die
noch kleine Sonne bildeten sich 9 weitere Staubwirbel, aus denen sich die Planeten entwickelten.
Der Grund für die Verdichtung von Gaswolken sind die Verdichtungswellen, welche durch die
Rotation der Milchstraße
ausgelöst werden. Dies findet auch heute noch in hellen Nebeln am Rand von Spiralgalaxien statt,
wo noch vor kurzer Zeit Verdichtungswellen hindurchgingen.
Der Pferdekopfnebel (Abb. 2)
Der Pferdekopf selbst ist ein sich langsam drehender
Gasball, wie unsere Sonne vor ca. 5 Milliarden Jahren,
von dem man erwarten kann, dass er sich schließlich zu
einem Stern entwickelt. Er dreht sich mit einer
Geschwindigkeit von 22 km/s.
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Aufbau
Unser Sonnensystem ist in zwei Bereiche unterteilt. Man unterscheidet zwischen den inneren und
den äußeren Planeten. Die inneren Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars) besitzen eine feste
Oberfläche und befinden sich zwischen der Sonne und dem Planetoidengürtel. Der
Plantetoidengürtel besteht aus Tausenden von Gesteinsbrocken, welche in verschiedenen Größen
und Formen existieren. Sie können aus ihren Bahnen geworfen werden und auf Planeten stürzen
wie auf der Erde vor 65 Millionen Jahren. Der Größte von ihnen heißt Ceres und hat einen
Durchmesser von ca. 100 km. Weit vom Plantoidengürtel entfernt befinden sich die äußeren
Planeten Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto. Sie zählen mit Ausnahme von Pluto zu dem
Gasriesen und besitzen keine feste Oberfläche. Der Durchmesser unseres Sonnensystems beträgt
ca. 12 Milliarden km. Das Licht benötigt von einem Ende zum anderen 11 Stunden. Alle Planeten
kreisen in der selben Richtung und auf ungefähr einer Ebene um die Sonne. Die Planetenbahnen
schneiden sich nicht, auch wenn es auf Abb. 4 so aussieht. Zu unserem Sonnensystem gehören auch
die Kometen, welche zum größten Teil aus Eis bestehen. Sie umkreisen in elliptischen Bahnen die
Sonne. Der wohl Bekannteste von ihnen ist der Halleysche Komet. Die Sonne, die Planeten, die
Planetoiden und die Kometen bilden zusammen unser Sonnensystem. Die Sonne und die Planeten
sind zum Teil nach römischen und griechischen Gottheiten benannt (z.B. Sonne: Sol röm.
Sonnengott)
Das Sonnensystem – Übersicht
Allgemeines
 Die Entfernungen im Sonnensystem werden in Astronomischen Einheiten (AE) gemessen. Eine
AE misst 149600000 km (Entfernung Erde-Sonne).
 Die Sonne enthält 98% der Masse des gesamten Sonnensystems. Das meiste der verbleibenden
zwei Prozent steckt im Jupiter. Der Rest verteilt sich fast ausschließlich auf die anderen
Hauptplaneten (Saturn, Uranus und Neptun). Die kleineren Planeten und Monde besitzen auf
das Sonnensystem bezogen fast keine Masse. Die Erde macht weniger als 0,01% der Masse aus.
 Weite Entfernungen werden in Lichtjahren gemessen. Als Lichtjahr bezeichnet man die Strecke,
die ein Lichtstrahl in einem Jahr zurücklegt. Ein Lichtjahr entspricht 9,5 Billionen km.
 Der Nächste Stern, Proxima Centauri (heute „Alpha Centauri C“ genannt), ist 4,3 Lichtjahre
entfernt.
 Unser Sonnensystem dreht sich einmal in 250 Millionen Jahren um das Zentrum der
Milchstraße, was ungefähr einem galaktischen Jahr entspricht.
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 Die Anzahl der Sterne in der Milchstraße wird auf etwa 200 Milliarden geschätzt. Leider wissen
wir nicht, wie viele ein Planetensystem besitzen.
Die Sonne, der nächste Stern:
Vor etwas mehr als 5 Mrd. Jahren entstand die Sonne aus einer Wolke von interstellarem Gas. Die
Sonne ist der Stern, um den die Erde und die anderen Planeten kreisen. Sie umfasst 750mal mehr
Masse als alle anderen Himmelskörper des Systems zusammen. Sie ist für unsere Erde die Quelle
für Licht und Wärme. Sie erzeugt ihre Energie
durch Kernreaktion, die sich tief im Inneren
abspielen. Die Sonne ist ein riesiger Ball aus
Wasserstoff und Helium mit einem Durchmesser
von ungefähr 1,4 Millionen Kilometern, fast
110mal so groß wie die Erde. Da die Sonne aus
Gas besteht, drehen sich verschiedene Teile der
Sonne mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
Am Äquator braucht die Sonne ungefähr 24 Tage
für eine komplette Drehung. Auf der
Sonnenoberfläche der Photosphäre herschen
Temperaturen von 5.700 °C. Im Kern der Sonne
erreicht man eine Temperatur von 15 Millionen
°C. Tatsächlich sind die Planeten in den äußersten
Bereich der Sonne eingebettet. Diesen bildet der
sogenannte Sonnenwind, ein dünner Strom Sonnenflecken sind Störungen auf der
elektisch gelandener Teilchen, der von der Sonne Sonnenoberfläche. Diese Gruppe, die im März 1989
ausgeht und den Raum zwischen den Planeten auftrat, erzeugt Wochen lang heftige Eruptionen.
