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Planeten, Kometen, Meteoriten Fachdidaktikseminar Physik Sommersemester 1995 Vortrag von Arntraud Bacher und Cornelia Lederle Institut für Theoretische Physik, Innsbruck 4. Mai 1995 Unser Planetenmodell: (von oben nach unten, von rechts nach links) Merkur, Venus, Erde mit Mond, Mars, Jupiter, Saturn, Neptun, Uranus, Pluto INHALTSVERZEICHNIS 2 Inhaltsverzeichnis Einleitung 3 1 Unser Sonnensystem im Überblick 4 1.1 Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2 Bahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Die erdähnlichen Planeten 2.1 2.2 8 Die heißen Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.1 Merkur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.2 Venus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Die Wasserplaneten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.1 Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.2.2 Mars . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3 Der Planetoidengürtel 18 4 Die Riesenplaneten 18 4.1 Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 4.2 Saturn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 5 Die kalten Planeten 21 5.1 Uranus, Neptun . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 5.2 Pluto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 6 Planet X: Der zehnte Planet 23 7 Meteoriten 23 8 Kometen 26 9 Die Namen der Planeten 28 Bildnachweis 30 Literatur 30 EINLEITUNG 3 Einleitung Die Einordnung des Themas in den Lehrplan ist nicht eindeutig möglich, da es niemals ausdrücklich aufgeführt wird. Am besten paßt dieses Thema in den Stoff der 6. Klasse (Oberstufe), wo es übrigens auch im Schulbuch zu finden ist. Wir haben es daher mit zirka 15- bis 16jährigen zu tun. Eine andere Möglichkeit dieses Thema zu behandeln, bietet sich im Rahmen einer Wahlpflichtfachgruppe, falls diese interessiert ist. An solcher Stelle kann das Thema auch bedeutend weiter ausgerollt werden als im Regelunterricht. Wir, die Vortragenden, haben uns bemüht, eine reiche Auswahl an Impulsen und interessanten Aspekten in dieses Referat einzubringen. Wir wollen keineswegs behaupten, daß all dies in zwei oder auch vier Schulstunden aufzeigbar wäre. Es soll vielmehr eine Sammlung sein, aus der je nach vorhandener Zeit, Interessens- und Wissensstand der Klasse weiter ausgewählt werden muß. Die Voraussetzungen, die wir im weiteren als gegeben ansehen möchten, sind: • kinetische Energie • potentielle Energie (Newton) • Energieerhaltung • Kapitel Wandel des Weltbildes“ ” • Keplergesetze und • Gravitationsgesetz von Newton 1 UNSER SONNENSYSTEM IM ÜBERBLICK 1 Unser Sonnensystem im Überblick 1.1 4 (Einstiegsmotivation) Planeten Jeder hat in sternenklaren Nächten wohl schon den Himmel betrachtet. Der eine oder andere versteht es sogar, einzelne Sterne, vielleicht sogar Planeten am Himmel zu finden und zu benennen. Als Einstiegsmotivation und erstes Abtasten des vorhandenen Wissens und Interesses wollen wir vorschlagen, daß wir die Schüler die Namen der Planeten den richtigen Planetenmodellen zuordnen lassen. Wir erwarten dabei nicht, daß alle Planetennamen vollständig richtig zugeordnet werden. Für den Rest muß eben der Lehrer helfend eingreifen. In unserem Fall waren es Planetenmodelle aus Styropor im Größenverhältnis von zirka 1 : 4, 5 · 108 . Dieses Zuordnen kann als Gruppen- oder Partnerarbeit, als Quiz oder auch einfach als Zusammenarbeit der ganzen Klasse durchgeführt werden. Es ist dabei auf die Voraussetzungen (bezüglich des Arbeitsstils) in der jeweiligen Klasse zu achten. Daran kann auch gleich eine Raterunde angeschlossen werden, und zwar zu der Frage: Was wäre wohl der entsprechende Sonnendurchmesser?“ In unserem Fall waren dies drei ” Meter. Im folgenden haben wir eine Tabelle eingefügt, in der alle wichtigen Daten für unser Modell berechnet wurden. Selbst uns wurde dadurch vieles erst richtig bewußt, so zum Beispiel die verhältnismäßig große Masse des Jupiter. Faktor 4, 46 · 108 Sonne Merkur Venus Erde Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Mond Durchmesser 3m 1,05 cm 2,61 cm 2,75 cm 1,46 cm 30,78 cm 25,99 cm 10,95 cm 10,47 cm 0,47 cm 0,75 cm Masse mittlere Entfernung zur Sonne 19,9 t 3,3 g 124,8 m 48,8 g 233,1 m 59,9 g 322,4 m 6,4 g 491,2 m 19,02 kg 1,68 km 5,70 kg 3,08 km 0,87 kg 6,19 km 1,03 kg 9,69 km 0,13 g 12,72 km 0,74 g zur Erde: 82,80 cm 1 UNSER SONNENSYSTEM IM ÜBERBLICK 1.2 5 Bahnen Als nächstes wollen wir uns ein paar Gedanken über die Bahnen der Planeten machen. Dies bietet uns Gelegenheit zu einer jener Wiederholungen, die in der Schule doch immer wieder so notwendig sind. In diesem Fall bezieht die Wiederholung gleich mehrere, sogar recht unterschiedliche Gebiete mit ein, in erster Linie sind es die Themenbereiche Gravitation und Energieerhaltung. Die Keplerschen Gesetze und das Newtonsche Gravitationsgesetz haben die Schüler nach unserer Voraussetzung bereits kennengelernt. Eine der Hürden, die Newton bei der Aufstellung seiner Theorie überwinden mußte, war, zu beweisen, daß sich die allgemeine Form der Keplerschen Gesetze aus seiner Theorie herleiten läßt. Die genaue mathematische Herleitung ist natürlich zu schwierig für die Schule. Daher wollen wir uns auf das erste Keplersche Gesetz beschränken und machen für die Herleitung einen Umweg. 