Daniel Gravenhorst Klasse 10B
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Projektarbeit: Planetarium/Sternwarte/ Planetenwanderweg „Erzgebirge“ Inhalt: 1. Planetarium 2. Sternwarte 3. Planetenwanderweg Bearbeiter: Daniel Gravenhorst Datum: 09.10.2002 1. Das Planetarium Himmelsanblick für den heutigen Tag mit wichtigen Linien Wie die Erde, so wurde auch der Himmel mit einem Koordinatennetz überzogen. Hauptbezugskreis dieses Systems ist der auf den Himmel projizierte Erdäquator, der Himmelsäquator. Das Koordinatensystem wird deshalb auch sinnvollerweise Äquatorsystem genannt. Der Himmelsäquator unterteilt den Himmel in eine nördliche und eine südliche Hälfte, genau wie der Äquator der Erde. Die scheinbare Himmelskugel ist ein Abbild des unbegrenzten Raumes, in den der Beobachter blickt. Die Trennlinie zwischen dem sichtbaren und dem nicht sichtbaren Teil der scheinbaren Himmelskugel ist der Horizont. Senkrecht über dem Beobachter befindet sich als gedachter Punkt der Zenit. Sein Gegenpunkt an der unsichtbaren Himmelskugel ist der Nadir. Die gedachte Kreislinie die durch Zenit, Südpunkt, Nadir und Nordpunkt führt, heißt Meridian des Beobachtungsortes. Orientierung am Sternhimmel Vor vielen Jahrtausenden stellte für die Menschen alles, was sie am Himmel sahen, ein tiefes Geheimnis dar. Sie wussten weder, was die Sterne sind, noch konnten sie die anderen Naturerscheinungen erklären. Damals hatte die Orientierung am Himmel grundlegende Bedeutung. Um eine Orientierung in der Vielfalt der Sterne an der scheinbaren Himmelskugel zu ermöglichen, wurden bereits im Altertum die hellsten Sterne mit Eigennamen versehen (z.B. Beteigeuze, Atair, Mizar). Diese Namen stammen zumeist aus dem arabischen oder griechischen 2 Kulturkreis. Außerdem fasste man Gruppen von Sternen zu Vielecken oder geometrischen Figuren zusammen, die Namen aus der Mythologie des Altertums oder Phantasienamen erhielten. Diese Figuren werden als Sternbilder bezeichnet; die Verbindungslinien zwischen den Sternen eines Sternbildes folgen meist historischen Traditionen. Viele Sternbilder sind mit der Sagenwelt des Altertums verbunden. Wichtige Sternbilder im Laufe der Jahreszeiten Sternbilder des Winterhimmels sind Orion, Zwillinge und Stier Sternbilder des Frühlingshimmels sind Löwe, Krebs, Jungfrau, Wasserschlange und Haar der Berenike Sternbilder des Sommerhimmels sind Schwan, Leier, Adler und Herkules Sternbilder des Herbsthimmels sind Pegasus, Andromeda, Perseus, Fische und Kassiopeia Überblick über das Sonnensystem Das Sonnensystem ist unsere kosmische Heimat. Die Erde ist dabei nur einer von neun Planeten, welche die Sonne auf kreisähnlichen Ellipsen umrunden. Geordnet nach ihrer mittleren Entfernung von der Sonne heißen sie: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto. Mit Ausnahme von Merkur und Venus werden sie von einem oder mehreren Monden begleitet. Die Sonne als Zentrum vereint in sich über 99,9 Prozent der Gesamtmasse des Sonnensystems. Sie ist ein Stern unter Milliarden von Sternen unserer Milchstraße. Die Milchstraße rotiert um ihr Zentrum. Die Sonne mit dem gesamten Sonnensystem nimmt an dieser Bewegung teil und benötigt für einen Umlauf ca. 240 Millionen Jahre bei einer Geschwindigkeit von 220 Kilometern pro Sekunde. Das Universum besteht aus vielen Milliarden solcher Milchstraßen (Galaxien). 