Planeten

Highlights der Astronomie
APOD vom 11.8.2004: Venus und Jupiter über Bursa (Türkei)
alle Neune ...
http://www.solarsystem.org.uk/data.html
http://www.the­solar­system.net/
http://www.ex.ac.uk/Mirrors/nineplanets/
Unser Planetensystem
Die Umlaufbahnen
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die meisten fast kreisförmig
alle in einer Ebene (Ekliptik)
Planeten­Konstellationen
Ekliptik: Hauptbezugsebene; Ebene
durch Erdbahn um Sonne definiert
Opposition, Konjuktion,
Quadratur
Quadratur
Knoten
totale Sonnenfinsternis:
Mond in unterer Konjunktion plus
in Knoten
Die Keplerschen Gesetze
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die Keplerschen Gesetze ergeben sich direkt aus der Mechanik für eine Zentralkraft, das 3. speziell für eine “1/r2” Kraft
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1. Gesetz
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Die Planeten bewegen sich auf Ellipsen, in deren (einem) Brennpunkt die Sonne steht.
Bahnen um gemeinsamen Schwerpunkt, bzw. die von Körper A um B
Umwandlung von kinetischer in potentielle Energie und umgekehrt
Keplersche Gesetze
●
2. Gesetz
–
Der Fahrstrahl von der Sonne zum Planeten überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
–
dieser Satz ist äquivalent zur Erhaltung des Drehimpulses
Keplersche Gesetze
●
3. Gesetz
–
Das Verhältnis aus den 3. Potenzen der großen Halbachsen und den Quadraten der Umlaufzeiten ist für alle Planeten konstant.
3
a
T
2
=M ⊙m
–
werden Zeit und Entfernung in Jahren und AU genommen, sind die Massen in Sonnenmassen zu verstehen
–
diese Formel entsteht direkt aus dem Gesetz für die Newtonsche Gravitation –
aus ihm kann ●
●
die Masse der Sonne
die Entfernung aller Planeten im Sonnensystem bestimmt werden, falls eine davon bekannt ist
Einteilung der Planeten
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historisch:
–
klassische (Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn)
–
modern
Zusammensetzung bzw. Größe (bis auf Pluto identisch)
–
felsig/klein bzw. Gasplaneten/groß –
felsig: Dichten von etwa 5 gm/cm3; Gasplanet: etwa 1 gm/cm3 –
klein: Radius bis 6000 km;
groß: 25000 bis 70000 km (Sonne: 1.4 106 km)
–
Masse: 0.06 (Merkur) bis 320 (Jupiter) Erdmassen
(Pluto 0.002); Sonne: 1000 Jupitermassen
Merkur
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Bahn hochexzentrisch, von 46 bis 70 Mill. km; Durchmesser 4880 km; Masse 3 1023 kg; nach Erde zweithöchste Dichte
untersucht von Mariner 10 (1974/75)
dünne Atmosphäre, daher viele Meteoriteneinschläge
Atmosphäre besteht aus Atomen, die vom Sonnenwind aus Merkur­
Oberfläche evaporiert wurden, aber auch schnell entweichen
3:2 Resonanz zwischen Umdrehungs­ und Bahnperiode
(stellen Sie sich vor, wie die Sonnenbahn im Laufe eines Tages aussieht)
●
●
Temperaturschwankungen von 90 bis 700 K
dichter, relativ großer Eisenkern, dünnerer Silikatmantel; hohe Dichte (nach Erde zweitdichtester Körper im Sonnensystem)
Merkur­Transit
zuletzt am 7.5.2003, davor Nov 99, nächster Nov 2006
historische Bedeutung:
mittels genauer Zeitmessung der
“Kontakte” von verschiedenen Punkten der Erdoberfläche und
Triangulation kann die Entfernung
zur Sonne bestimmt werden
(3. Kepler Gesetz)
Perihel­Drehung
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das Gravitationspotential in der Allgemeinen Relativitätstheorie ist nicht mehr ein 1/r­Gesetz, sondern hat – in erster Näherung – einen
2
RS
3
GM
Zusatzterm wobei der
R S=2
−L
mr
2
c2
Schwarzschild­Radius und L der Bahndrehimpuls ist
●
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das führt dazu, dass eine stabile Bahn nicht mehr durch die stationäre Ellipse beschrieben wird, sondern durch eine sich drehende
das kann zum Beispiel durch Bestimmung der Lage des Perihels gemessen werden, die sich nach jeder Umlaufsperiode um einen
M
2
 ≈6  2
Winkel in Rotationsrichtung gedreht hat
L
●
beim Merkur beträgt dieser Winkel 43” /Jhdt.; wie vorhergesagt
wenn man die Drehung aufgrund der Newtonschen Wirkung der anderen Planeten berücksichtigt hat
(G = 6.67 10­11 m3/kg s2)
Falschmeldungen 1: Vulkan
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die Periheldrehung könnte auch mit der Existenz eines weiteren Planeten innerhalb der Merkurbahn erklärt werden
1806 von Le Verrier behauptet (auch gestützt auf Beobachtungen eines “Flecken vor der Sonne” ) und Bahn berechnet: 19 Tage Umlaufszeit, stark exzentrische Bahn und 1/17 der Masse Merkurs
Name: Vulkan ●
1878 wähernd Sonnenfinsternis “gesehen” ­ sogar 2 Planeten!