1. Keplersches Gesetz: Die Planeten bewegen sich auf Ellipsen, in deren Newtonsches Gravitationsgesetz: gemeinsamem Brennpunkt die Sonne steht. M ·m F =G· r2 Wir wollen uns also die aufgrund des Newtonschen Gravitationsgesetzes möglichen Bahnformen einmal ansehen: Dazu wollen wir als erstes die Kreisbahngeschwindigkeit herleiten; dies ist jene Geschwindigkeit, bei der ein Körper mit konstanter Geschwindigkeit um einen anderen kreist. (Dabei können wir auch gleich die erste kosmische Geschwindigkeit mitberechnen, das heißt jene Geschwindigkeit, mit der ein Satellit knapp über der Erdoberfläche kreisen könnte.) Dazu verwenden wir, daß die Kraft, die bei einem kreisenden Körper zum Mittelpunkt wirkt, in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit dargestellt werden kann; sie wird in Schulbüchern immer wieder als Zentripetalkraft bezeichnet, dieses Wort sollte aber nur dann weiter verwendet werden, wenn es mit der Formel zusammen eingeführt wurde. Außerdem ist bekannt, daß es nur die Gravitationskraft sein kann, die den Körper auf diese Bahn zwingt. Wir erhalten also die Beziehung: m1 · v12 m1 · M =G· r r2 1 UNSER SONNENSYSTEM IM ÜBERBLICK 6 s G·M r Setzen wir hierauf die entsprechenden Konstanten für die Kreisbahngeschwindigkeit ein, Durch einfaches Umformung ergibt sich daraus: v1 = so erhalten wir: G = 6, 67 · 2 10−11 Nkgm2 km M = mErde = 6 · 1024 kg =⇒ v1 = 7, 9 s 6 r = rErde = 6, 37 · 10 m Ebenso wollen wir die Fluchtgeschwindigkeit herleiten. (Setzten wir auch hier die entsprechenden Daten der Erde ein, so erhalten wir die zweite kosmische Geschwindigkeit, mit der zum Beispiel eine Rakete von der Erde gestartet werden muß, damit sie den Gravitationsbereich unseres Planeten gerade noch verlassen kann.) Dazu wenden wir den Energieerhaltungssatz an: m1 · v22 m1 · M −G· 2 r =0 Energie an der (Erd-)Oberfläche: Ekin + Epot = Energie im Unendlichen: Ekin + Epot Zusammengenommen bedeuted dies m1 · v22 m1 · M −G· =0 2 r woraus sich die Fluchtgeschwindigkeit v2 berechnen läßt zu v2 = s 2· √ G·M = 2 · v1 r also v2 = 11, 2 km s Es ergeben sich folgende Bahnformen (die natürlich analog auch für die Sonne gelten): Startgeschwindigkeit v Form der Bahn 0 < v < v1 Ellipse v = v1 Kreis v 1 < v < v2 Ellipse v = v2 Parabel v2 < v < ∞ Hyperbel Abbildung 1: Mögliche Bahnformen nach dem Newtonschen Gravitationsgesetz 1 UNSER SONNENSYSTEM IM ÜBERBLICK 7 Im Anschluß daran sollen schließlich noch die richtigen Bahnen den Planeten zugeordnet werden. Dies kann anhand einer entsprechenden Skizze in ähnlicher Weise geschehen, wie die Zuordnung der Planetennamen vorher. Dabei sollen natürlich auch diese Entfernungen wieder in die entsprechende Relation zu unserem Modell gesetzt werden. Auch sollten diese teilweise sogar im Modell schon sehr großen Entfernungen im Verhältnis zu geographischen Punkten aus der Umgebung der Schule verdeutlicht werden. Daß wir hier das Sonnensystem an Hand eines Modells und alle Entfernungen, Größen und ähnliches nur im entsprechenden Verhältnis dargestellt haben, hat den einfachen Grund, daß die tatsächlichen Daten mit der Erlebniswelt des Schülers nichts mehr gemein haben. Die Verwendung eines Modells, dessen Größenordnungen dem Schüler vertrauter sind, ist eine Möglichkeit, ihm unser Sonnensystem mit seinen unglaublichen Entfernungen näherzubringen. Wir werden später noch eine andere Möglichkeit erwähnen. Abbildung 2: Die Planetenbahnen 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 2 8 Die erdähnlichen Planeten Dies sind Merkur, Venus, Erde und Mars. Ihre mittlere Massendichte liegt zwischen 3,9 und 5,6 kg dm3 (Erde 5,5 kg ) dm3 und auch die Gesamtmassen sind sehr ähnlich. Gewisse Grund- eigenschaften sind daher gleich, doch gibt es auch grundlegende Unterschiede. 2.1 Die heißen Planeten Dies sind Merkur und Venus. Sie sind der Sonne so nahe, daß aufgrund der dort herrschenden extremen Bedingungen Leben im irdischen Sinne unvorstellbar wäre. Die beiden Planeten haben als einzige keine Trabanten. Der Grund dafür ist wahrscheinlich ihre Nähe zur Sonne, deren große Anziehungskraft derartige Körper aus der Bahn werfen würde. 2.1.1 Merkur Wie wir gesehen haben, ist er der sonnennächste Planet. Er ist am Himmel mit freiem Auge beziehungsweise mit Fernrohren zu erkennen, doch aufgrund seines verhältnismäßig geringen Abstands zur Sonne höchstens kurz nach Sonnenuntergang tief im Westen oder kurz vor Sonnenaufgang tief im Osten zu sehen. Deshalb war über lange Zeit praktisch nur die bloße Existenz des Planeten bekannt. Lediglich darüber, daß er so gut wie keine Atmosphäre besitzt, war man sich außerdem noch ziemlich sicher. Die Eigengravitation reicht nämlich nicht aus, um Luftmoleküle gegen den stets herrschenden Sonnenwind (also die von der Sonne abgedampften und abgestoßenen Ionen und Teilchen) festzuhalten. Mit besseren Methoden und der unbemannten Raumfahrt (Raumsonde Mariner 10, 1974/75) besserte sich dies. Wir wissen heute, daß der Planet keine gebundene Rotation (= synchrone Rotation aus dem Vortrag über den Mond) ausführt, also nicht eine Seite immer Tag und eine Seite immer Nacht hat, wie dies lange vermutet worden war. Vielmehr verhält sich die Rotationsperiode (ca. 58,5 Tage) wie 2/3 zur Umlaufperiode (ca. 88 Tage). Das heißt in zwei Umläufen um die Sonne rotiert der Planet genau drei Mal! Die Temperaturen auf dem Merkur sind wie bereits angedeutet wirklich extrem. Da der Planet sehr nahe an der Sonne ist, nimmt er insgesamt zirka sechs mal mehr Sonnenenergie auf als die Erde. So kommt es, daß während seines verhältnismäßig langen Tages die 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 9 Temperatur bis auf 430◦ Celsius steigt, in seiner Nacht aber auf -180◦ Celsius sinkt. Die Merkuroberfläche schließlich gleicht sehr stark jener des Mondes. Bilder der Kraterflächen können oft nur von Fachleuten richtig zugeordnet werden. Zur Ursache dieser Einschlagskrater, den Meteoriten, kommen wir aber in einem späteren Kapitel. 