1.1 Unser Sonnensystem 1.2 Die Sonne 1.3 Die Planeten

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Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern
1 DER AUFBAU
DES
UNIVERSUMS
1.1 Unser Sonnensystem
Unser Sonnensystem besteht aus einem durchschnittlichen Stern, der Sonne, und vielen
kleineren Körpern, die um die Sonne kreisen:
• Planeten und ihre Monde
• Planetoide, Astroide, Meteoride
• Meteorite
• Kometen
Zwischen diesen Körpern hat es Gas und Staub.
Alle diese Körper leuchten nicht selber, sondern werden von der Sonne wie von einer Glühbirne
beleuchtet; dies ist ein grundsätzlicher Unterschied.
1.2 Die Sonne
Die Sonne ist eine riesige Kugel aus Gas. Wie alle Sterne leuchtet sie und strahlt Wärme ab. Die
Energie, die dazu nötig ist, erzeugt sie in ihrem Kern. Auf der Sonnenoberfläche sind oft dunkle
Flecken, die so genannten Sonnenflecken, zu sehen. Häufig finden Gasausbrüche und
Explosionen statt.
Die Sonne ist ein ganz normaler, durchschnittlicher Stern. Viele Sterne sehen also ähnlich aus
wie die Sonne und bestehen auch aus leuchtendem Gas.
1.3 Die Planeten
Die Planeten sind riesige Kugeln aus Materie, welche die Sonne umkreisen. Sie sind viel kleiner
als die Sonne (siehe Tabelle 1: Grössenvergleiche). Planeten sind nicht etwa Sterne, denn Sterne
leuchten selber, Planeten aber nicht.
Die wichtigsten Daten der neun Planeten unseres Sonnensystems sind in der Tabelle 2
eingetragen.
Die Planeten kann man in zwei Gruppen unterteilen:
• erdähnliche Planeten:
• kleine Planeten
(Merkur, Venus, Erde,
• bestehen aus Gestein
Mars, Pluto)
• besitzen wenige oder gar keine Monde und auch
keine Ringe
• Gasplaneten:
• grosse Planeten
(Jupiter, Saturn,
• bestehen aus Gas
Uranus, Neptun)
• besitzen viele Monde und Ringe
Angenommen
Sonne
Jupiter
Erde
Distanz Sonne-Erde
ist so gross wie
Stecknadelkopf
Dicke der Stecknadel
Spitze der Stecknadel
Massstab/Lineal
Distanz Sonne-Jupiter
AJB-Mitglied
Distanz Sonne-Pluto
Breite der Sternwarte
Distanz Sonne-nächster Bern-Luzern
Stern
Tabelle 1 Grössenvergleiche
also
2.8 mm
0.28 mm
0.025 mm
30 cm
Wirkliche Grösse:
1'392'000 km
142'796 km
12'756 km
149'597'900 km
1.5 m
12 m
80 km
( ~2.5 Mio. km)
779'000'000 km
5'966'000'000 km
36'895'950'000'000'000 km
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Merkur Venus
Erde
7
Mars
Jupiter
*
Saturn
*
Uranus
*
Neptun
*
Pluto
Symbol
kleinster Abstand
46
107,5
147
206,7
741
1343
2735
4456
4425
größter Abstand zu Sonne
(Mio. km)
70
108,9
152
249,2
815
1509
3005
4537
7375
zu Sonne (Mio km)
Umlaufzeit (in Jahren)
0,24
0,61
1
1,88
11,87
29,63
86,04
165,49
251,86
Durchmesser (km)
4878
12104
12756
6794
142796
120000 51200
48600
2200
Masse (in Erdmassen)
0,0553
0,815
1
0,107
317,8
95,14
14,54
17,20
-
mittlere Dichte (g/cm3)
5,43
5,24
5,515
3,93
1,33
0,7
1,58
1,71
2,1
Fluchtgeschwindigkeit
(km/s)
4,25
10,4
11,2
5,02
59
33,4
-20,6
-23,7
-
Rotationsperiode
58,65d
243,0d 23h56’ 24h37’
9h55’
10h14’
16h 48’
18h12’
6,39d
Anzahl Monde
0
0
16
24
15
8
1
1
2
Tabelle 2 Wichtige Daten der Planeten (* Besitzt Ringsystem ) Daten: 2001
1.4 Monde
So wie die Planeten die Sonne umkreisen, umkreisen die Monde die Planeten. Monde bestehen
aus Gestein und oft auch aus Eis. Grosse Monde sind kugelförmig wie die Planeten, kleine
hingegen unregelmässig wie Kartoffeln.