füllt. Der Sonnenwind drückt die glühenden Gase
von Kometen zurück und erzeugt so den Kometenschweif. Der Sonnenwind ist die Fortsetzung der
heißen äußeren Atmosphäre der Sonne, der Korona. Während einer Sonnenfinsternis ist die Korona
als milchiges Glühen rund um die verdunkelte Sonnenscheibe zu sehen. Die Photosphäre der Sonne
ist nur ungefähr 400 Kilometer dick, besteht aber aus einer wirbelnden, explosiven Masse heißer
Gase und kraftvollen Magnetfeldern. Dunkle, gesprenkelte Flecken, die sogennanten
Sonnenflecken, sind das vertrauteste Kennzeichen der Photosphäre. Sie sind Gebiete von kühlerem
Gas, die teilweise nurhalb so heiß sind wie die umliegenden Regionen. Die Anzahl der
Sonnenflecken steigt in einem regelmäßigen elfjährigen Zyklus und nimmt ab.
Je größer die Anzahl der Sonnenflecken ist, desto eher muss mit gewaltigen Vorgängen auf der
Sonne gerechnet werden. Sonnenflecken beinhalten starke Magnetfelder, die gewaltige Eruptionen
auslösen können. Diese Ausbrüche, Fackeln genannt, sind plötzliche Freisetzungen von gewaltigen
Energiemengen. Die Energie, die eine große Sonnenfackel in einer Stunde freisetzt, würde
ausreichen, um eine Großstadt 200 Millionen Jahre mit Energie zu versorgen. Der Ausstoß einer
großen Fackel enthält Röntgen- und UV-Strahlung, sichtbares Licht und Wellen subatomarer
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Teilchen. Diese können Satelliten zerstören, Radio- und TV- Signale unterbrechen und erzeugen ein
wunderschönes Himmelsleuchten, das Polarlicht. Polarlicht entsteht, wenn die sehr schnellen
Teilchen Atome in der Erdatmosphäre treffen und sie zum Glühen bringen. Bögen aus Gas steigen
hoch in die Photosphäre der Sonne auf und stoßen manchmal Material in die Korona aus. Sie
werden Protuberanzen genannt, wenn sie als helle Bögen am Rand der Sonne erscheinen oder
Filamente, wenn sie als kalte, dunkle Fäden auf der hellen Sonnenscheibe zu sehen sind. Eine
atomare Reaktion im Kern der Sonne, die Kernfusion, speist alle Sonnenaktivitäten mit Energie. In
diesem Prozess stoßen Kerne von Wasserstoffatomen zusammen, vereinigen sich, bilden einen
Heliumkern und setzen Energie frei. In jeder Sekunde verwandelt die Sonne 584 Millionen Tonnen
Wasserstoff in 580 Millionen Tonnen Helium. Bei ihrem jetzigen Energieausstoß reicht ihr
Wasserstoffvorrat für weitere fünf Milliarden Jahre.
Daten der Sonne
Der Durchmesser:
Masse:
Oberflächentemperatur:
Kerntemperatur:
Zusammensetzung:
Umdrehungszeit ( am Äquator):
1 392 000 km oder 109facher Erddurchmesser
333 000fache Erdmasse
5 700 °C
15 Millionen °C
70% Wasserstoff, 27% Helium
26 Tage, 21 Stunden
Quellennachweis:
http://members.magnet.at/puschning/Sonnensystem/Index.html
http://home.t-online.de/home/s.wenig/index1.htm
http://www.nmayer.de.cx
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Merkur
Der Geflügelte Bote
Merkur, der sonnennächste Planet:
Der Merkur, der der Sonne näher steht als die
Venus, trägt den Namen des römischen Götterboten.
Dies ist der richtige Name für ihn, denn er umkreist
die Sonne näher als jeder andere Planet in jeweils
88 Tagen. Von der Erde aus sieht man den Merkur
allenfalls schwach im Zwielicht. Die Astronomen
gingen früher davon aus, dass der Merkur für die
Drehung um seine Achse ebensoviel Zeit braucht
wie für die Umkreisung der Sonne. Man nahm also
an, dass der Merkurtag so lang war wie das 88tägige
Merkurjahr.
1965
zeigten
reflektierende
Radarstrahlen, dass sich der Planet in Wirklichkeit
alle 58,6 Tage einmal um die eigene Achse dreht.
Nach Pluto verfügt der Merkur über die am
stärksten exzentrische Bahn, das heißt, seine
Entfernung von der Sonne schwankt am zeitstärksten. Er nähert sich der Sonne bis auf 47 Millionen
Kilometer. Bei größter Nähe kann seine Tagestemperatur 450°C erreichen. Der Merkur zieht sich
dann bis in eine Entfernung von 70 Millionen Kilometern zurück. In größter Sonnennähe, wenn sich
der Merkur am schnellsten bewegt, ist seine Umlaufgeschwindigkeit höher als seine
Drehgeschwindigkeit. Daher würden Astronauten an gewissen Stellen auf dem Planeten jeden
Merkurtag zwei Sonnenaufgänge und Sonnenuntergänge erleben. 1974 und 1975 kam die
amerikanische Sonde Mariner 10 dem Planeten dreimal sehr nahe. Sie fotografierte die Hälfte der
Planetenoberfläche und entdeckte eine schwache Atmosphäre aus Gaspartikeln der Sonne, die der
Merkur eingefangen hat. Der Merkur ähnelt stark dem Mond - eine von Kratern übersäte
Oberfläche mit einigen flachen Gebieten, die durch urzeitige Lavafluten entstanden. Abgesehen von
wenigen neuen Kratern ist die unebene Merkuroberfläche seit Ewigkeiten unverändert.