2.1.2 Venus Sie ist der sagenumwobene Nachbarplanet des Merkur und hat in Astrologie und Mythologie seit alters her eine Sonderstellung eingenommen. Da es gerade um Astrologie geht: auch Johannes Kepler kam in seinem Leben nicht daran vorbei. In seiner Zeit in Graz (1594-1600) bestand eine seiner Pflichten darin, Jahreskalender mit astrologischen Voraussagen anzufertigen. Dies machte ihm insgeheim Spaß und brachte zusätzliche Einnahmen, die er gut gebrauchen konnte. Für Kepler war zwar die Astrologie nur eine Dienerin der Astronomie (für ihn persönlich in Sachen Geld), aber immerhin. Er selbst war durchdrungen vom Glauben an eine kosmische Gebundenheit des Menschen. Dies bezog er aber nur auf die Veranlagung, die der Mensch bei seiner Geburt mitbekommt; darüber hinaus sah er den Menschen als frei an. In diesem Sinne glaubte der für die Astronomie so bedeutende Mann sogar an die Astrologie als exakte, empirische Wissenschaft. Seine Ansicht hatte aber keineswegs etwas mit der gängigen Auffassung zu tun, daß aus den Gestirnen Einzelschicksale vorausgesagt werden können. Erfreulicherweise ereigneten sich das meiste, was Kepler prognostizierte, tatsächlich. So stiegen sein Ansehen gesellschaftlicher Rang. Darum spielte die Astrologie bis zu seinem Ende als Hofastrologe des Herzogs von Friedland eine bedeutsame Rolle in Keplers Leben. Die Venus hat aber auch für die Neuzeit eine besondere Bedeutung. Aufgrund ihrer Phasen schloß Galilei, daß die Erde und alle übrigen Planeten um die Sonne kreisen. Die volle Venus erscheint stets klein und muß somit weit entfernt sein, während die schmale Sichel im Durchmesser zirka sieben mal größer ist. Für diese Irrlehre“ gegen das damals ” gültige geozentrische Weltbild hätte Galilei ja beinahe mit seinem Leben bezahlt. Abbildung 3: Die Phasen der Venus 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 10 Auch die Venus ist nicht sehr lange in der Nacht zu sehen. Sie geht als Abendstern schon bald nach der Sonne unter beziehungsweise als Morgenstern nur wenig vor der Sonne auf. Sie kann niemals um Mitternacht beobachtet werden. Die Venus kommt von allen Planeten der Erde am nächsten; trotzdem blieb das meiste lange Zeit reine Vermutung, da die dichte Atmosphäre bei Beobachtungen störte. Den sowjetischen Verena“-Planetensonden (1962,1970,1957) und anderen verdanken wir un” ser heutiges Wissen. Auf der Planetenoberfläche herrscht eine Temperatur von ca. 480◦ Celsius und ein Luftdruck von 100 at (also etwa 100 mal der Luftdruck auf Meereshöhe bei uns auf der Erde). Diese Zustände machten den Sonden natürlich schwer zu schaffen. Die Temperatur reicht schließlich aus, um Blei und Zink zu schmelzen. So gaben denn die Geräte nach zirka einer Stunde auch ihre Arbeit auf und verstummten. Der hohe Kohlendioxidanteil (96,5%) und Schwefelsäuretröpfchen, welche die Wolken der Venusatmosphäre bilden, sind die Ursache für diese Zustände. Sie verursachen einen extremen Treibhauseffekt, wirken gewissermaßen wie ein Glasdach. Genauere Erklärungen über den Treibhauseffekt gibt es in anderen Kapiteln des Physik- oder im Chemieunterricht. Die Venus rotiert (wie Uranus) im Gegensatz den anderen Planeten unseres Sonnensystems in entgegengesetztem Sinn zur Umlaufbahn. Deshalb geht auf der Venus die Sonne im Westen auf und im Osten unter. Gründe für die andere Rotationsrichtung sind noch keine bekannt; es gibt auch keine einleuchtenden und anerkannten Vermutungen. Für eine Umdrehungen benötigt der Planet 243 Tage, für einen Umlauf um die Sonne 225 Tage. Ein Venusjahr dauert also gerade mal etwas weniger lang als zwei Venustage, und zwar um ziemlich genau neun Erdentage. Dies war lange Zeit schwer zu messen, denn die höchste Wolkenschicht wandert meist in nur vier Erdentagen einmal um den Planeten. Das heißt denn auch, daß in größeren Abbildung 4: Wolkenbewegungen auf der Venus (im Abstand von je sieben Stunden) 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 11 Höhen ständig ein Orkan von 1000 Kilometer pro Sekunde wütet, während die Winde bis zum Venusboden bis auf etwa drei Kilometer pro Sekunde abflauen. Die Oberfläche der Venus scheint der Erde (vielleicht in einem früheren Stadium) nicht unähnlich zu sein. Wir kennen sie vor allem aus Radarmessungen. Krater von Meteoriteneinschlägen gibt es allerdings auf diesem Planeten nicht beziehungsweise nicht mehr. Alte wurden durch die Winde verwittert und neue können wegen der dichten Atmosphäre kaum entstehen. Wasser gibt es auf diesem Planeten keines (mehr). Abbildung 5: Radarkarte der Venus 2.2 Die Wasserplaneten Die beiden Planeten Erde und Mars werden als Wasserplaneten bezeichnet, weil sie die einzigen der vier erdähnlichen Planeten sind, auf denen größere Mengen von Wasser zu finden sind, und zwar auf der Erde in flüssiger Form und auf dem Mars als Eis in den Polkappen. 2.2.1 Erde Die Erde ist der Planet, den wir logischerweise am besten kennen und der selbst Stoff für einen, ja sogar mehrere ganze Vorträge liefern würde. Wir wollen diesen Planeten hier aber als das behandeln, was er eben auch ist: Ein Planet von neun. Es gibt vier große Besonderheiten, welche die Erde gegen alle anderen Planeten abhebt: 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 12 1. Die Ozeane: Derartig großen Ansammlungen von flüssigem Wasser findet man sonst nirgends im Sonnensystem! Die beiden innersten Planeten haben beide praktisch kein Wasser mehr, auf den Planeten außerhalb der Erbahn kann Wasser wegen Temperatur und Druck nur in fester (teilweise noch gasförmiger) Form bestehen. 2. Biologisches Leben: Es konnte sich in unserem Sonnensystem nur hier entwickeln. Nur hier gibt es genügend Wasser, sind Druck (heute eine at) und Temperatur (heute mittlere Temperatur 18◦ C) und Atmosphärenzusammensetzung (genügend Stickstoff) so, daß sich die richtigen Molekülketten für den Beginn bilden konnten. Mehr darüber ist im nächsten Vortrag Entstehung des Sonnensystems“ zu hören. ” 3. Starkes Magnetfeld: Dies hält die schädlichen Strahlen (UV,...) zu einem großen Teil ab und ermöglicht uns so erst das Leben. 