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dann 1916 Einsteins Erklärung ....
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1970 nochmal Sichtungen ...
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was wurde wirklich gesehen? Vermutlich Asteroiden oder Kometen nahe an der Sonne
Venus
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Masse 4.9 1024 kg; 12100 km Durchmesser (fast Erde)
nach Sonne und Mond dritthellstes Himmelsobjekt und häufigstes “UFO”....
seit Mariner 2 (1962) mehr als 20 Satelliten, einschl. Venera 7 und 9 (gelandet), zuletzt Magellan mit
Radarbildern der Oberfläche (1989­94)
topographische Darstellung
westliche Eisla Region:
Vulkane
Lavakanäle
Venus­Oberfläche in echten Farben
Atmosphäre der Venus
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obwohl Venus der Erde so ähnlich ist, unterscheiden sich die Atmosphären deutlich
Druck von 90 atm (9000 kP; etwa wie im Meer in 1 km Tiefe)
hautpsächlich CO2 mit kilometerdicken Wolken aus Schwefelsäure
starker Greenhouse­Effekt mit Oberflächentem­
peraturen von 740 K (Blei schmilzt)
kein Wasser (verdampft)
mäßige Winde an der Oberfläche, aber starke (500 km/h) in der hohen Atmosphäre
... ein Blick in unsere Zukunft?
Rotation: retrograd und Venus­Tag 243 Erdtage; Bahn: synchronisiert; Exzentrizität unter 1%
Venus­Geologie
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Venus hat wenige Einschlagkrater, spricht für junge Oberfläche
keine kleinen Krater, aber oft Gruppen von Kratern (Meteoriten verdampfen oder zerbrechen in Atmosphäre)
glatte Oberfläche mit wenigen großflächigen Erhebungen oder Tiefebenen
viele, ausgedehnte Lava­Ausflüsse, aber wenige aktive Vulkane (hot spots)
zentraler Eisekern (3000 km Durchmesser) und dicker Mantel aus geschmolzenem Felsen (ähnlich Erde)
im Mantel Konvektion, daher tektonische Spannungen, aber keine großen tektonischen Platten.
Pancake­Berge
Venus­Transit
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wie Merkur­Transit wichtig zur Bestimmung einer ersten, grundlegenden Entfernung im Sonnensystem
aber einfacher, da Venus näher und heller
am 6. Juni 1761 erstmals (nach Aufruf Halleys) gemacht
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Ergebnisse zwischen 125 und 155 Mill. km
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erst 1874 und 1882 genau (Fotografie)
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Zyklus:
8 Jahre + 121 1/2 Jahre + 8 Jahre + 105 1/2 Jahre = 243 Jahre
zuletzt 8.6.2004, der nächste am 6.6.2012
Venus und ISS
Venusatmosphäre
Falschmeldungen 2: Venus­Mond
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Cassini beobachtete 1672 ein Objekt neben der Venus, gab dies aber nicht bekannt – ein Mond?
1686 erneute Beobachtung, dann aufgeschrieben
wurde dann auch von anderen gesehen, 1761 sogar 16­mal; Scheuten (1761) sah sogar den Schatten während eines Venus­Transits; andere Beobachter aber konnten es nicht finden Name: Neith
Lambert veröffentlicht 1777 Bahndaten: 11 Tage Umlaufszeit,
66,5 Venusradien Abstand, Bahnneigung 64o Hozeau (1884) behauptet, es sei ein weiterer Planet, aufgrund verschiedener bekannter Bahndaten (!)