Der Merkur in Zahlen:
Durchmesser:
Masse:
Durchschnittliche
Oberflächentemperatur:
Atmosphäre:
Umlaufbahn:
Tageslänge:
Entfernung zur Sonne:
Trabanten:
4.878 km oder 38% des
Erddurchmessers
3,30·1023 kg
171°C
Extrem dünn, enthält Helium
und Wasserstoff
57.910.000 km (0,38 AE) oberhalb der Sonne
58 Tage, 15 Stunden, 30 Minuten
0,39 AE
Keine
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Hohe Berge liegen rings um das Caloris-Becken auf
dem Merkur. Mit einem Durchmesser von ca. 1300
Kilometern entstand es, als ein Kleiner Asteroid den
Merkur traf.
Merkur ist der nächste Planet zur Sonne und der
achtgrößte. Merkur ist zwar im Durchmesser kleiner
als Ganymed und Titan, dafür aber massiver.
In der Römischen Mythologie ist Merkur Gott des
Handels, der Reisenden und der Diebe und damit das
römische Pendant zum griechischen Gott Hermes,
dem Götterboten. Der Planet erhielt wahrscheinlich
seinen Namen, weil er sich so schnell über den
Himmel bewegt.
Merkur ist bekannt seit den Zeiten der Sumerer (drittes Jahrtausend vor Christus). Die Griechen
gaben ihm zwei Namen: Apollo wegen seiner Erscheinung als Morgenstern und Hermes als
Abendstern. Die griechischen Astronomen wussten, wie auch immer, dass sich die beiden Namen
auf denselben Körper bezogen. Heraklit glaubte sogar, dass Merkur und Venus die Sonne
umkreisen, nicht die Erde.
Merkur wurde von nur einer Sonde besucht, Mariner 10. Sie flog in den Jahren 1973 und 1974
dreimal vorbei. Lediglich 45% der Oberfläche wurden vermessen (und, unglücklicherweise, er ist
zu nahe an der Sonne, um sicher von HST aufgenommen zu werden).
Die Umlaufbahn von Merkur ist sehr exzentrisch; am Perihel sind es nur 46 Millionen km bis zur
Sonne, allerdings am Aphel 70 Millionen. Der Perihel der Umlaufbahn kreist um die Sonne mit
einer sehr geringen Geschwindigkeit. Die Astronomen des 19. Jahrhunderts machten sorgfältige
Beobachtungen über die Parameter der Merkurbahn, konnten aber diese nicht mit der Newtonschen
Mechanik hinreichend erklären. Die winzigen Abweichungen zwischen den beobachteten und
vorhergesagten Werten war ein kleines, aber nagendes Problem für mehrere Jahrzehnte. Man
dachte, dass ein anderer Planet (manchmal als Vulcan bezeichnet) in der Nähe von Merkurs
Umlaufbahn für diese Abweichungen verantwortlich sein könnte. Die richtige Antwort stellte sich
als viel dramatischer heraus: Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie! Ihre korrekte Vorhersage der
Bewegungen von Merkur war ein wichtiger Faktor für die frühe Akzeptanz
dieser Theorie.
Bis 1962 wurde angenommen, dass ein "Tag" auf Merkur und ein "Jahr"
genauso lang ist, so dass dieselbe Seite zur Sonne zeigt, wie der Mond zur
Erde zeigt. Durch Doppler-Radar-Beobachtungen wurde 1965 dies als falsch
bewiesen. Heute wissen wir, dass Merkur dreimal in zwei Jahren rotiert.
Merkur ist der einzige Körper im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er
eine orbitale/rotationale Resonanz mit einem anderen als einem 1:1Verhältnis besitzt.
Diese Tatsache und die hohe Exzentrik von Merkurs Umlaufbahn hätte sehr
seltsame Auswirkungen auf einen Beobachter auf Merkurs Oberfläche. Auf manchen Längengraden
würde dieser Beobachter die Sonne aufgehen sehen, die anschließend nach und nach zunimmt,
während sie langsam ihrem Zenith entgegensteuert. An diesem Punkt würde die Sonne stoppen,
sich kurz gegenläufig bewegen und wieder anhalten, bevor sie ihren Weg zum Horizont fortsetzt,
auf dem sie wieder nach und nach an Größe zu verlieren scheint. Dabei würden die ganze Zeit die
Sterne dreimal so schnell über den Himmel ziehen. Beobachter auf anderen Punkten der
Merkuroberfläche würden ein anderes, aber entsprechend bizarres Schauspiel wahrnehmen.
Die Temperaturabweichungen auf Merkur sind die extremsten im ganzen Sonnensystem; sie
reichen von 90 bis 700 K. Die Temperatur auf der Venus ist etwas höher, aber sehr stabil.
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Merkur ist in mancher Hinsicht dem Mond ganz ähnlich: die Oberfläche ist stark verkratert und sehr
alt; sie besitzt keinen plattentektonischen Aufbau. Auf der anderen Seite ist Merkur wesentlich
dichter als der Mond (5,43im Vergleich zu 3,34). Merkur ist der zweitdichteste größere Körper im
Sonnensystem, nach der Erde. Tatsächlich ist die Dichte der Erde teilweise auf Kompression wegen
der Gravitation zurückzuführen; wäre dem nicht so, hätte Merkur eine höhere Dichte als die Erde.