4. Plattentektonik: Die langsame Verschiebung der Kontinente auf unserem Planeten hat nichts entsprechendes auf anderen Himmelskörpern, so weit wir sie kennen. So viel die Wissenschaftler durch seismische Messungen (also Erdbebenwellen) wissen, ist die Erde in Schichten aufgebaut: • fester innerer Kern (vermutlich Eisen) mit Radius 1500 km • flüssiger äußerer Kern mit Dicke 2000 km • fester Mantel mit Dicke 3000 km, am äußeren Rand teilweise zähflüssig • darauf schwimmt die Erdkruste mit Dicke von wenigen Kilometern. Diese Kruste ist in einzelne Platten unterteilt, die sich gegeneinander verschieben können, wie Eisschollen in Wasser. Dort wo sie aneinandergedrängt werden, schieben sie sich übereinander. So entstehen Gebirge wie zum Beispiel die Alpen oder der Himalaja. Wo die Platten auseinandergezogen werden, entstehen Lücken, die durch Vulkanausbrüche ausgefüllt werden. Bei diesen Verschiebungen entstehen immer wieder Erdbeben, man erinnere sich nur an San Francisco mit dem San Andreas 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 13 Abbildung 6: Plattenbewegungen der Erdkruste durch Konvektion im oberen Erdmantel Graben. Man glaubt heute annehmen zu dürfen, daß vor langer Zeit alle Kontinente aneinanderhingen in einem sogenannten Urkontinent. Abbildung 7: Der Urkontinent“ Pangaea (vor etwa 200 Millionen Jahren) ” Eine weitere Besonderheit gegenüber den inneren Planeten sind die Jahreszeiten, die wir auf der Erde kennen. Sie entstehen durch die Neigung der Erdachse gegenüber der Ekliptik, der Erdbahnebene. Dort wo die Sonnenstrahlen senkrechter auftreffen, erhält die Erdoberfläche mehr Energie und wir haben Sommer. Ist die Erde einmal halb um die Sonne gezogen, hat die Erdachse trotzdem noch die selbe Neigung gegen die Bahnebene, weshalb nun die andere Halbkugel mehr Sonnenenergie erhält. Abbildung 8: Die Jahreszeiten der Erde 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 2.2.2 14 Mars Unser äußerer Nachbar ist nur etwa halb so groß wie die Erde und hat nur etwa ein Zehntel der Masse. Seiner rötlichen Oberflächenfärbung hat er es zu verdanken, daß man ihn eigentlich stets mit Krieg, Blut und Feuer in Verbindung brachte, wie auch seine Namen zeigen: Die alten Griechen tauften ihn nach ihrem Kriegsgott Ares, wie auch später die Römer, die ihm den Namen gaben, den er heute noch trägt: Mars. Abbildung 9: Mars, wie man ihn durch ein Teleskop sehen kann Er ist es auch, der die Phantasie der Menschen lange Zeit beflügelte und auch jetzt noch beflügelt, sodaß viele Science-fiction Romane entstanden. Wer hat noch nie von den Marsmännchen gehört, von den Kanälen, die eine bedrohte Zivilisation auf dem Mars von den Polen zum Äquator zieht, um zu überleben? Der Abbildung 10: Pläne der Marskanäle 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 15 Italiener Schiaparelli und vor allem der Amerikaner Percival Lowell haben von diesen Kanälen berichtet, haben sogar ganze Karten gezeichnet. Auch am Anfang unseres Jahrhunderts war dieser Glaube noch sehr lebendig. Als im Herbst (30. Oktober) 1938, kurz vor Ausbruch des Krieges, ein New Yorker Rundfunksender das Hörspiel Der Krieg der Welten“ ausstrahlte, welches tatsächlich sehr ” wirklichkeitsgetreu aufgezogen worden war, brach im ganzen Land Panik aus, obwohl der Sender viermal die Sendung unterbrach, um darauf hinzuweisen, daß es sich nur um ein Hörspiel handle. Abbildung 11: Kriegsmaschine der Marsmännchen In New Jersey brach im Nu eine Panik aus. In Newark verließen Familien ” fluchtartig ihre Wohnungen und preßten sich feuchte Taschentücher vor das Gesicht, um sich gegen das in den Meldungen erwähnte Giftgas zu schützen. Tausende von Telefonanrufen gingen bei der Polizei in Newark ein; entweder wollten die von Panik ergriffenen Anrufer wissen, wie sie am besten fliehen konnte, oder es handelte sich um Ärzte und Krankenschwestern, die ihre Dienste anboten. [...] Reservisten überschwemmten Kasernen und Waffenlager mit Anfragen, wann und wo sie sich im Falle der im Radio angekündigten allgemeinen Mobilmachung melden sollten. [...] In New York City führte die Hysterie dazu, daß unzählige Menschen auf die Polizeistationen stürmten, um zu fragen, wohin sie sich im Falle der Evakuierung wenden sollten. [...] Ein Mann rief verstört bei einer Polizeistation in der Bronx an und schrie: Vom Dach sehe ’ ich den Rauch der Bomben über New York. Was soll ich tun?‘ In der Zentrale der New York Times gingen 875 Anrufe ein. [...] Die Reaktionen waren überall dieselben. Menschen versammelten sich in den Kirchen, um zu beten. In Rhode Island forderten die Einwohner die Behörden auf, den Strom abzuschalten, 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 16 damit die Marsbewohner ihren kleinen Staat übersähen. In Pittsburgh kam ein Ehemann gerade noch rechtzeitig nach Hause, um zu verhindern, daß seinen völlig verstörte Frau Gift schluckte. Manche Einwohner in Pittsburgh bildeten sich ein, den rotglühenden Schein des brennenden New York am Nachthimmel zu sehen.“ [10, S. 52ff] Heute weiß man es natürlich besser. Raumsonden (Viking-Missionen) sind auf dem Mars gelandet und haben bisher keine Beweise für Leben auf dem Mars finden können. Zu den Kanälen wäre folgendes Experiment vom britischen Astronomen Edward W. Maunder interessant: Auf ein großes weißes Blatt Papier zeichnete er in willkürlicher Anordnung ” Punkte, Kreise, Ovale, gerade und geschwungene Linien; sowie unregelmäßige Kleckse. Dieses Papier hängte er dann vorne in einem Klassenzimmer auf und bat die Schüler das nachzuzeichnen, was sie sahen. Anschließend verglich er die Bilder von Schülern, die ganz vorne saßen mit jenen von weiter hinten sitzenden Schülern. Die Zeichnungen, die aus größerer Entfernung angefertigt wurden, zeigten mit größerer Wahrscheinlichkeit imaginäre Linien, die völlig separate Gegenstände verbanden.