1887 zeigt die Belgische Akademie der Wissenschaften, dass alle Sichtungen klar auf bekannte Hintergrundsterne zurückzuführen sind
1892 aber sieht Barnard ein Objekt 7. Größe, das nicht identifizierbar war ....
Mars
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Bahnradius 1.52 AU, 6794 km Durchmesser, 6.43 1023 kg
Satelliten: Mariner 4 (1965), Mars 2, Viking Landers (1976); 1997 Mars Pathfinder
Bahn exzentrisch, führt zu Klimaschwankungen
z.B. Temperatur 140 – 300 K ( 218 K)
deutliches Oberflächenprofil:
–
Olympus Mons: 500 km Basisdurchmesser, 24 km Höhe, umgeben von einer 6 km tiefen Klippe
–
Tharsis: 4000 km durchmessendes Hochland (10 km)
–
Vallis Marineris: 4000 km lange Canyons, 2­7 km tief
Mars – weitere Daten
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Umdrehungsperiode 24 h 37 m
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Umlaufperiode 687 Tage
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Durchmesser 6800 km (½ Erde)
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Dichte 3.9 g/cm3 (72% Erddichte)
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daher Masse nur etwa 11% Erdmasse
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60% der Oberfläche rötlich (Staub und Felsen)
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polare Eiskappen (schwankende Größe) aus CO2 und Eis
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“Kanäle” sind Bergkanten, sich ändernde Farben aufgrund von Verwehungen
1700 km Eisenkern, Mantel und Kruste
Mars ­ die Oberfläche
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Strukturen alt, es gibt aber auch aktive, jüngere Bereiche
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Südhalbkugel: sieht Mond ähnlich, viele Krater
●
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Nordhalbkugel: eher junge, tiefer liegende Ebenen mit komplexeren Strukturen; abrupter Übergang (km­Unterschiede)
Erosionszeichen: Staub, Verwehungen, Flusstäler
wahrscheinlichste Erklärung: Flüsse und Ozeane in der Vergangenheit
Bilder der Rover Spirit und Opportunity
APOD 15.11.04: Burns Cliff (Mars, Opportunity)
Opportunity steht am Fuß einer Klippe, die die Ausfahrt aus dem Krater “Endurance” blockiert. Der Rover muss wohl umdrehen und den Krater über die “Einfahrt” verlassen. Untersucht wurde die Abhängigkeit der Bodenzu­
sammensetzung als Funktion der Tiefe.
Mars­Express
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ESA Mission, Dez. 2003 Ankunft
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“Beagle 2” Lander zerstört
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aber Orbiter Hauptziel der Mission
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Kartographierung mit Auflösung von bis zu 10 oder 2 m/Pixel
Zusammensetzung der Oberfläche mit 100 m Auflösung
Atmosphärenzusammensetzung ebenso wie oberste Erdschichten
Marsbahn zw. 300 und 11000 km
Krater am Rand von Huygens
Melas Chasma (Kluft)
Die Atmosphäre des Mars
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dünne Atmosphäre mit Winden, Druck 7 mb (½ % Erde)
z.T. sehr starke Staubstürme, die ganzen Planeten erfassen und Wochen dauern
besteht zu 95% aus CO2 , ansonsten aus N, Ar, O, H2O
dennoch zu wenig CO2 für (irdischen) Greenhouse­
Effekt, daher kalt (nur 5o Erwärmung)
CO2 wird nicht durch tektonische Vorgänge ersetzt
verdunstende Polkappen im Sommer erhöhen Atmosphärendruck um ¼
schwaches Magnetfeld
Leben auf dem Mars?
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Wassereis ist vorhanden (Polkappen)
flüssiges Wasser unter der Oberfläche?