Dies weist darauf hin, dass der dichte Eisenkern Merkurs größer ist als der der Erde,
möglicherweise umfasst er einen Großteil des Planeten. Dementsprechend hat Merkur relativ dünne
Mantel und Kruste aus Silikaten.
Merkurs Inneres wird von einem großen Eisenkern beherrscht, dessen Radius zwischen 1.800 und
1.900 km beträgt. Die äußere Hülle aus Silikaten (ähnlich zu Mantel und Kruste der Erde) ist
lediglich 500 bis 600 km dick. Schließlich ist möglicherweise ein Teil des Kern geschmolzen.
Merkur besitzt tatsächlich eine sehr dünne Atmosphäre, bestehend aus Atomen, die vom
Sonnenwind aus der Oberfläche herausgeschlagen wurden. Wegen Merkurs Hitze entweichen diese
Atome zügig in den Weltraum. Auf diese Weise wird, im Gegensatz zu Erde und Venus, deren
Atmosphären stabil sind, bei Merkur die Atmosphäre ständig aufgefüllt.
Die Oberfläche von Merkur zeigt gewaltige Steilhänge, manche bis zu Hunderten von Kilometern
lang und an die drei Kilometer hoch. Manche schneiden derart durch die Ringe von Kratern und
anderen Merkmalen, dass sie darauf hindeuten, dass sie durch Verdichtung entstanden sind. Man
glaubt, dass die Oberfläche von Merkur um ungefähr 0,1% geschrumpft ist (oder sich der Radius
des Planeten um in etwa 1 km verkleinert hat).
Eins der größten Merkmale auf der Merkuroberfläche ist das
Caloris-Becken, es hat einen Durchmesser von circa 1.300
km. Man denkt, dass es den großen Becken (Meeren) auf dem
Mond ganz ähnlich ist. Wie die Mondbecken wurde es
möglicherweise durch einen großen Einschlag in der
Frühgeschichte des Sonnensystems verursacht. Dieser
Einschlag trägt möglicherweise auch die Verantwortung für
das ungleichmäßige Terrain auf der exakt gegenüberliegenden
Seite des Planeten. Zusätzlich zu den schwer verkraterten
Regionen besitzt Merkur auch relativ glatte Ebenen. Manche
davon mögen auf frühere vulkanische Aktivitäten
zurückzuführen sein, aber manche könnten auch das Resultat
von Ablagerungen von Materialien sein, die von den
Kratereinschlägen ausgeworfen wurden.
Eine Re-Analyse der Daten der Mariner lieferte vorläufige Hinweise auf kürzlichen Vulkanismus
auf Merkur. Es werden aber weitere Daten benötigt, um dies sicherzustellen.
Überraschenderweise zeigten Radarbeobachtungen von Merkurs Nordpol (eine Region, die von
Mariner 10 nicht vermessen wurde) Beweise für Wassereis in den geschützten Schatten mancher
Krater.
Merkur besitzt ein kleines Magnetfeld, dessen Stärke ungefähr 1% dessen der Erde beträgt.
Merkur hat keinen bekannten Satelliten.
Merkur ist häufig mit Feldstecher oder bloßem Auge sichtbar, aber er ist immer sehr nahe an der
Sonne und daher im Zwielicht schwer auszumachen. Mike Harveys planet finder charts zeigen die
gegenwärtige Position von Merkur (und die anderer Planeten) am Himmel. Detailliertere und
gewöhnlichere Karten lassen sich mit einem Planetarium Programm wie Starry Night erstellen.
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Offene Punkte
-
-
-
-
Merkurs Dichte (5,43 ) ist fast so hoch wie die der Erde.
In den meisten anderen Punkten scheint er dem Mond
wesentlich ähnlicher zu sein. Hat er seine leichten Felsen
durch einen frühen katastrophalen Einschlag verloren?
Es wurden in spektroskopischen Untersuchungen der
Merkuroberfläche keine Spuren von Eisen entdeckt. Das
ist ausgesprochen seltsam in Hinsicht auf seinen
vermutlich großen Eisenkern. Ist Merkur vollständiger
unterteilt als die anderen terrestrischen Planeten?
Welche Prozesse schufen Merkurs flache Ebenen?
Gibt es auf der anderen Hälfte der Oberfläche noch
Überraschungen, die wir noch nicht entdeckt haben?
Radarbilder mit niedriger Auflösung, die von der Erde aus
aufgenommen wurden, zeigten keine Überraschungen,
aber man kann ja nicht wissen.
Kürzlich sind die Vorhaben für zwei neue
Merkurmissionen soweit gediehen, dass sie 1999
abfliegen. Mehrere andere Vorhaben wurden aus
Kostengründen abgesagt.
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Venus
Der zweite Planet des Sonnensystems die Venus, die nach der römischen Liebesgöttin Venus
benannt ist, ist das hellste Objekt im Himmel außer Sonne und Mond. Sie ist oft nur mehrere
Stunden nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang zu sehen, deswegen wird sie "Morgen-"
bzw. "Abendstern" genannt. Die Oberfläche wurde von sowjetischen und amerikanischen
Raumsonden mit Radar untersucht. Bei der Beobachtung mit einem kleinen Teleskop zeigt die
Venus ähnliche Phasen wie der Mond. Die Betrachtung mit stärkeren Instrumenten ermöglicht
einen Blick in die dichte Wolkendecke, die den Planeten umhüllt.