“ [10, S. 39] Nun noch zu den Daten, die wir über den Mars haben. Er hat nur eine sehr dünne Atmosphäre, der Druck beträgt etwa 1/100 at. Die Temperaturen sind aufgrund der Entfernung zur Sonne und des Fehlens eines Treibhauseffektes wie auf Venus und Erde am Äquator etwa 0◦ C am Tag und - 80◦ C in der Nacht. Der Marstag und die Marsnacht sind nur geringfügig länger als bei uns auf der Erde. Ein Marsjahr dauert ungefähr doppelt so lang wie ein Erdenjahr, weshalb es bei Beobachtungen von der Erde so aussieht, als ob der Mars eine Schleife am Himmel durchläuft. Abb. 12: Die Marsschleife Die Oberfläche ist stark strukturiert. Es gibt Täler, die mit bis zu vier Kilometern viel tiefer sind als der Grand Cañon (z.B. Valle Marineris: 4000 Kilometer lang), Vulkane, die jeder irdischen Vorstellung spotten (z.B. Olympus Mons (Abbildung 13): dreimal so hoch wie der Mount Everest und an der Basis einem Durchmesser von zirka 700 Kilometern). Auch ist die Marsoberfläche mit unzähligen Kratern von Meteoriteneinschlägen übersät. Im allgemeinen macht die mit rötlichem Sand überdeckte Oberfläche einen wüstenähn- 2 DIE ERDÄHNLICHEN PLANETEN 17 Abbildung 13: Marsvulkan Olympus Mons“ ” lichen Eindruck. Das Rot weist auf Rost hin. Wer schon weiß, daß rosten ein Oxidationsprozeß ist, kann sich also vorstellen, wo der Sauerstoff des Planeten zu finden ist. Das Wasser des Planeten ist zum Großteil in den Polkappen und im Permafrostboden als Eis gebunden. Die selbst von der Erde sichtbaren weißen Polkappen bestehen im Norden vor allem aus Wassereis, im Süden hingegen hauptsächlich aus gefrorenem Kohlendioxid. Die Größe der Polkappen (vor allem der südlichen) unterliegt jahreszeitlichen Schwankungen. Der Mars hat aufgrund der Neigung seiner Rotationsachse gegenüber seiner Bahnebene ebenfalls Jahreszeiten wie die Erde, nur daß diese eben doppelt so lange dauern. Schließlich besitzt der Mars noch zwei Monde, deren Namen zu den kriegerischen Vorstellungen in bezug auf den Mars passen: Phobos (Furcht) und Deimos (Schrecken). Beide sind sehr unregelmäßig geformt. Es gibt sogar Vergleiche mit verschrumpelten Kartoffeln. Der größerer Phobos umkreist den Mars in 7,6 Stunden, mehr als dreimal so schnell wie der Planet rotiert, weshalb er im West auf- und im Osten untergeht. Der kleinere Deimos dagegen läuft in dreifacher Entfernung in mehr als 30 Stunden um den Planeten. Interessant dabei ist, daß der eine den minimalen Abstand, der andere den maximal 3 DER PLANETOIDENGÜRTEL 18 möglichen Abstand zum Planeten hält. Aufgrund der Verschiedenartigkeit der Materie der Monde und des Mars wird vermutet, daß der Mars seine zwei Begleiter eingefangen hat, die wahrscheinlich aus dem Planetoidengürtel stammen. 3 Der Planetoidengürtel (auch Asteroidengürtel) Er liegt zwischen Mars und Jupiter. In ihm ziehen viele Planetoiden (= Asteroiden) ihre Bahnen um die Sonne. Die Zahl jener Planetoiden, die größer als ein Kilometer im Durchmesser sind, wird auf etwa 400 000 geschätzt. Der größte dieser Planetoiden (das heißt kleinen Planeten) ist Ceres mit einem Durchmesser von fast 1 000 km. Er wurde 1801 entdeckt. Weitere große Planetoiden sind: Pallas (1802), Juno (1804), Vesta (1807) und Astra (1845). Heute sind etwa 4 000 dieser Asteroiden identifiziert und durchnumeriert. Es werden aber durch immer besser Methoden noch immer neue der oft nur wenige Kilometer im Durchmesser großen Brocken entdeckt. Die Gesamtmasse der Planetoiden erreicht ungefähr die Masse unseres Mondes (1/1000 der Erdmasse). Die größte Umlaufbahn hat Chiron, der hauptsächlich zwischen Saturn und Uranus zu finden ist; der Sonne am nächsten bewegt sich Ikarus, dessen stark exzentrische Bahn zum Teil innerhalb der Merkurbahn verläuft und der wohl deshalb nach der griechischen Sagengestalt benannt wurde, die sich im Fluge zu nahe an die Sonne wagte und deshalb abstürzte. (Genaueres über die Sage im neunten Kapitel!) 4 Die Riesenplaneten Die folgenden Planeten bestehen überwiegend aus Gasen und Eis. Sie haben eine viel kleinere Dichte als die felsigen Planeten innerhalb des Asteroidengürtels. Die Masse hingegen ist viel größer. Alle Planeten außerhalb des Planetoidengürtels mit Ausnahme des Pluto sind nämlich viel größer als die vorher besprochenen. Die Wirkung der Gravitationskraft und der UV-Strahlung der Sonne, ... ist im äußeren Bereich des Sonnensystems schwächer als im inneren. Deshalb wurden bei den äußeren Planeten die Ringe und Monde nicht schon bei der Entstehung zerstört. 4 DIE RIESENPLANETEN 4.1 19 Jupiter Abbildung 14: Jupiter mit dem Großen Roten Fleck“ ” Der Jupiter ist ein Planet, den man am Nachthimmel sehr gut sieht. Er ist der Planet mit der größten Masse im ganzen Sonnensystem, nämlich 318 Erdmassen. Dadurch beeinflußt er natürlich auch die Bahnen der anderen Planeten, vor allem aber der kleineren Himmelskörper wie Kometen und Planetoiden stark. Dabei dreht er sich in knapp zehn Stunden um die eigene Achse. Dieser Planet hat damit die kürzesten Rotationszeit. Dadurch ist er deutlich abgeplattet und seine Atmosphäre weist eine gebänderte Struktur auf. Der Äquatordurchmesser entspricht dabei etwa dem Elffachen des Erddurchmessers. In rund 12 Erdenjahren umkreist Jupiter einmal die Sonne. Jupiter hat von den bisher behandelten Planeten die meisten Monde; es sind ihrer 16. Vier davon hat schon Galilei entdeckt und nach einigen der unzählig vielen Geliebten des Jupiter benannt: Callisto, Ganymed, Io und Europa. Sie sind mit einem Feldstecher gut sichtbar. 4 DIE RIESENPLANETEN 20 Die Atmosphäre dieses großen Planeten besteht aus Wasserstoff, Methan und Ammoniak. Der gut sichtbare und bekannte Große Rote Fleck“ auf der Südhalbkugel ist ” 40 000 km lang und 15 000 km breit, anders ausgedrückt: Sein Durchmesser entspricht rund dreimal dem Erddurchmesser. Es ist das ausgedehnteste Sturmsystem des Jupiter. Als solches absorbiert der Fleck anscheinend andere Sturmgebiete, dies sieht aus, als verschlucke er sie. Auf diese Weise wirkt das Sturmgebiet wohl stabilisierend auf die Atmosphäre, außerdem wiederholt sich wahrscheinlich darum das Wetter auf dem Jupiter alle sechs Jahre. 