Die Gasriesen - Studentshelp

Physik- Referat
Scheer Uta, Stauder Carolin, Weber Tanja, Ziegler Susanne
Klasse 9 c
Die Gasriesen
Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun
Aufbau:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Zusammenfassung und Bild aus Buch Faszinationen Weltraum Seite 20 – 21
Jupiter
Saturn
Uranus
Neptun
Anhang mit Bildern
(1) Wir beginnen mit einer kleinen Einführung in das Thema !
Die Gasriesen sind die äußersten Planeten unseres Sonnensystems.
Da sie vorwiegend aus Eis und Gasen bestehen, haben sie eine geringere Dichte als die felsigen
inneren Planeten, der Saturn würde sogar auf Wasser schwimmen.
Die äußere Planeten besitzen mehr Monde als die inneren, das zeigen Saturn und Jupiter mit 23
bzw. 17 bekannten Trabanten.
Die Masse der vier Planeten ist, im Vergleich zu den anderen, außerordentlichen groß.
Nun kommen wir zu den Planeten selbst, die wir so nenen.
Wir knüpfen an diesem Bild an. ( Buch Bild S. 20 rumgehen )
(2)
JUPITER
Und somit beginnen wir mit dem Jupiter.
Er ist der fünfte und größte Planet unseres Sonnensystems, der 14mal größer ist als die Erde.
Seine Zusammensetzung entspricht eher der eines Sterns als der eines Planeten
( Bild 0 ). Helle Ringe wechselnden Wolkenstrukturen, vier Hauptmonde und der große rote
Fleck sind alle mit kleinen Teleskopen leicht zu sehen .
Der Jupiter ist nach dem Gott Jupiter benannt.
Seit 1973 wurde er von amerikanischen Raumsonden erkundet, die eine Fülle von Daten und
Fotos zur Erde übermittelten, so konnte der GROßE ROTE FLECK auf der Südhalbkugel des
Jupiters als gewaltiger ovaler Wolkenwirbel erkannt werden, der durch seine Zirkulation Materie
nach oben transportiert, die im Violetten und Ultravioletten absorbiert.
Messungen der Raumsonde Ulysses, die 1992 teilweise Jupiter umflog, ermittelten beträchtliche
Schwankungen seiner Magnetosphäre.
1
Von den 16 bekannten Jupitermonden wurden vier bereits 1610 von G. Galilei und S. Marius
beobachtet.
Diese galileischen Monde, lo, Europa, Ganymed und Kallisto, sind größer als, oder fast so groß
wie der Planet Merkur. Jupiter besitzt außerdem ein etwa 30 km dickes Ringsystem ( Bild 1 ), das
1979 von Voyager 1 nachgewiesen wurde. Das Material in diesen Ringen wird offensichtlich
ständig erneuert, denn es bewegt sich nach innen zum Planeten hin. Es könnte durch den Zerfall
kleiner Brocken entstehen, die sich innerhalb der ‚Ringe bewegen. Der Jupitermond Metis
befindet sich gerade an der Außengrenze dieser Ringe und könnte eine der Quellen für deren
Material sein.
Auf lo fand Voyager 1 und 2 Spuren eines aktiven Vulkanismus.
Der Jupiter rotiert nicht gleichmäßig, sondern in verschiedenen Breiten unterschiedlich schnell.
Bild 2 mit Daten
(Dazu einfügen:)
Äquatorneigung :
3,1 Grad
Rotationsdauer :
9,925 Stunden
Oberflächentemperatur :
- 128 Grad Celsius
Umlaufzeit um die Sonne:
11 Erdjahre und 321 Tage
Die Oberfläche des Saturn ist außerdem eine giftige, übelriechende Welt aus Ammoniak und
Methan.
Nun führt uns das Bild des Buches zum Saturn. (Bild hochheben, drauf zeigen !)
(3)
Saturn
Was bedeutet eigentlich Saturn?
Saturn kommt aus dem italienischen und ist nach dem Gott der Saaten und der
Fruchtbarkeit benannt.
Nach dem Jupiter ist der Saturn der zweitgrößte Planet unseres Sonnensystems.
Er braucht genau 29,46 Jahre um die Sonne einmal zu umlaufen.
Insgesamt hat er 23 Monde und ist einer der hellsten Himmelskörper unseres
Sonnensystems. Im Kern des Saturns beträgt die Temperatur 15000° C. (Bild 3)
Er besteht hauptsächlich aus Wasserstoff. In der Gashülle des Saturns sind helle
Gürtel und Zonen, die parallel zum Äquator verlaufen.
Das auffälligste Merkmal des Saturns ist sein Ringsystem. Man nimmt an dass
sie aus Gestein, gefrorenen Gasen und Eis bestehen. ( Bild 4 )
Die Ringe sind in der Reihenfolge beschriftet in der sie entdeckt worden sind
(von innen nach außen):D, C, B, A, F, G, E.