Daten:
Sonnenabstand:
mittel 108,2 Mio. km,
maximal 109 Mio. km,
minimal 107,4 Mio. Km
Umlaufzeit:
224,701 Tage
Rotationsperiode: 243,16 Tage
Achsenneigung: 178°
Durchmesser:
Masse:
Dichte:
Entweichungsgeschw.:
Mittlere Oberflächentemp.:
12.104 km
4,87·1021 t
5,25 g/cm³
10,36 km/s
Tag: 480°C,
Nacht: -33°C
Oberfläche
1975 landete die sowjetische Raumsonde Venus 9 auf dem Planeten und funkte die ersten Fotos von
der Oberfläche zur Erde. Sie ist felsig, wüstenähnlich und weist nur wenige Erhebungen auf. Aus
allen bekannten Messungen und Daten kann man folgern, dass es auf der Venus kein organisches
Leben gibt. Landungen und Aufenthalt von Menschen auf diesem Planeten wäre selbst für kurze
Zeit nur unter ungeheurem technischem Aufwand möglich.
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Die Erde
Die Erde auf der wir leben, ist ein riesiger Gesteinsball. Weniger als ein Drittel der Erdoberfläche
ist von Landmassen, mehr als zwei Drittel von den Ozeanen bedeckt.
Wasser ist eine der Hauptsubstanzen, die das Leben auf der Erde ermöglichen. Die andere ist die
unseren Planeten umgebende Luftschicht. Die sogenannte Atmosphäre besteht aus einem Gemisch
verschiedener Gase.
Sämtliche Lebewesen, ob Tiere oder Pflanzen, benötigen zum Leben eines dieser Gase, den
Sauerstoff. Sauerstoff macht etwa 21 Prozent der Luft aus. Der Rest ist zum größten Teil Stickstoff.
Ein weiterer wichtiger Bestandteil der Luft ist das Kohlenstoffdioxid. Kohlenstoffdioxid wird von
den Pflanzen zur Erzeugung von Nährstoffen benötigt. Sie verbinden es mit dem durch die Wurzeln
aufgenommenen Wasser zu Zucker. Dieser Prozess kann jedoch nur bei Tageslicht stattfinden, da
zu seiner Ingangsetzung Sonnenenergie erforderlich ist. Daher nennt man die Erzeugung
energiereicher Kohlenhydrate durch die Pflanzen Photosynthese (d. h. "Zusammensetzen unter
Mitwirkung von Licht"). Tatsächlich hängt alles Leben auf der Erde von der Photosynthese ab.
Die Sonnenenergie ist aber auch von anderer Bedeutung. Sie sorgt auf der Erde auch für
Temperaturen, bei denen eine große Vielfalt an Lebewesen gedeihen und sich vermehren kann.
Ohne die Wärme der Sonne wäre die Erde ein kalter und toter Planet.
Für die Temperaturen auf der Erde spielt auch die Atmosphäre eine wichtige Rolle. Sie fungiert als
Isolierschicht, die verhindert, dass die sonnengewärmte Erde bei Nacht zu stark abkühlt.
Verglichen mit der Größe der Erdkugel ist die sie umgebende Gashülle extrem dünn. Sie ist z. B.
dünner als die Schale einer Orange. Die Erdatmosphäre hat nicht in jeder Höhe die gleichen
Eigenschaften. Aufgrund ihres Gewichts ist sie auf Meereshöhe am dichtesten. Mit zunehmender
Höhe nimmt die Dichte ab, d. h. die Atmosphäre wird dünner.
Auf Meereshöhe übt das Gewicht der auf einen Quadratzentimeter Oberfläche lastenden Luft einen
Druck von ca. einem Kilogramm aus. Man spricht in diesem Zusammenhang auch vom
Atmosphärendruck. In der Meteorologie misst man den Druck in der Einheit Millibar. Der Druck
auf Meereshöhe liegt im Durchschnitt bei etwa 1.000 Millibar.
Je weiter man sich vom Meeresspiegel entfernt, desto dünner wird die Luft, das heißt, der
Atmosphärendruck fällt. Auf der Höhe des Mount Everest (fast 9 km hoch) ist die Luft so dünn,
dass das Atmen kaum noch möglich ist. Man nähert sich hier dem oberen Rand der als Troposphäre
bezeichneten Schicht der Erdatmosphäre.
Auf der doppelten Höhe, auf der z. B. das Überschallflugzeug Concorde fliegt, befindet man sich
bereits in der nächsten Schicht, der sogenannten Stratosphäre. Hier ist der Druck so niedrig, dass wäre man ihm ausgesetzt - das Blut kochen würde.
Die Stratosphäre enthält die Ozonschicht. Ozon ist eine bestimmte Form des Sauerstoffs, die in
ihren Molekülen drei Protonen anstelle der gewöhnlich zwei aufweist. Die Ozonschicht spielt für
das Leben auf der Erde eine wichtige Rolle, da sie aus dem Sonnenlicht einen Großteil der
schädlichen Ultraviolettstrahlung herausfiltert. Diese UV-Strahlen sind z. B. für den Sonnenbrand
verantwortlich. Ohne die Ozonschicht hätte die UV-Strahlung eine verheerende Wirkung auf das
Tier- und Pflanzenleben. Deshalb ist der beobachtete Ozonabbau
aufgrund von
Umweltverschmutzungen so besorgniserregend.
Die Stratosphäre endet bei ca. 50 km. Die darüber noch enthaltene Luft besteht nicht aus
gewöhnlichen Molekülen, sondern aus geladenen Teilchen oder Ionen. Diese Schicht der
Atmosphäre nennt man deshalb auch die Ionosphäre.
Die Ionosphäre enthält Funkwellen und ist daher für die interkontinentale Funkübertragung von
Bedeutung.