4.2 Saturn Der Saturn ist der zweitgrößte Planet unseres Sonnensystems. Seine Masse beträgt nur noch etwa 95 Erdmassen und der Durchmesser ist um rund einen Erddurchmesser geringer als beim Jupiter. Für eine Rotation benötigt er zehn Stunden und vierzehn Minuten, zu einem Umlauf um die Sonne etwa 30 Jahre. Der Saturn hat 17 bereits entdeckte Monde und ist an der Oberfläche kühler als der Jupiter, was wohl auf die größere Entfernung zurückzuführen ist. Er ist der Planet mit der geringsten Dichte; er würde in Wasser sogar schwimmen. Seine Atmosphäre besteht wie bei Jupiter aus Wasserstoff, Methan und Ammoniak. In ihr toben Stürme mit Geschwindigkeiten bis zu 75 km . h Dabei gehen heftige Blitze aus noch ungeklärten Gründen von den Ringen aus. Damit wären wir beim charakteristischsten Merkmal des Saturn: beim Ringsystem (Abbildung 15). Zwar besitzen auch Jupiter und Uranus ein Ringsystem, jenes des Saturn ist aber besonders auffallend. Bis heute hat man sieben Hauptringe des Ringsystems entdeckt. Jeder besteht aus vielen Teilchen, die den Planeten in der Äquatorialebene umkreisen. Die Hauptringe selbst bestehen wiederum aus vielen schmalen Einzelringen. Das Ringsystem sieht also fast wie eine Langspielplatte aus. Das Verhalten der Ringe ist jedoch noch so gut wie nicht erforscht. Man vermutet, daß Monde Zwischenräume zwischen den Ringen geschaffen haben. Einer dieser Zwischenraum wird nach seinem Entdecker Gian Domenico Cassini die Cassinische Teilung“ genannt. Sie ist wahrscheinlich folgendermaßen entstanden: Der ” 5 DIE KALTEN PLANETEN 21 Abbildung 15: Das Ringsystem des Saturn Mond Mimas“ hat eine doppelt so große Umlaufzeit wie ein Teilchen, das in diesen ” Zwischenraum um den Saturn kreisen würde. Nach jedem zweiten Umlauf ist es Mimas“ ” sehr nahe und wird somit allmählich aus diesem Raum herausgezogen. 5 Die kalten Planeten Hierzu zählt man die letzten drei der bekannten Planeten. Aufgrund ihres großen Abstandes zur Sonne bekommen sie nur sehr viel weniger Licht und damit auch Energie von der Sonne geliefert. 5.1 Uranus, Neptun Uranus und Neptun sind die nächsten Planeten nach dem Saturn. Sie besitzen beide einen Äquatordurchmesser von zirka vier Erddurchmessern, sind also schon bedeutend kleiner als Jupiter und Saturn. Ihre Massen sind etwa 14 beziehungsweise 17 Erdmassen. 5 DIE KALTEN PLANETEN 22 Uranus erreicht eine Rotationszeit von nur elf Stunden, Neptun von sechzehn Stunden. Die Umlaufzeiten um die Sonne betragen immerhin schon 84 beziehungsweise 165 Jahre. Um den Uranus kreisen fünf Trabanten, um Neptun nur noch zwei. Das schon erwähnte Ringsystem des Uranus besteht aus neun dunklen Ringen, ist aber ansonsten noch weit weniger erforscht als jenes des Saturn. Vom Neptun aus gesehen, ist die Sonne nur noch ein entfernter Stern. Bei Sonnenhöchststand, was wir auf der Erde als Mittag bezeichnen, ist es auf dem Neptun nicht heller als bei uns in der Dämmerung. 5.2 Pluto Aus den Bahnschwankungen von Uranus und Neptun hat man die Bahn eines Planeten errechnet, der 1930 entdeckt und Pluto genannt wurde. Er ist nicht größer als der Erdmond und hat eine Masse, die vierhundertmal kleiner als die der Erde ist. Seine Umlaufzeit beträgt volle 250 Jahre. Er ist zwar meist der am weitesten entfernte Planet, momentan aber nicht. Seine Umlaufbahn kreuzt nämlich die des Neptun. So ist seit 1983 bis 1999 Neptun der sonnenfernste Planet. Abbildung 16: Die Bahnen der fünf äußeren Planeten (in der Aufsicht ist der unter der Ekliptik liegende Teil strichliert gezeichnet) Es gibt Wissenschaftler, die meinen, daß Pluto ein entlaufener Mond des Neptun ist, worauf seine geringe Größe und seine verhältnismäßig große Neigung der Bahnebene hindeutet. Es könnte aber genauso sein, daß Pluto sich auf den Neptun zubewegt. Pluto hat einen Mond: Charon. Im Größenverhältnis zum Planeten steht der Trabant Charon an erster Stelle. 6 PLANET X: DER ZEHNTE PLANET 23 Nun kommen wir zu der versprochenen zweiten Möglichkeit, die unglaublichen Abstände des Sonnensystems zu verdeutlichen. Wir wollen ein kleines Rechenbeispiel einfügen zu der Frage: Wie weit ist es bis zum Planeten Pluto? Wir kennen den mittleren Abstand des Pluto von der Sonne: 39,46 AE (= astronomische Einheiten) und auch den der Erde von der Sonne, der ja bekanntlich die Größe einer AE definiert. Eine AE entspricht also 149,6 Millionen Kilometern. Wir haben also einen ungefähren Minimal-Abstand der Erde zum Pluto von 38,46 AE, also etwa 5,75 Milliarden Kilometer. Wollen wir den Planeten also mit einem Raumschiff mit einer dem Schüler bekannten Geschwindigkeit erreichen, zum Beispiel mit 150 lange Zeitdauer (bei 150 km h km , h so benötigen wir eine unvorstellbar immerhin 4376 Jahre). Verwenden wir eine dem Schüler ebenso wenig vertraute Geschwindigkeit, nämlich die Lichtgeschwindigkeit von 300 000 km , h so erhalten wir einen Abstand der Erde von der Sonne im Bereich von acht Lichtminuten, des Pluto von der Sonne aber schon etwa 5,5 Lichtstunden. 6 Planet X: Der zehnte Planet Da Pluto zuwenig Masse und Umfang besitzt, um die ihm zugeschobenen Bahnstörungen des Neptun zu verursachen, ist man auf der Suche nach einem zehnten Planeten. Entdeckt wurde bisher allerdings nichts außer vielen lichtschwachen Planetoiden weit, weit weg. Wahrscheinlich gibt es überhaupt keinen weiteren größeren Planeten, sondern nur sehr viele solcher lichtschwachen Objekte weit außen, etwa im Bereich der Oortschen Wolke. Diese wäre in unserem ursprünglichen Modell etwa 6 500 bis 13 000 Kilometer entfernt, das heißt zwischen dem Erdmittelpunkt und der anderen Seite der Erde. 7 Meteoriten Wie beim letzten Vortrag über den Mond so auch hier bei Merkur und Mars treffen wir immer wieder auf Einschlagskrater von Meteoriten. Wir wollen uns diese deshalb noch etwas genauer ansehen. 7 METEORITEN 24 Wie die Krater entstehen brauchen wir hier nicht mehr im Experiment vorzuführen, wir erinnern nur an den letzten Vortrag über den Mond. In einer Schüssel wird durch Mehl oder Modellbausand,... die Oberfläche eines Planeten simuliert. Murmeln oder andere Kugeln simulieren die Meteoriten und werden einfach über der Schüssel fallen gelassen. Meteorite sind meist Bruchstücke von Asteroiden oder auch Kometen, teilweise aber auch noch Überreste aus der Bildung unseres Sonnensystems. Wenn ihre Bahn sie auf Planeten oder Monde führt, die nicht durch eine dichte Atmosphäre geschützt sind, erhalten wir nach einiger Zeit Landschaften wie eben auf Mond, Merkur oder auch Mars. Hat der Planet aber eine dichte Atmosphäre, so verglüht der größte Teil des Materials und auf der Erde oder Venus wird einen Meteor, im Volksmund Sternschnuppe genannt, sichtbar. Durchläuft die Erde zum Beispiel die Spur eines Kometen, so kann es zu richtigen Abbildung 17: Ein sogar am Tag sichtbarer Meteor (rechts