1.5 Planetoid / Asteroid / Meteoride
Asteroide ist der Sammelbegriff für kleine Planeten. Die meisten sind kartoffelförmig, nur die
Grössten haben eine einigermassen runde Form. Die meisten Asteroide befinden sich in
Ansammlungen, so genannten Gürteln. Die ausgeprägtesten sind der Asteroidengürtel zwischen
Mars und Jupiter und der Kuipergürtel hinter Pluto.
Grosse Asteroide werden Planetoide genannt. Sie haben in der Regel eine runde Form und
können Monde haben.
Meteoride sind die Winzlinge unter den Asteroiden. Sie sind nur einige cm bis mm gross.
1.6 Meteore
Meteore nennt man die Leuchterscheinung, die beim Eintreten eines Asteroiden durch die starke
Reibung mit den Luftmolekülen der Erdatmosphäre entsteht. Man nennt sie auch
Sternschnuppen.
1.7 Meteorite
Meteorite sind Objekte, die gross genug sind, um beim Eintritt in die Erdatmosphäre nicht
vollständig zu verglühen, so dass sie auf der Erdoberfläche einschlagen können.
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1.8 Kometen
Kometen bewegen sich auf sehr langgestreckten Bahnen um die Sonne. Deshalb sind sie
manchmal nahe bei der Sonne (Perhel) und manchmal weit von ihr entfernt (Aphel). Ein Komet,
der gerade weit von der Sonne entfernt ist, besteht nur aus dem Kometen Kern. Dieser Kern ist
sehr klein (nur einige Kilometer Durchmesser) und besteht aus Eis und Gestein. Wenn der Komet
in die Nähe der Sonne kommt, schmilzt das Eis und eine riesige Gashülle bildet sich rund um den
Kern. Der Sonnenwind bläst diese Hülle weg, so dass ein Schweif entsteht.
Wenn sich der Komet dann wieder von der Sonne entfernt, verschwindet der Schweif wieder,
doch er hinterlässt meist eine Drecksspur, welche zu Meteorschauern führt, z.B. dem
Leonidenschauer.
Abbildung 1 Schweifbildung bei Kometen
1.9 Sterne
Sterne unterscheiden sich in verschiedenen Eigenschaften:
• Grösse: Es gibt Zwerge, mittelgrosse Sterne (wie die Sonne), Riesen und Überriesen.
• Temperatur und Farbe: kühle Sterne (3000 °C) sind rot, lauwarme (6000 °C) gelb und
heisse (20‘000 °C) blau.
• Helligkeit: Je grösser und heisser ein Stern, desto heller ist er.
Es gibt auch Zwillingssterne, die zusammen entstanden sind. Man nennt sie Doppelsterne. Sie
kreisen gegenseitig umeinander:
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Abbildung 2 Ein Doppelsternsystem
Es gibt sogar Mehrfachsterne (das heisst Drillinge, Vierlinge usw.).
Schliesslich gibt es Sterne, die ihre Helligkeit verändern, so genannte Veränderliche, die wir
unterteilen können in:
• Bedeckungs Veränderliche sind Doppelsterne, die einander gegenseitig von Zeit zu Zeit
verdecken. Dann ist der hintere Stern nicht sichtbar und somit erscheint das ganze
Doppelsternsystem dunkler.
• Physische Veränderliche werden tatsächlich grösser und kleiner, heisser und kühler und
verändern so ihre Helligkeit.
1.10 Nebel
Nebel werden in zwei Gruppen unterteilt:
Diffuse Nebel
Diffuse Nebel sind riesige Wolken aus Gas oder Staub oder beidem. Gasnebel werden von
Sternen erhitzt und beginnen deshalb zu leuchten. Staubnebel werden oft von Sternen
beleuchtet. Staubnebel leuchten also nicht selber, sondern reflektieren das Licht von Sternen;
man nennt sie deshalb auch Reflexionsnebel. Staubnebel, in denen es keine Sterne gibt, sind
dunkel und verdecken alles, was dahinter ist; sie heissen deshalb auch Dunkelnebel.
Planetarische Nebel
Alte Sterne stossen ihre äussersten Schichten ab. So entsteht eine Hülle um den Stern, die sich
ausdehnt. Solche Hüllen nennt man planetarische Nebel, weil sie im Fernrohr wie Planeten
aussehen also wie kleine runde Scheibchen.