Diese Ringe umgeben den Planten in der und etwa 27° zur Bahnebene geneigten
Äquatorebene. Diese Saturnringe wurden bereits von Galileo Galilei beobachtet.
Aber 1655 von Christiaan Huygens als solche erkannt.
Nach den heutigen Erkenntnissen besitzt der Saturn nicht weniger als 7 Ringgruppen.
Bislang haben 3 Raumsonden den Saturn erforscht :Pioneer 11 (1981), Voyager 1
(1980) und Voyager 2 (1981).
Diese Raumsonden hatten Kameras und Instrumente an Bord, die die Strahlungen
im sichtbaren, ultravioletten, infraroten und Radiowellenbereich des
elektromagnetischen Spektrums registrieren und zur Untersuchung von Magnetfeldern.
2
Bild 5 mit Daten
(dazu einfügen:)
Äquatorneigung :
26,7 Grad
Rotationsdauer :
10,675 Stunden
Oberflächentemperatur :
-170 Grad Celsius
Umlaufzeit um die Sonne :
29 Erdjahre und 168 Tage
Außerdem ist die Oberfläche des Sarurns, wie die des Jupiters eine giftige, übelriechende „Welt“
aus Ammoniak und Methan.
Jetzt gehen wir zum Uranus.
(4)
Uranus
Der Uranus ist von der Sonne aus gezählt der siebte Planet unseres Sonnensystems. Er erscheint
als grünblauer Stern , da das Methan den roten Bereich des Lichtes absorbiert. Der Uranus ist der
sechst größte Planet unseres Sonnensystems. Er wurde um 1781 von William Herschel mit einem
Fernrohr entdeckt ,obwohl er unter günstigen Bedingungen noch mit bloßem Auge erkennbar ist.
(Bild 6 )
Uranus ist von einer ausgedehnten, undurchsichtigen Atmosphäre umgeben die vor allem aus
Wasserstoff und Helium, sowie kleinere Mengen von Methan und Ammoniak besteht. Unterhalb
der ausgedehnten Wolkenschichten wird ein Meer aus überhitztem Wasser vermutet, das
wahrscheinlich einen Kern aus Stein von der Größe der Erde umgibt. Seit 1986 ist bekannt, dass
der Uranus 15 Monde hat. Neben 5 bekannten großen Monden fand Voyager 2, 10 weitere
Monde. Der 500 km große „ Miranda“ entpuppte sich als einer der komplexesten Körper im
Sonnensystem. Teile sind zu gewaltigen Bergrücken aufgefaltet, die teilweise bis zu 20 km hohe
senkrechte Wände besitzen. Eine Erklärung besagt, dass er von großen Asteroiden getroffen und
zerschmettert, allmählich aber wieder verschmolz. Von Voyager 2 wurden Stürme mit bis zu 550
km/h beobachtet. Das Magnetfeldes Uranus ist sehr schwach.
(Bild 7 Ringe)
Das Ringsystem besteht aus 11 wahrscheinlich sehr jungen Ringen, die fast staubfrei sind.
Das Besondere am Uranus ist, dass er seitwärts rotiert. ( Bild 8 )
Bild 9 mit Daten
(dazu einfügen:)
Äquatorneigung :
97,9 Grad
Rotationsdauer :
17,2 Sunden
Oberflächentemperatur :
< - 156 Grad Celsius
Umlaufzeit um die Sonne : 84,01 Erdjahre
So kommen wir zu unserem letzten Planeten, den wir heute vorstellen, dem Neptun.
(5)
Neptun
Neptun ist der achte Planet und somit der entfernteste und kleinste Gasriese von der Sonne aus
und auch der viertgrößte nach Durchmesser.
In der römischen Mythologie war Neptun der Gott des Meeres.
3
Nach der Entdeckung von Uranus wurde bemerkt, das seine Umlaufbahn nicht mit den
Newtonschen Gesetzen übereinstimmt. Es wurde daher vorrausgesagt, das ein weiterer,
entfernterer Planet die Umlaufbahn des Uranus beeinflusst. Neptun, zuerst am 23. September
1846 von Galle in Berlin und d’Arrest sehr nahe an der Stelle beobachtet, die Adams und Le
Verrier nach Berechnungen vorhergesagt, die auf den beobachteten Positionen von Jupiter,
Saturn und Uranus beruhten. Nachfolgende Beobachtungen zeigten, das die von Adams und Le
Verrie errechneten Umlaufbahnen ziemlich schnell von den tatsächlichen abweichen. Wäre die
Suche nach dem Planeten wenige Jahre früher oder später durchgeführt worden, wäre er nirgends
in der Umgebung der vorhergesagten Stelle entdeckt worden.
Neptun wurde nur von einem Raumfahrzeug besucht, von Voyager 2 im August 1989. Fast alles,
was wir über Neptun wissen, verdanken wir dieser Annäherung.
Weil Plutos Umlaufbahn so exzentrisch ist, kreuzt sie manchmal die Umlaufbahn des Neptun. Ab
1979 war Neptun tatsächlich der Planet, der am weitesten von der Sonne entfernt ist; seit Februar
1999 ist es wieder Pluto.