oben) Meteorschauern kommen, wenn die kleinen Teilchen in die Atmosphäre der Erde eintreten. Sind Meteorite sehr groß, so können auch durch unsere dichte Atmosphäre noch größere Brocken kommen und wir erhalten Einschlagskrater wie den berühmten in Arizona, ... Oder wir erhalten Verwüstungen wie in der Taiga bei Tunguska, wo 1908 ein Komet einschlug, beziehungsweise genauer gesagt ein Bruchstück des Enckeschen Kometen in die Erdatmosphäre eintrat und dann wenige Kilometer über der Erdoberfläche explodierte. Es gab einen gewaltigen Knall, der Wald darunter wurde in Brand gesetzt, eine Druckwelle verwüstete die Waldbestände in einem Umkreis von 2000 Quadratkilometern, in 60 Kilometer Entfernung wurde ein Mann von seiner Veranda geworfen. Der Augenzeugenbericht dazu: 7 METEORITEN 25 Abbildung 18: Kometeneinschlag in der sibirischen Tunguska 1908) Ich saß um die Frühstückszeit, das Gesicht nach Norden gewandt, auf der ” Veranda des Hauses bei der Handelsniederlassung Wanawara und hatte gerade mit der Axt ausgeholt, um den Reifen auf das Faß zu treiben, als sich der Himmel plötzlich spaltete und der ganze nördliche Teil über dem Wald in Flammen zu stehen schien. Im selben Augenblick verspürte ich eine glühende Hitze, als hätte mein Hemd Feuer gefangen ... Ich wollte es mir gerade vom Leib reißen, da hörte ich einen Knall und ein gewaltiges Krachen und wurde etwa sechs Meter von der Veranda entfernt zu Boden geschleudert, daß mir einen Moment die Sinne schwanden. Meine Frau kam herausgerannt und schleppt mich in die Hütte. Dann folge ein Geräusch wie von prasselnden Steinen oder von Kanonendonner. Die Erde bebte,...“ [6, S. 86f] Auf ein Zerbersten des Kometenbrockens weisen auch die Funde eines sowjetischen Wissenschaftlers hin, der in jenem Gebiet weitverstreut eine große Menge winziger Diamanten fand, wie man sie von Meteoriten, die den Aufprall überlebten, kennt. Abbildung 19: Meteoristische Staubpartikel Wie kann dieser Gesteinsbrocken explodieren? Möglicherweise verhält es sich ähnlich wie bei einem bekannten Experiment, von dem uns Herr Professor Leubner in der folgenden Stunde berichtete und bei dem ein konzentrierter Laserstrahl auf ein Kügelchen gelenkt wird. Die äußersten Schichten werden dabei verdampft, wie dies auch bei dem Bruchstück des Kometen in der Atmosphäre der Fall 8 KOMETEN 26 gewesen ist, das heißt Moleküle,.. diffundieren vom Körper weg. Der dabei entstehende Rückstoß bewirkt eine Schockwelle im Körper. Bei der daraus resultierenden Verdichtung im Kern entstehen Temperaturen, welche die Kernfusion anspringen lassen können, was eine weitere diesmal sehr schnelle Temperaturerhöhung bedeuten würde. Hohe Temperaturen und daher schnelle Ausdehnung sind aber gerade die Kennzeichen einer Explosion. 8 Kometen Das Wort Komet ist aus dem lateinischen Wort coma“ (Haar) entstanden. Deshalb wer” den Kometen auch Haar- oder Schweifsterne genannt, sind aber deshalb keineswegs Sterne. Ein Komet besteht aus Kopf und Schweif. Der Kopf selbst ist aufgebaut aus einem Kern mit einem Durchmesser von einigen Kilometern und der Koma, einer Gashülle um den Kern, deren Durchmesser einige tausend Kilometer erreichen kann. Der Schweif schließlich ist einige Millionen Kilometer lang und stets von der Sonne weggerichtet. Er besteht aus zwei Teilen, von denen der eine aber nicht immer sichtbar ist. Durch die Sonne werden die oberen Schichten des Kometen, die meist zu einem sehr großen Teil aus Eis bestehen, abgedampft. Da die Gravitationskraft der Kometen stets sehr schwach ist, reicht sie nicht aus, die Gasmoleküle und andere mitgerissenen Teilchen zu halten, die so mehr oder weniger frei in den Raum entweichen. Der schwächer sichtbare Teil des Schweifs besteht aus den Gasteilchen und -molekülen. Sie werden vom Sonnenwind ergriffen und in Gegenrichtung zur Sonne fortgetragen. Die UV-Strahlung der Sonne bringt die einzelnen Verbindungen, ... schließlich zum Leuchten. Die beim Abdampfen mitgerissenen festen Stoffe bilden den zweiten Teil, den Staubschweif, der im Gegensatz zum Gasschweif viel besser und vor allem immer weiß sichtbar ist. Er wird durch den Strahlungsdruck von der Sonne ebenfalls abgetrieben, hat aber meist nicht genau dieselbe Richtung wie der Gasschweif. Er wird hauptsächlich durch gestreutes Sonnenlicht sichtbar. Dies wird in den Abbildungen 20 und 21 deutlich. Kometen bewegen sich auf stets sehr langgezogenen Ellipsenbahnen. Sie haben Umlaufzeiten zwischen drei und mehreren hundert Jahren. Jedesmal, wenn sie in Sonnennähe kommen, verlieren sie durch abdampfende Stoffe 8 KOMETEN 27 Abbildung 20: Struktur eines Kometen Abbildung 21: Komet West (1976) an Masse und sobald alle diese Stoffe verschwunden sind, werden sie zu dunklen Objekten wie die Planetoiden. Beispiele für bekannte Kometen sind: • Der Komet Biela. Er wurde bei einer Wiederkehr in zwei Teilen beobachtet, hatte sich also gespalten. Als er das nächste Mal wiederkehren sollte, sah man überhaupt nur noch Sternschnuppenschwärme. Ein Beispiel also für einen Kometen, der ge” storben“ ist. • Ein weiteres Beispiel ist der Halleysche Komet (Abbildung 22). Edmond Halley hat Ende des 17. beziehungweise Anfang des 18. Jahrhunderts die Newtonsche Theorie auf den Kometen der Jahre 1681/82 angewendet und ihn mit früheren Kometen identifiziert. Die Vorhersage für seine Wiederkehr im Jahre 1758 war richtig. Halley erlebte sie aber nicht mehr. Der Komet wurde ihm zu Ehren der Halleysche Komet genannt. Seit 240 v.Chr. wurde der Komet alle 74-79 Jahre mit einer einzigen Ausnahme beobachtet. Die letzte Wiederkehr war im Jahre 1986. • Ein letztes Beispiel soll der Komet Shoemaker-Levy 9 sein. Jedem von uns ist der Einsturz dieses Kometen auf den Jupiter im Juli 1994 bekannt. Der Komet wurde am 24. März 1993 von Carolyn und Eugene Shoemaker, David Levy und Phillipe Bendjova entdeckt. Sie waren auf der Suche nach erdnahen Objekten. Der Komet 9 DIE NAMEN DER PLANETEN 28 Abbildung 22: Halleyscher Komet (1910) wurde bis im Juli beobachtet. Da der Jupiter derzeit von Juli bis Dezember, von uns aus gesehen, zu nahe der Sonne ist, war eine weitere Beobachtung unmöglich. Es wurden allerdings laufend Berechnungen durchgeführt. So fand man heraus, daß der Komet im Juli 1992 in Jupiternähe war, und zwar so nah, daß er auseinanderbrach. Seine Bahn war sehr chaotisch und die Wissenschaftler konnten abschätzen, daß er im Juli 1994 wieder in Jupiternähe kommen würde, diesmal jedoch so nah, daß ein Zusammenstoß unvermeidlich wäre. Der Komet war zu dieser Zeit bereits eine Kette von 22 Brocken. Diese schlugen zwischen 19. und 25. Juli auf dem Jupiter ein. Dabei wurden Energien frei, die der zehntausendfachen Zerstörungskraft aller je auf der Welt vorhandenen Atomwaffen entsprächen. 