Abbildung 3 Planetarischer Nebel M57 (Quelle:
http://hubblesite.org/)
Riesige, alte Sterne stossen nicht einfach nur ihre Hülle ab, sondern explodieren geradezu. Eine
solche Explosion nennt man Supernova, und der übriggebliebene Nebel heisst Supernova Rest.
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1.11 Sternhaufen
Manchmal liegen viele Sterne nahe beieinander und bilden einen Haufen. Auch hier gibt es zwei
Gruppen.
Offene Sternhaufen nennt man diejenigen Sternhaufen, die nicht sehr dicht sind und aus etwa
100 jungen Sternen bestehen. Im Fernrohr kann man jeden Stern des Haufens einzeln sehen.
Kugelsternhaufen sind Ansammlungen sehr vieler, alter Sterne (bis einige Milliarden Jahre),
welche recht nahe beieinander liegen (Distanzen zwischen den Sternen: ca. 1 Lichtjahr1 ).
Kugelsternhaufen sind, wie der Name sagt, kugelförmig. Im Zentrum liegen die Sterne näher
beieinander, so dass man im Fernrohr dort nur einen einzigen Klumpen sehen kann. Nur am
Rand sieht man einzelne Sterne.
Abbildung 4 Kugelsternhaufen M13
aufgenommen von Frédéric Carron und Matthias
Baumgartner (Quelle: AJB)
Kontrollfragen
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Welche Körper umkreisen unsere Sonne?
Was ist der Unterschied zwischen der Sonne und einem dieser Körper?
Was ist unsere Sonne eigentlich?Aus was besteht sie?
Was gibt es auf der Sonne (mehrere Antworten möglich)?
A) Flecken B) Wirbelstürme C)Explosionen D) Gewitter E) Sommersprossen
Welche Hauptgruppen von Planeten unterscheidet man?
Was ist der Unterschied zwischen diesen beiden Hauptgruppen
Was sind Monde?
Was ist der Kuipergürtel?
Was ist der Unterschied zwischen Asteroiden, Planetoiden und Meteoriden?
Was ist eine Sternschnuppe?
1 ein Lichtjahr siehe Masseinheiten Kapitel Physik 1
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1.12 Galaxien
Wie die Milchstrasse bestehen alle Galaxien aus Sternen, Nebeln, offenen Sternhaufen und
Kugelsternhaufen. Sie unterscheiden sich vor allem in ihrer Form. Es gibt verschiedene Typen
von Galaxien:
• Spiralgalaxien (wie die Milchstrasse)
• elliptische Galaxien: kugelförmige oder längliche Galaxien ohne Spiralarme
• unregelmässige Galaxien: Galaxien, die eine unregelmässige Form haben.
1.13 Galaxienhaufen
Wir finden Galaxienhaufen in (fast) allen Grössen: Einige besitzen nur wenige Mitglieder und
andere bestehen aus Tausenden von Galaxien. Die meisten Galaxien gehören zu einem Haufen;
dennoch können wir auch „Einsiedler“-Galaxien beobachten.
1.14 Universum
Wie das Universum als Ganzes aussieht, ist eine Frage, die sehr schwierig zu beantworten ist.
Physiker und Astronomen sind diesem Rätsel jedoch auf der Spur.
Abbildung 5 Andromedanebel M 31 (Quelle: http://www.bbs-winsen.de/GoBlack/Astronom/)
Kontrollfragen
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
25.
Was geschieht, wenn ein Gesteinsbrocken auf die Erde trifft?
Wie nennt man diese Gesteinsbrocken?
Warum bildet sich ein Kometenschweif?
Welches sind die Hauptunterschiede bei Sternen?
Was ist ein Bedeckungsveränderlicher Stern?
Was ist ein Physisch Veränderlicher Stern?
Was ist der Unterschied zwischen einem Gasnebel und einem Staubnebel?
Was ist der Pferdekopfnebel für ein Nebel? (dunkler Pferdekopf vor hellem Gasnebel)
Wie entsteht ein Planetarischer Nebel?
Was ist der Unterschied zwischen einem Planetarischen Nebel und einer Supernova?
Was ist ein Sternhaufen?
Vergleiche Offene Sternhaufen und Kugelsternhaufen!
Was ist eine Galaxie?
Wie heisst die Galaxie in der wir leben?
Wie heisst die "Familie" einer Galaxie?