Neptuns Zusammensetzung ist wahrscheinlich der des Uranus ganz ähnlich ( Bild 10) :
Verschiedene „ Eisarten“ und Felsen mit ungefähr 15 Prozent Wasserstoff und etwas Helium.
Wie Uranus, aber im Gegensatz zu Jupiter und Saturn, könnte er keine getrennten inneren
Schichten haben, sondern statt dessen mehr oder weniger einheitlich in seiner Zusammensetzung
sein. Aber es gibt sehr wahrscheinlich einen kleinen Kern ( mit einer Masse, die ungefähr der
Erde entspricht ) aus felsigem Material. Seine Atmosphäre besteht im Wesentlichen aus
Wasserstoff und Helium mit einem geringen Anteil Methan.
Neptuns blaue Färbung ist Ergebnis der Absorption roten Lichts durch das Methan in der
Atmosphäre.
Als typischer Gasplanet hat Neptun kräftige Winde, die sich zu Streifen entlang der Längen
formen, so wie große Stürme oder Wirbelstürme. Neptuns Winde sind die schnellsten im
Sonnensystem mit Geschwindigkeiten bis zu 2000 km/h.
Wie Jupiter und Saturn besitzt Neptun eine innere Hitzequelle- er strahlt mehr als doppelt soviel
Energie ab als er von der Sonne empfängt. Die Temperatur an der Wolkengrenze liegt bei 220°C.
Zur Zeit der Voyager-Annäherung war Neptuns prominenteste Erscheinung der Große Dunkle
Fleck auf der südlichen Hemisphäre. Er war ungefähr halb so groß wie Jupiters Großer Roter
Fleck (mit etwa dem Durchmesser der Erde). Neptuns Winde wehten in westwärts mit etwa 300
Metern pro Sekunde (knapp 1.100 km/h). Voyager 2 bot sich außerdem ein kleinerer dunkler
Fleck auf der Südhalbkugel und eine unregelmäßige weiße Wolke, die in etwa allen 16 Stunden
um Neptun herum schwirrt und heute als „The Scooter“ (übersetzt in etwa „Der Flitzer“.) bekannt
ist. Es könnte sich um eine Rauchfahne handeln, die aus niedrigeren Schichten aufsteigt, aber
seine wahre Natur bleibt ein Mysterium.
Wie auch immer, Beobachtungen des Neptun von HST im Jahre 1994 zeigen, dass der Große
Dunkle Fleck verschwunden ist! Entweder hat er sich einfach aufgelöst, oder er ist von anderen
Teilen der Atmosphäre verdeckt. Wenige Monate später wurde ein neuer dunkler Fleck auf
Neptuns Nordhalbkugel entdeckt. Dies könnte darauf hinweisen, dass sich Neptuns Atmosphäre
ausgesprochen schnell verändert, möglicherweise wegen geringfügiger Temperaturunterschieden
zwischen den oberen und unterern Schichten der Wolken.
Neptun besitzt ebenfalls Ringe (Bild 11). Beobachtungen von der Erde aus zeigten lediglich feine
Bögen an Stelle von fünf vollständigen Ringen, aber die Bilder der Voyager 2 zeigten
durchgehende Ringe mit hellen Klumpen. Einer der Ringe scheint eine seltsame verdrehte
Struktur aufzuweisen.
4
Wie die Ringe von Uranus und Jupiter sind auch die des Neptun sehr dunkel, aber ihre
Zusammensetzung ist unbekannt.
Neptuns Magnetfeld ist, wie das von Uranus, ungewöhnlich ausgerichtete und wird
wahrscheinlich von leitendem Material (wahrscheinlich Wasser) in den mittleren Schichten
hervorgerufen. Es hat einen Neigungswinkel von mehr als 50° zur Rotationsachse. Neptun kann
mit einem Feldstecher gesehen werden (wenn man exakt weiß, was man suchen muss), aber um
mehr als eine winzige Scheibe zu sehen, wird ein großesTeleskop benötigt.
Neben den schon bekannten Neptunmonden Triton, der größte und hellste Mond, und Neireid mit
der elyptischsten Umlaufbahn aller Monde, wurden sechs weitere Trabanten entdeckt.
(Bild 12 mit Daten)
Äquatorneigung:
Oberflächentemperatur:
Rotationsdauer:
Umlaufzeit:
28,8 Grad
<-156 Grad Celsius
416,1 Stunden
164,79 Erdjahre
(6)
Hier sind im Anhang die Bilder, die wir verwendet haben, wobei das Bild aus dem Buch
nicht dazu gebracht werden konnte!
Bild 0:
5
Bild 1 :
Bild 2 :
6
Bild 3 :
Bild 4 :
7
Bild 5 :
Bild 6 :
8
Bild 7 :
Bild 8 :
9
Bild 9 :
Bild 10 :
10
Bild 11 :
Bild 12 :
11
12