In 250 km Höhe ist kaum noch Luft vorhanden, und man befindet sich praktisch im Weltraum. In
dieser Höhe können Satelliten die Erde umkreisen, ohne spürbarem Luftwiderstand ausgesetzt zu
sein, was es ihnen erlaubt, ihre Geschwindigkeit beizubehalten und auf der Umlaufbahn zu bleiben.
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Fakten
Erdoberfläche:
510 Millionen km²
Landfläche:
149 Millionen km²
Wasserflächen:
361 Millionen km²
Volumen:
1.083.230 Millionen km³
Masse:
5974 Trillionen t
Durchmesser am Äquator:
12756 km
Größte Landerhebung:
8848 m (Mount Everest)
Größte Ozeantiefe:
11035 m (Marianengraben)
Temperatur im Erdkern:
ca. 3500°C
Druck im Erdkern:
360 Gigapascal
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Der Mars
Mittlerer Abstand zur Sonne:
Umlaufzeit um die Sonne:
Rotationszeit am Äquator:
Durchmesser am Äquator:
Bahnneigung:
Temperatur:
Monde:
227.900.000 km
687 Erdentage
24,62 Erdenstunden
6.794 km
1,9°
-120 °C bis 0 °C
2 kleine (Phobos und Deimos)
Der Mars ist der zweite erdähnlichste Planet unseres
Sonnensystems. Bis heute wurde er hauptsächlich
von unbemannten Raumfähren (Viking, Pathfinder
usw.) erforscht. Mit seinem Durchmesser von 6.794
km ist er nur halb so groß wie die Erde, aber die
Rotationszeit ist mit 24,62 Stunden dem Erdentag
sehr ähnlich.
Seine Oberfläche besteht aus Eisenoxyd-haltigem
Gestein, welche seine rote Färbung erklärt. Auch
seine dünne Atmosphäre enthält roten Staub aus
dem gleichen Material.
Wirbelstürme von bis zu 500 km/h zerstörten die
russischen Marssonden „Mars 2 und 3“. Die
Marssonde „Mariner 9“ wurde so programmiert,
dass sie einige Warteschleifen zog, damit ihr nicht
das gleiche Schicksal wiederfährt wie den zwei
russischen Marssonden.
Täler, Canyons, und ausgetrocknete Flussbetten weisen darauf hin, dass es schon einmal Wasser auf
dem Mars gegeben haben muss. Deshalb glaubt man, dass es auf dem Mars einmal Leben gegeben
hat. Im Jahre1996 wurde nämlich ein kartoffelgroßer Meteorit gefunden, welcher Fossilien von
Bakterien enthielt. Dieser Meteorit ist allerdings nur ein Indiz, da seine Herkunft noch nicht geklärt
ist.
Außerdem besitzt der Mars 2 sehr kleine Monde, Phobos und Deimos. Sie haben einen
Durchmesser von 15 bzw. 27 km und haben eine längliche Form. Es gibt
Vermutungen, dass diese Gesteinsbrocken aus dem nahen Asteroidengürtel
stammen
Die Oberfläche des Mars:
Links im Bild einer der
sogenannten Marskanäle,
rechts der Schlot eines
Vulkans.
Eine Marshalbkugel ist von
Meteoriteneinschlägen
übersät, auf der anderen
Hälfte sind kaum Krater zu
sehen.
Quellen: Text: www.learnabout.de
Die Viking-2-Sonde
liefert hervorragende
Bilder
der
Marsoberfläche.
Bilder: Folien vom Planetarium
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JUPITER
„König der Planeten“
Die wichtigsten Daten des JUPITERS
-
Äquatordurchmesser:
142.796 km
-
Poldurchmesser:
135.516 km
-
Masse:
1,9 Quadrillionen Tonnen (= ca. 300 Erdmassen)
-
Rotationsdauer am Äquator:
0,41Tag (knapp 10 Stunden)
-
Mittlere Entfernung von der Sonne:
778.400.000 km
-
Dauer eines Umlaufs um die Sonne:
11,862 Jahre
-
Anzahl der entdeckten Monde:
16
Der Jupiter ist der größte Planet des Sonnensystems
und übertrifft mit seiner Masse alle anderen
Planeten. Er ist ein Gasriese dessen Atmosphäre zu
85% aus Wasserstoff, zu 14% aus Helium und zu
1% aus Methan, Ammoniak und anderen Elementen
besteht. Die Temperatur an der Wolkenoberfläche
beträgt -145° Celsius, d.h. dass in dieser
Atmosphäre kein Leben, wie wir es kennen,
denkbar ist.
Betrachtet man den Jupiter genauer, so erkennt man,
dass er von vielen dunklen Ringen überzogen ist,
die parallel zum Äquator verlaufen. Außerdem sieht
man vereinzelt Flecken auf seiner Oberfläche, der
größte, der große Rote Fleck, der aussieht wie ein menschliches Auge ( siehe Bild 1 untere Hälfte )
ist ein gewaltiger Wirbelsturm, der einen
(www.geocities.com/~dienchoy/jupi.html/)
Durchmesser von 40.000 km besitzt. Stürmisches
Wetter ist ganz typisch für diesen Planeten. Schon 1610 entdeckte Galileo Galilei die ersten vier
Monde des Jupiters, die nach den Geliebten Io, Europa, Ganymed und Kallisto des griechischen
Gottes Zeus benannt wurden. Mittlerweile hat man entdeckt, dass er von mindestens 16 großen
Monden und einem Ringsystem von Kleintrabanten umkreist wird. Der innerste Mond Io besitzt
aktive Vulkane, der Mond Europa ist von Eismassen überzogen, Ganymed und Kallisto sind
dagegen staubbedeckte Eiskugeln.