(Ablussrinnen, M Global Surveyor 2000)
sehr jung (Wochen)
Mars­Meteoriten:
–
30 (von 22000) auf der Erde stammen vom Mars
–
durch Einschläge auf Mars hoch­
geschleudert –
1999: Antarktis­Meteorit soll bakteriologische Wirkung auf Mineral­
bildung zeigen
–
vor 4 Mrd. J. enstanden, 16 Mio. herausgschleudert, 13000 J. eingeschlagen
Die Mars­Monde
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Phobos und Deimos ­ in 9000/23000 km Entfernung von Mars
●
Durchmesser 11/6 km, Masse 1 1016 kg/1.8 1015 kg
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beide von Asaph Hall 1877 entdeckt
●
Phobos hat großen Krater Stickney ●
Phobos ist der seinem Planeten am nächsten
befindliche Mond, Deimos der kleinste
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beide bestehen aus C­reichem Fels, sehr ähnlich Meteoriten und aus Eis
sind vermutlich Asteroiden gewesen, deren
Bahn von Jupiter so gestört wurde, dass sie von Mars eingefangen werden konnten
Falschmeldungen 3: Mars­Monde
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Kepler 1610 dachte, die Ringe, die Galileo um Saturn gesehen, aber nicht als solche erkannt hatte, seien in Wahrheit 2 Monde des Mars
1643: Anton Maria Schyrl (Kapuzinermönch) behauptet, Monde gesehen zu haben, was aber mit seinem Teleskop unmöglich war
1727: Swift in “Gullivers Reisen” schreibt von 2 Marsmonden mit Umlaufzeiten von 10 und 21.5 Stunden. Voltaire übernimmt das in seiner Novelle “Micromegas” (1750)
1747: der deutsche Kapitän Kindermann behauptet, einen Marsmond mit Periode 59 Std. 50 Min. 6 Sek. beobachtet zu haben
1877: Asaph Hall findet die wirklichen Monde. Perioden sind 7 Std. 39 Min. und 30 Std. 18 Min.
Jupiter
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1.9 1027 kg = 1/1000 Sonnenmasse =
318 Erdmassen, doppelte Masse aller anderen Planeten zusammen
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778,000,000 km, 5.2 AU; Umlaufszeit 11,9 Jahre
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143,000 km Äquatorialdurchmesser; Rotationsperiode etwa 9,9 hrs
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vierthellstes Himmelsobjekt
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Galileo fand 1610 die ersten (klassischen) Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Callisto; diese Entdeckung war der erste Beweis für eine nicht­
geozentrische Bewegung am Himmel
Prototyp eines Gasplaneten (Größe genommen bei Druck 1 atm)
besteht zu 90% aus Wasserstoff, 10% aus Helium, und andere Spurenelemente
Jupiters Aufbau
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Gasplanet, der nach innen immer dichter wird
im Inneren nehmen die Gase metallische Zustandsformen an (Ionisation durch Druck)
gasförmige, flüssige, feste (?) Phase
zum Großteil aus theoretischen Modellen geschlossen
vielleicht ein fester, erdähnlicher Kern von 10­15 Erdmassen
durchschnittliche Dichte 1,33 gm/cm3 Temperatur im Zentrum 20,000 K (durch gravitative Kompression)
Jupiter strahlt daher mehr Energie ab als er erhält
Jupiters Magnetfeld
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und daher auch “Nordlichter”
hier beobachtet vom HST
Jupiter hat ein Magnefeld
10­mal stärker als das der Erde
daher auch Strahlungsgürtel
Wolken und Wetter
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was wir sehen, sind die Wolkenformationen Jupiters, die etwas außerhalb der 1 atm­Grenze liegen
die Farben kommen wohl von verschiedenen chemischen Verbindungen der Spurenelemente bzw. ­moleküle Methan, Wasser, Ammoniak
Zonen sind die helleren (weiß, gelb) Bereiche, die auch kühler, daher weiter außen sind
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Bänder sind die dunkleren (rot­braunen) Bereiche; heißer, weiter innen
man sieht Verwirbelungen Windgeschwindigkeiten bis 600 km/h
möglicherweise 3 Wolkenschichten
Der Große Rote Fleck
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wird seit 400 Jahren beobachtet
Anti­Zyklon in Südhalbkugel, Rotation im Gegenuhrzeigersinn, Periode 6 Tage
3­facher Erddurchmesser
fehlende Landmassen und innere Wärme möglicherweise verantwortlich für lange Lebensdauer
weitere, ähnliche Wirbel, aber keiner so langlebig
Jupiter hat einen Ring
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1979 von Voyager 1 entdeckt
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im Infraroten beobachtbar
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sehr nahe an Jupiter (1.8 Radien entfernt), innerhalb innerster Mondbahn
besteht wohl aus sehr kleinen Staubpartikeln Jupiter­Monde 1: die Galileischen Monde
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Voyager Aufnahme
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sind die 4 größten Monde
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Namen von Jupiters Geliebten
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zwischen 3000 und 5000 km Durchmesser
Nähe zu Jupiter bestimmt Eigenschaften
1610 von Galileo entdeckt
synchronisierte Bahnperioden von 1:2:4 Io­Perioden
Callisto erst in einigen hundert Millionen Jahren, dann bei “8”
APOD vom 11.11.2004
seltene Dreifach­Sonnenfinsternis (28.3.04) durch Ganymed (l), Callisto (r) und Io (Mitte);
Io (weiß) und Ganymede (blau) sind selbst sichtbar. Aufnahme HST, Infrarot.