9 Die Namen der Planeten - Ein kleiner Ausflug in die Mythologie Schon beim Mars haben wir kurz erwähnt, wie sehr das Aussehen des Planeten im Teleskop die Namensgebung beeinflußt hat. Auch der kleine Planetoid Ikarus hat aufgrund seiner Bahn seinen Namen erhalten. Warum? Nun für die, die die griechische Sage noch nicht kennen: Daedalus, der Vater des Ikarus, war sehr erfinderisch und entwickelte eine Möglichkeit, um durch die Luft zu fliegen. Sein Behelf waren Flügel aus Federn, die mit 9 DIE NAMEN DER PLANETEN 29 Wachs zusammengehalten wurden. Auch sein Sohn Ikarus wollte diese natürlich ausprobieren. So flog er übermütig durch die Luft, wollte gegen den Rat des Vaters immer höher und höher hinaus und kam so der Sonne zu nahe, die sich dies nicht gefallen ließ. Sie schmolz den Wachs, so daß Ikarus ins Meer stürzte. Auch die anderen Planeten erhielten ihre Namen fast stets aus der Sagenwelt; meist sind es die römischen Götter, die Pate standen. So ist Merkur ein Götterbote. Er war ein Geleiter der Seelen ins Totenreich. Der Planet bekam diesen Namen möglicherweise, weil er so nahe der heißen Sonne kreist, die mit der Hölle in Verbindung gebracht wurde. Der Mars wurde nach dem Kriegsgott der Römer benannt; auch hatte er ein Verhältnis mit der schönen Venus, unserem zweiten Nachbarplaneten. Diese Verbindung wird in der Psychologie oft dahingehend interpretiert, daß Liebe und Krieg stark miteinander in Verbindung stehen. Die Erde als einziger Planet hat ihren Namen nicht aus der Sagenwelt erhalten. Als nächstes kommt also Jupiter. Jupiter ist der römische Göttervater. Er war seiner Ehefrau Juno, einem der Saturnmonde, äußerst untreu. Die vier Gallileischen Monde Jupiters tragen ja dementsprechend die Namen einiger der unzähligen Geliebten dieses mächtigen Herrschers. Beim Saturn sind alle Trabanten nach Göttern und Riesengeschlechtern benannt: Der letzte Titan Saturn zeugte mit seiner Schwester und Gattin Rhea unter anderem Jupiter, Neptun und Pluto. Sowohl Titan als auch Rhea sind Saturnmonde. Neptun war der Herr der Fluten, vielleicht verdankt der Planet diesen Namen der Tatsache, daß er auf den meisten Bildern blau erscheint. Pluto schließlich war in der Mythologie der alten Griechen der Unterweltsgott, der die Toten in der unendlich weit entfernten verborgenen Welt bewachte. Charon, der Mond des Pluto, war dabei der Fährmann, der die bestatteten Toten in die Unterwelt überführte. Bei den Uranusmonden treffen wir schließlich sogar auf Gestalten die aus Dramen des unvergessenen Shakespeare stammen: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania und Oberon. Damit beenden wir den bewußt kurzen Ausflug in die Mythologie und unsere Ausführungen. LITERATUR 30 Bildnachweis Titelphoto: Cornelia Lederle Abbildung 11: [10, S. 50] Abbildung 1: [2, S. 17] Abbildung 12: [2, S. 8] Abbildung 2: [11, S. 8f] Abbildung 13: [10, Ende Bildteil] Abbildung 3: [9, S. 46f] Abbildung 14: [9, S. 88] Abbildung 4: [9, S. 48] Abbildung 15: [9, S. 108] Abbildung 5: [9, S. 53] Abbildung 16: [9, S. 123] Abbildung 6: [9, S. 62] Abbildung 7: [9, S. 63] Abbildung 8: [9, S. 58] Abbildung 9: [10, Beginn Bildteil (zwischen S. 160 - 161)] Abbildung 10: [10, S. 30] Abbildung 17: [9, S. 139] Abbildung 18: [9, S. 137] Abbildung 19: [9, S. 139] Abbildung 20: [12, S. 11] Abbildung 21: [12, S. 11] Abbildung 22: [9, S. 132] Literatur [1] Schreiner, Dr. Josef: Lehrbuch der Physik 1. Teil. 4. Aufl. Verlag Hölder-PichlerTempsky. Wien 1971 Beschreibung des Sonnensystems S. 279 - 290 [2] Sexl Raab Streeruwitz: Physik, Teil 3 (Schulbuch). Verlag Carl Ueberreuter. Wien 1977 Die Erforschung der Planetenbewegung. S. 6 - 11 Die Gesetze der Planetenbewegung S. 12 - 20 [3] Sexl Raab Streeruwitz: Physik, Teil 2 (Schulbuch). 1. Aufl. Verlag Hölder-PichlerTempsky. Wien 1990 Das Sonnensystem S. 32 - 41 [4] Meissner, Toni: Unser Sonnensystem - Die neun Planeten zum Greifen nah. In: P.M. Perspektive / Das geheimnisvolle Universum Nr. 40 April 1995. S. 42 - 55 LITERATUR 31 [5] Rohlfs, Kristen: Das Planetensystem. In: Die Ordnung des Universums - Eine Einführung in die Astronomie. 1. Aufl. Birkhäuser Verlag. Basel 1992. S. 177 - 238 [6] Sagan, Carl: Himmel und Hölle In: Unser Kosmos - Eine Reise durch das Weltall. Dt. Ausgabe. Droemersche Verlagsanstalt Th. Knaur Nachf. München 1989. S. 85 117 [7] Schnitzler, Univ.-Prof. Dr. F.J., Leoben: Johannes Kepler (1571 bis 1630) 1. Teil In: Wissenschaftliche Nachrichten Nr. 97 Jänner 1995. Herausgegeben vom Bundesministerium für Unterreich und Kunst. S. 22 - 26 [8] Simonyi, Károly: Auszüge aus der Principia In: Kulturgeschichte der Physik. Verlag Harri Deutsch. Thur 1990. S 265/6 [9] Smoluchowski, Roman: Das Sonnensystem - Ein G2 V-Stern und neun Planeten. 2. Aufl. Spektum-der-Wissenschaft-Verlagsgesellschaft. Heidelberg 1989 [10] Wilford, John Noble: Mars - Unser geheimnisvoller Nachbar. 1. dt. Aufl. Birkhäuser Verlag, Basel 1992 [11] Kurfürst - Verlag: Das unendliche Weltall - Grundlagen der Astronomie. Dt. Ausgabe (Englische Ausgabe: Sampson Low, Marston & Co. Ltd. London 1966) [12] Das Universum und die Erde In: Das große Buch des Allgemeinwissens. 1. dt. Aufl. Zusammenarbeit von Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG, Mannheim und Verlag Das Beste GmbH, Stuttgart. Heidelberg 1991 S. 1 - 64