Durch seine schnelle Rotation, sie beträgt 9 Stunden und 50 Minuten, ist der Jupiter an den Polen
stark abgeplattet (siehe Bild 2 www.stud.uni-wuppertal.de/~xa0005/Jupiter.HTM ):
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Geographische Darstellung des Jupiters
Erklärung der Beschriftung:
SPR
SPB
SAZ
SAB
STeB
STrZ
GRF
SEBs
SEBn
Ezs
EB
Ezn
NEB
NTrZ
NTeZ
NTeB
NAZ
NAB
NPB
NPR
Querschnitt des Jupiters
Vergleich: Jupiter-Erde
Weitere Quellen:
www.home.t-online.de/home/weidenthal/jupiter.htm
www.wiesbaden-online.de/old/news/jupiter.html
www.wfs.be.schule.de/Potw/98_22/POTW.html
Südliche Polarregion
Südliches Polarband
Südliche arktische Zone
Südliches arktische Band
Südlich gemäßigtes Band
Südliche tropische Zone
Großer Roter Fleck
Südliches Äquatorialband
Südlicher Teil
Äquatorialband nördlicher Teil
Äquatorzone südlich
Äquatorialband
Äquatorzone nördlich
Nördliches Äquatorialband
Nördliche tropische Zone
Nördlich gemäßigte Zone
Nördlich gemäßigtes Band
Nördliche arktische Zone
Nördlich arktisches Band
Nördliches Polarband
Nördliche Polarregion
Der Verlauf des größten Wirbelsturms
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Der Saturn
Der Saturn entstand durch Kontraktion einer Gaswolke vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Er ist der 2.
größte Planet unseres Sonnensystems. Er besteht aus einem festen Kern, der Gesteine und Metalle
enthält, und einer Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium Methan und Ammoniak. Auf der
Oberfläche wirbeln Stürme mit einer Geschwindigkeit von mehr als 1000 km/h. Außerdem
umgeben ihn die Saturnringe. Die ca. 1000 Einzelringe bestehen aus Eis- und Gesteinsbrocken.
Zudem hat er mehr als 20 Monde, zu welchen die Monde Japetus, Mimas, Rhea, Enceladus, Tethys,
Phoebe, Dione, Hyperion und der Hellste der Titan zählen.
Im August 1979 übermittelte Pioneer II diese Aufnahme des ringgeschmückten Saturns.
Am Äquator hat er einen Durchmesser von 120.870 km und an den Polen einen Durchmesser von
108.60 km. Um sich einmal um die eigene Achse zu drehen, benötigt er etwas mehr als 10 Stunden
und 13 Minuten. Durch seine Entfernung von 1,427 Milliarden km von der Sonne, braucht er eine
Zeit von 29 Jahren, 167 Tagen, 21 Stunden und 36 Minuten, um sich einmal um die Sonne zu
drehen.
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Uranus
Der Uranus ist der von der Sonne aus 7. Planet des Sonnensystems. Die mittlere Entfernung
zur Sonne beträgt 2,88 Mrd. km. Trotzdem ist er bei günstigen Bedingungen schon mit bloßem
Auge sichtbar. Dennoch wurde der drittgrößte Planet unseres Sonnensystems erst mit Hilfe des
Fernrohrs am 13. 3. 1781 von F. W. Herschel als solcher identifiziert. Mit seinem
Äquatordurchmesser von 51.120 km ist er etwa viermal so groß wie die Erde. Der Uranus umkreist
die Sonne in 84 Erdjahren. Die Farbe des aus Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff, Silizium und
Eisen bestehenden Planeten ist blau. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass er wahrscheinlich
über einem etwa erdgroßen Kern aus Gestein eine dicke Schicht aus flüssigem Wasser, Ammoniak
und Methan besitzt. Es ist aber auch möglich, dass es keine deutlich getrennten Schichten gibt. Die
Atmosphäre des Uranus besteht aus Helium und Wasserstoff. Die Temperatur des von sieben
Monden umkreisten Planeten beträgt, wegen der nur etwa 0,27-prozentigen Intensität des
Sonnenlichts gegenüber der Erde, etwa –200°C. Die größten Monde des Uranus sind in der
Reihenfolge der zunehmenden Planetenferne die Mirinda, der Ariel, der Umbriel, die Titania und
der Oberon mit Durchmessern zwischen 484 km und 1610 km. Viele neue Erkenntnisse über den
Uranus lieferte die Raumsonde Voyager 2, die sich im Januar 1986 den oberen Schichten bis auf
81.000 km genähert hatte.
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Der Neptun
Neptun ist ein Gasplanet, der wie ein großer
blaugrüner Ball am Himmel aussieht. Neptun
hat Winde in seiner Atmosphäre, die mit mehr
als 2000 km/h wehen! Dieser Planet hat große
dunkle Flecken auf seiner Oberfläche, von
denen Astronomen glauben, dass es sich um
Stürme handelt. Neptun ist von zwei dicken und
zwei schmalen Ringen umgeben. Außerdem hat
Neptun acht Monde. Vier dieser Monde
umkreisen Neptun innerhalb seiner Ringe. Einer
seiner Monde, Triton, umkreist den Planeten
anders herum als die anderen sieben Monde.
Wegen der ungewöhnlich stark elliptischen
Form von Plutos Umlaufbahn ist Neptun alle
248 Jahre für einen Zeitraum von 20 Jahre der
am weitesten von der Sonne entfernte Planet.