Historisch: Ole Rømer bestimmte die Lichtgeschwindigkeit aus solchen Finsternissen
Io
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geologisch aktivster Körper im Sonnensystem
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seit Voyager ist Vulkanismus bekannt
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Oberfläche wird alle Million Jahre erneuert
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außerdem Erosion durch hochenergetische Partikel aus Jupiters Magnetfeld
Aktivität resultiert von Gezeitenkräften, die wegen der Nähe zu Jupiter gigantisch sind; so hebt sich die Oberfläche um hunderte von Metern (Flut und Ebbe)
dies heizt das Innere stetig auf
Europa
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von Eisschicht bedeckt
die glatteste Oberfläche aller Körper
im Sonnensystem
hier bewirken die Gezeiten, dass Oberfläche weich bleibt
Ganymed
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starke tektonische Aktivitäten
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tektonische Platten wie Erde
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Terrains verschiedenen Alters übereinander
Callisto
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etwa Merkurgröße, aber nur 1/3 Masse
keine, oder wenig innere Struktur; 40% Eis, 60% Felsen/Eisen
alte, von Kratern übersäte Oberfläche
Erosionszeichen, kollabierte alte Krater
Besonderheit: Gipul Catena
eine gerade Linie von Einschlagskratern
kein Magnetfeld
dünne CO2­Atmosphäre
weitere Jupiter­Monde
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innerhalb der klassischen Monde sind:
Metis, Adrastea, Amalthea und Thebe
20­200 km
eher Felsbrocken, Asteroiden
außerhalb liegen:
Leda, Himalia, Lysithea, Elara, Ananke, Carme, Pasiphae, Sinope
Elara war die Mutter von Zeus
Sinope wurde vergebens von Zeus umworben
unter 100 km
und dazu noch mehr Monde ... insgesamt derzeit wohl 40
Saturn
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120,000 km Durchmesser, durch Rotation abgeflacht
●
Masse 5.7 1026 kg
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9.5 AU Bahnradius
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Ringe von Galileo entdeckt
●
Satelliten: Pionieer 11 (1979), Voyager 1 (1980) und 2 (1981), jetzt –
Cassini (NASA/ESA): Cassini Saturn Orbiter und Huygens Titan Probe, seit Juli im Orbit, am 27.11. Titan­
Eintritt; Mission bis 2008
Fly­by Technik für Satelliten
●
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um aus dem Gravitationsfeld der Sonne in die Weiten des interplanetaren Raums zu kommen, reicht die Satelliten­
Antriebstechnik nicht aus
dafür wurde die “Slingshot”­ oder Fly­by Technik entwickelt, die jetzt meist “Gravitational Assist” heißt
dabei wird in einem engen Vorbeiflug an einem Planeten kinetische Energie und Drehimpuls (zu Lasten des Planeten) gewonnen
stationärer Planet: vout=vin Planet in Orbit: vout ≠ vin
Saturns Inneres
●
ähnlich Jupiter ●
H/He Zusammensetzung 75:25
●
Spuren von Methan, Wasser, Ammoniak
●
zentraler Felskern
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Zentrum 12000 K heiß, Netto­Energieabgabe
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ebenfalls Bandstruktur in der Atmosphäre
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Wolkenstrukturen beobachtet, einschließlich
Entstehen/Vergehen
Magnetfeld und daher Auroren
(HST Aufnahme)
Saturns Ringe ●
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von Galileo entdeckt, von Huygens richtig interpretiert
Cassini findet erste Teilung
in 2 Ringe (A und B)
mittlerweile als System sehr vieler Ringe erkannt
Ringe bestehen aus Eis­ und Gesteinsbrocken, mit Größen von cm bis m, vereinzelt km, dann allerdings schon “Mond”
●
viel heller als die Ringe der anderen Gasplaneten( Albedo) ●
sehr dünn: 250,000 km Durchmesser, 1.5 km Dicke
●
Gesamtmasse entspricht einem Körper mit nur 100 km Durchmesser
●
Stuktur hängt mit Resonanzen mit Mondbahnen zusammen
●
Ursprung unklar
Saturns 18 benannte Monde
bis auf zwei Monde rotieren alle synchronisiert (Tag = Umlaufszeit)
● drei Paare, Mimas­Tethys, Enceladus­Dione und Titan­Hyperion in Resonanz (1:2, 1:2, 3:4)
● weitere ca. 20 Kandidaten, oder kleinere Monde (Zählung bei 30)
●
Pan, im Ring gefunden, aufgrund Analyse der Ringstruktur
Falschmeldungen 4: mehr Saturn­Monde
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1861: Hermann Goldschmidt “findet” 9. Mond zwischen Titan und Oberon, den er Chiron nennt. Bestimmt auch genaue Periode, aber niemand sonst sieht diesen Mond
1898: Pickering findet einen anderen 9. Mond mittels photographischer Aufnahmen (erstmals). Man denkt heute, es handelte sich um Phoebe
1905 entdeckt er gleich den nächsten Mond in einem hochexzentrischen Orbit. Nie bestätigt, aber bis 1960 in der Literatur verzeichnet
1966: Dollfuß findet einen 10. Mond, Janus, der aber ganz nahe an den Ringen ist und nur zu sehen ist, wenn man auf die Kante der Ringe blickt
1980 wird ein weiterer Mond, Epimetheus, gefunden, der mit Janus ein Paar bildet. Dieses Paar tauscht seine Orbits aus! Dollfuß beobachtete tatsächlich beide Monde
Titan – der größte Mond
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Titan ist im Durchmesser (5150 km) der sichtbaren Scheibe der größte Mond, allerdings im Durchmesser der festen Oberfläche nur der zweitgrößte nach Ganymed, dennoch größer als Merkur und massiver (1.35 1022 kg) als Pluto
von Huygens 1655 entdeckt
wegen dichter Atmosphäre kann man Oberfläche im sichbaren Licht nicht sehen
Atmosphärendruck 50% höher als auf Erde
hauptsächlich N2 und Spuren von Argon, Methan, einigen organischen Molekülen, Wasser
erinnert an frühe Erdatmosphäre, vor Beginn
des Lebens
IR (HST) weist auf “Kontinente” hin; Landeplatz für Huygens
Uranus
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19.2 AU Bahnradius, 51,000 km Durchmesser
●
Masse 8.7 1025 kg
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der erste “moderne” Planet, entdeckt von Herschel (1781)
Name erst Georgium Sidus, dann Herschel, schließlich Uranus (von Bode, 1850)
Rotationsachse parallel zur Ekliptik
1986 von Voyager 2 besucht, damals Sonne auf Südpol geschienen, dennoch Äquator heißer. Warum?
Unklar, was Nordpol ist (je nach Definition wäre Rotation dann retrograd)
Zusammensetzung und Struktur des Uranus
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Zusammensetzung: vor allem Eise und Fels, nur 15% H, etwas He und Methan
ähnlich dem Inneren von Jupiter und Saturn (ohne die Hülle aus flüssigem, metallischen Wasserstoff)
aber Atmosphäre aus 83% H, 15% He, 2% CH4 ebenfalls Wolken, aber Farbunterschiede nicht so ausgeprägt
blaue Farbe Resultat der
Absorption des Rotanteils
durch Methan
Magnetfeld um 60o gegen Rotationsachse gedreht
Die Ringe des Uranus und seine Monde
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Uranus hat 11 bekannte Ringe
–
dunkel wie die des Jupiters
–
aber aus relativ großen Teilen, wie die des Saturn
–
waren die zweiten, die entdeckt wurden
5 Monde waren bekannt vor Voyager 2
–
10 weitere (alle innerhalb der ersten 5) von Voyager 2 gefunden
–
jetzt etwa 24
Die Shakespeare/Pope­Monde des Uranus
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Miranda (Der Sturm)
–
entdeckt von Kuiper (1948)
–
halb Wasser, halb Fels, stark vermischt
Ariel (Der Sturm)
–
entdeckt von Lassel (1851)
–
wie Miranda, auch lange Täler mit Vulkane
Umbriel (Pope: The Rape of the Lock)
–
●
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entdeckt von Lassel (1851)
Titania (Sommernachtstraum)
–
entdeckt von Herschel (1787)
–
sehr ähnlich zu Ariel
Oberon (Sommernachtstraum)
–
entdeckt von Herschel (1787)
–
sehr ähnlich zu Umbriel
Falschmeldungen 5: Herschels Uranus­Monde
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Herschel behauptete 1787, dass er sechs Uranus­
Monde gefunden hätte
Aber nur zwei (Titania und Oberon) waren tatsächlich Monde
Die anderen 4 waren vermutlich ebenfalls Hintergrund­Sterne
Man sieht, auch große Astronomen sind nicht frei von Falschmeldungen...