Wichtige Daten Neptuns
Entfernung von der Sonne
Dauer eines Umlaufs um die Sonne
Dauer einer Umdrehung um die eigene Achse
Äquatordurchmesser
Gravitations-Anziehung
Natürliche Satelliten
4,501 Milliarden km
164,79 irdische Jahre
16,11 Stunden
49528 km
1,2 mal so stark wie auf der Erde
8
Die Fotos zeigen die auf dem Neptun
vorkommenden schwarzen Flecken, von
denen die Astronomen glauben, dass es
sich um Wirbelstürme handelt.
Die blaue Farbe des Neptuns lässt sich dadurch erklären, dass das Licht in der Athmosphäre des
Neptuns mit dem Helium, das sich in der Athmosphäre befindet, reagiert und so diese blaue Farbe
durch chemische Reaktion entsteht.
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Neptuns Ringe und Monde
Der Neptun besitzt 8 Monde, 7 kleine und Triton
Abstand
Monde
--------Naiad
Thalassa
Despina
Galatea
Larissa
proteus
Triton
Nereid
Radius
Masse
(000 km)
(km)
(kg)
-------- ------ ------48
29
?
50
40
?
53
74
?
62
79
?
74
69
?
118
209
?
355
1350 2.14e22
5509
170
?
Entdecker
---------Voyager 2
Voyager 2
Voyager 2
Voyager 2
Voyager 2
Voyager 2
Lassell
Kuiper
Datum
----1989
1989
1989
1989
1989
1989
1846
1949
Neptuns Ringe
Ring
------Diffuse
Inner
Plateau
Main
Abstand
(km)
-------41900
53200
53200
62930
Durchmesser
(km)
aka
----------15
1989N3R,
15
1989N2R,
5800
1989N4R,
< 50
1989N1R,
Galle
LeVerrier
Lassell, Arago
Adams
(Die Angegebenen Abstände sind von der Mitte des Neptuns aus gemessen )
Nun noch ein paar Bilder des Neptun
Neptun von der Erde aus
Der Mond Triton von
der Sicht der Erde
Atmosphäre des Neptun
Einer der Ringe Neptuns
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Pluto
Pluto ist der Planet, der in unserem Sonnensystem am weitesten von der Sonne entfernt ist. Seine
Entfernung beträgt 5900 Mio. km. Wenn die Erde die Masse 1 hätte, so würde Pluto die Masse 0,18
besitzen. Pluto ist 1993 von Herrn Tombaugh entdeckt worden.
Die Bahnbewegung des Pluto dokumentiert sich, in diesen beiden Aufnahmen, im Abstand von
einem Tag.
Die Rotationszeit Plutos um seine eigene Achse beträgt 6 Tage 9 Stunden und die mittlere
Oberflächentemperatur liegt bei -230°C. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Pluto 248,5
Jahre. Der ohnehin schon kleine Planet besitzt auch noch einen Mond namens Charon.
Plutos seltsame Bahn, seine unscheinbare Größe, seine
Zusammensetzung und die Tatsache, dass er überhaupt
ganz anders ist als alle anderen Planeten, stellt die
Astronomen vor ein Rätsel.
Einige sind wie Brian Marsden der Ansicht, man solle
Pluto aus der Liste der Planeten streichen und als großen
Asteroiden mit Mond oder als langsam verdampfenden
Kometen ansehen.
Damit käme man seinem Ursprung womöglich sogar
näher, aber es hilft alles nichts: Auch dann bleibt Pluto
ein Rätsel.
Pluto mit seinem Mond Charon (unten)
Aus optischen Beobachtungen weiß man, dass Pluto eine
Methanatmosphäre besitzt. Laurence Trafton von der Universität Texas vermutet auch etwas Argon,
denn das würde verhindern, dass Methan aus dem schwachen Schwerfeld des kleinen Planeten
entweicht.
An Plutos Oberfläche herrschen Temperaturen um 42 Kelvin (-231°C), was unter der
Schmelztemperatur von Methan liegt. Pluto oder zumindest seine Oberfläche besteht also
vermutlich aus einer Mischung aus festem Methan und anderem Eis.
Das Sonnensystem – Ein Projekt der Klasse 9 a I der Realschule Vöhringen – 5/2000 – Seite 20
Projektbeschreibung
Im Rahmen des Unterrichts im Fach Physik sammelten die Schüler der Klasse 9 a I der staatlichen
Realschule Vöhringen nach einer kurzen Vorbesprechung zuhause Informationen zu den einzelnen
Teilgebieten des Projektthemas. Nach 5 Tagen erstellten sie dann in zwei Unterrichtsstunden am
Computer die einzelnen Seiten. Als Präsentationsprogramm wurde von fast allen Schülern Word97
gewählt. Nach Beendigung dieses kleinen Projekts wurden die einzelnen Seiten von der leitenden
Lehrkraft zu einer gesamten Einheit im Word-Format zusammengestellt.
Die Beteiligten
Das Sonnensystem
Die Sonne
Merkur
Venus
Erde
Mars
Jupiter
Saturn
Uranus
Neptun
Pluto
C. Weisenberger
F. Aschmer
B. Birk
T. Christofzik
M. Häfer
B. Heinrich
R. Fernando
C. Liebig
C. Michaelis
D. Rössner
D. Weinbuch
Leitung
P. Hausladen
A. Zähnle
P. Herold
C. Hepner
M. Junginger
D. Heinrich
B. Klein
M. Knuplesch
B. Stefan
S. Nöldner
S. Seidel
M. Yapici
Vöhringen, Mai 2000