Neptun
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Neptun ist der viertgrößte Planet, kleiner, aber massereicher als Uranus
30 AU Bahnradius, 49,500 km Durchmesser, 1026 kg
gefunden von Galle und d'A
rrest am 23.9.1846 nahe der vorhergesagten Position (Streit zw. F und GB wegen Entdeckerruhm)
Vorhersage von Adams und Le Verrier aufgrund der Bahnen von Jupiter, Saturn und Uranus
Bahn selber wiederum nicht wie erwartet, Hinweis auf weiteren Planeten außerhalb der Neptun­Bahn
daher: Suche wäre einige Jahre früher oder später wohl erfolglos geblieben Aufbau, Struktur ... von Neptun
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meiste Information von Voyager 2 und in den letzten Jahren vom HST wie auch erdgebundenen Beobachtungen
Neptun ähnelt Uranus in der Zusammensetzung sehr (Eis, Fels und Wasserstoff) und hat auch eine H/He/Methan Atmosphäre, die für die blaue Farbe verantwortlich ist
könnte einen Felsenkern haben
wie alle Gasplaneten Wolken und Stürme, die allerdings mit bis zu 2000 km/h die heftigsten sind
Voyager 2 fand einen “Großen Roten Flecken”, halb so groß wie der des Jupiters, von Winden
mit 300 m/s getrieben
1994 war der Spot verschwun­
den (HST), aber neue aufgetreten Neptun – Ringe und Monde
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auch Neptun hat Ringe
damit sind sich die vier großen Planeten ähnlicher als man dachte
Neptun hat 8 Monde, den von Laselle 1846 gefunden Triton (1350 km), den von Kuiper 1946 entdeckten Nereide (170 km; äußerster Mond) sowie 6 weitere, die alle von Voyager 2 erstmals gesichtet wurden
Triton
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gefunden nur wenige Wochen nach Neptun (von Lassell)
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354,000 km von Neptun, 2700 km Durchmesser
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retrograder Orbit, als einziger der großen Monde
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es wird angenommen, dass Triton im Kuiper­Gürtel entstand und dann von Neptun eingefangen wurde
Rotationsachse 157° gegen die des Neptuns gekippt, und somit fast in Ekliptik (s. Uranus)
Triton ähnelt Pluto, z.B. darin dass er einen ungewöhnlichen Orbit hat
Zusammensetzung 25% Wassereis plus Fels, Temperatur 35 K, dünne Atmosphäre (0.01 mbar), N2 und CH4 ●
junge Oberfläche mit einigen Kratern und großen Eiskappen
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Eisvulkane: flüssiger Stickstoff, Staub, Methan werden ausgestoßen
Ein Eisvulkan bricht aus
Behauptung ist, dass
dies eine Vulkanwolke ist, 8 km hoch und
140 km lang
(Voyager 2);
die anderen dunklen Streifen entsprechen
“Geysiren”
Pluto
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Pluto ist der kleinste Planet, kleiner als sieben Monde
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39.5 AU (Durchschnitt) Orbit, 2274 km Durchmesser, 1.3 1022 kg
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entdeckt aufgrund der Analyse der Bahnen von Uranus und Neptun
diese Daten waren aber falsch, daher eher zufällige Entdeckung durch Clyde Tombaugh (1930)
wurde bald klar, dass Pluto zu klein war, um die Diskrepanzen in den anderen Bahnen zu erklären (diese verschwanden mit einer genaueren Massenbestimmung des Neptuns durch Voyager 2)
Bahnexzentrizität ist 25%; Bahn liegt z.T. innerhalb der Neptun­Bahn; Bahn 17.5° gegen Ekliptik geneigt; 3:2 Resonanz mit Neptun­Umlaufperiode
Rotationsachse 127° geneigt
Pluto – ein Planet?
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Temperatur nur noch 38­63 K
Zusammensetzung unklar; Dichte etwa 2 gm/cm3, daher vermutlich 70% Fels und der Rest Wassereis (wie Triton)
Vermutlich dünne N­Atmosphäre, die aber nur nahe Perihel gasförmig ist
moderne Ansicht ist, dass Pluto wie Triton ein Kuiper­Gürtel Objekt ist, das eingefangen wurde
Charon – Plutos Mond
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1978 von J. Christy entdeckt
vorher aufgrund schlechter Auflösung mit Pluto für ein Objekt gehalten
19,600 km von Pluto entfernt, Durchmesser 1172 km, Bahnebene = Plutos Äquatorialebene; 6.4 Tage Umlaufzeit
Masse 1.9 1021 kg, ca. 0.08­0.16 Plutomassen, d.h. größte Masse relativ zum Planeten (danach Mond/Erde)
eher Doppelplanet, oder getrennter Planet (wie Mond/Erde)
Charons Rotation ist mit Bahn synchronisiert, aber Plutos Rotation ebenfalls: die beiden zeigen sich gegenseitig also immer dieselben Seiten; Rotation parallel zu Pluto
Beispiele für Phasen (links 1930, rechts 1996)
Falschmeldungen 6: Planet X
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die Bahn des Uranus konnte auch nach der Entdeckung des Neptuns und seines Mondes Triton (Masse des Neptuns bestimmbar) nicht erklärt werden, ebensowenig wie die Bahn des Neptuns selbst
daher erklärte Le Verrier, dass es noch einen weiteren Planeten geben müsse
1877 bestimmte Todd die Bahnelemente und die damalige Position des 10. Planeten, ebenso, dass die Helligkeit schwächer als 13 mag sein muss
1879: Flammarion sagt einen Planeten bei 50 AU aus der Häufung der Aphelia von Kometen voraus (Methode wurde später mehrfach verwendet; bis zu 3 Trans­Neptun Planeten...)
Bis 1890: Gaillot, Jackson See, Grigull: “Ozeanus”, “Trans­
Ozeanus”, “Hades”
Inflation
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1900­1904: Lau, Gallet, Grigull, Jackson See: 2 Trans­Neptun Planeten mit detaillierten, immer wieder revidierten Bahndaten
1904: General Alexander Garnowsky sagt 4 (!) solcher Planeten voraus, ohne Details
Pickering hält Rekord: –
sagte insgesamt (von 1908 bis 1932) acht bis neun weitere Planeten voraus (vergab Namen O­U) –
1911: Planet Q soll 20,000 Erdmassen = 63 Jupitermassen = 1/6 Sonnenmassen haben (praktisch ein Stern), hoch­
exzentrischer Orbit
die Teilnehmer dieser Vorhersage­Inflation passten ihre Bahndaten auch immer wieder an die der anderen an
Pluto und Planet X
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Lowell (Arizona) suchte ernsthaft mit privatem Observatorium ab 1909; 3. Suche (1929­30) mit dem Bauernburschen Clyde Tombaugh resultierte in Entdeckung des Pluto
wegen der zu niedrigen Masse des Pluto musste Suche fortgesetzt werden
Tombaugh suchte den gesamten Himmel bis 1943 fort:
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er betrachtete Bilder von 30 Millionen Sternen
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fand eine neuen Kugel­ und 5 neue Offene Sternhaufen
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einen Galaxienhaufen und mehrere kleine Galaxien
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einen Kometen und 775 Asteroiden
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hätte einen weiteren Neptun in der 7­fachen Pluto­
Entfernung gefunden
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fand aber keinen 10. Planeten
am Ende kein Planet X, aber ...
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bis 1957 weitere Vorhersagen, damals Schutte (München), Kitzinger (Karlsruhe)
1970­1987 Tom van Flandern und R. Harrington Vorhersagen und Suchen: “Planet X muss im Aphel sein, und sehr dunkel”
1987: Anderson (JPL) sagt Planet X aufgrund von Pioneer 10 und 11 Bahndaten, und alten (fehlerhaften) von Planeten
Conley Powell fand, dass die Uranus­Bahn ab 1910 (Daten besser) sehr viel besser passte als zuvor. Sein Planet hatte 3 Erdmassen, war 60 AU von der Sonne entfernt und lief in 494 Jahren um sie; Suche erfolglos. Derzeitige (!) Vorhersage: 0.8 Erdmassen in fast­Pluto Bahn....
Charles Kowal findet 1987 “Chiron” , der aber bald als Asteroid identifiziert wurde; seit damals viele trans­Pluto Asteroiden
nach den Pioneer und Voyager Missionen und den daraus resultierenden genaueren Planetenmassen war klar
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man benötigt keinen Planet X und es gibt auch keinen
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aber es gibt einen trans­Neptun/Pluto Asteroidengürtel
... und das nächste Mal
APOD vom 17.11.04: Auroren und Magnetfelder