3 Bahn der Sonne und des Mondes Die Bahnbewegung des Mondes um die Erde zeigt sich für uns darin, dass sich sein Ort am Himmel von Abend zu Abend um etwa 13° von West nach Ost verschiebt. Er geht von einem zum anderen Tag jeweils um etwa 50 min später auf und unter. Gleichzeitig bewegt er sich im Laufe eines Abends von Ost nach West. Diese scheinbare Bewegung wird durch die Rotation der Erde von West nach Ost vorgetäuscht. Ein und denselben Ort über dem Horizont erreicht der Mond täglich rund 50 min später. Könnte man die Bahnen von Erde und Mond um die Sonne von weit oberhalb der Ekliptik beobachten, so würde sich die gemeinsame Bewegung beider Himmelskörper um die Sonne als ein Hin- und Herpendeln des Mondes um die Erdbahn zeigen. Die Mondbahn bleibt dabei immer zur Sonne hin gekrümmt. Der Mond reflektiert – wie die Erde- das Licht der Sonne. Da er seine Lage gegenüber der Erde ständig ändert, weist manchmal die gesamte sonnenbeschienene Mondhälfte zur Erde (Vollmond), einen halben Monat später die sonnenabgewandte dunkle Mondhälfte (Neumond), und zu dazwischenliegenden Zeiten teils helle, teil dunkle Mondflächen (zunehmender oder abnehmender Mond). Diese Lichtgestalten des Mondes, die sich schon von einem Tag zum nächsten merklich ändern, heißen Mondphasen. In einem synodischen Monat durchläuft der Mond alle Phasen Kleinkörper Außer den Planeten und Monden gibt es im Sonnensystem eine große Anzahl kleinerer Himmelskörper mit vergleichsweise sehr geringen Durchmessern und geringen Massen, die Kleinplaneten oder Planetoiden, Kometen und Meteoriten. 4 Hauptsächlich zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter umkreisen noch Tausende von Kleinplaneten oder Planetoiden unsere Sonne. Die Planetoiden sind Gesteinsbrocken ohne Atmosphäre mit Durchmessern von einigen Metern bis zu 1000 Kilometer. Im Gegensatz zu den großen Planeten sind sie nicht kugelförmig. Trotz ihrer großen Anzahl ist ihre Gesamtmasse wahrscheinlich geringer als die Masse unseres Mondes. In zwei weiteren Gürteln jenseits der Saturn- und Plutobahn befinden sich ebenfalls Planetoiden sowie Kometen. 2. Die Sternwarte Eingesetzte Geräte Das größte Teleskop ist ein Spiegelteleskop mit einem Durchmesser des Hauptspiegels von 0,5 m und einer Brennweite von 6 m. Es befindet sich unter einer 4,2 m - Beobachtungskuppel der Firma Baader, die auch das Teleskop selbst geliefert hat. Von einem Computer gesteuert, kann jedes Objekt am Sternenhimmel leicht gefunden werde. 5 Unter einem abfahrbaren Dach befindet sich das zweitgrößte Spiegelteleskop. Es besitzt einen Hauptspiegel von 0,3 m Durchmesser und eine Brennweite von 4,50 m. Auf der Gegengewichtsseite befinden sich zwei Objektive zur Fotografie des Sternenhimmels. Der größte Refraktor, d.h. das größte Linsenfernrohr, hat einen Objektivdurchmesser von 0,18 m und eine Objektivbrennweite von 1,60 m. Er befindet sich unter einem abfahrbahren Dach. Von einem Computer gesteuert, kann jedes Objekt am Sternenhimmel leicht gefunden werde. In der gleichen Beobachtungsstation, also auch unter einem abfahrbahren Dach, befinden sich noch zwei weitere Refraktoren. 6 Im linken Bild ist das älteste Linsenfernrohr zu sehen, welches bei einer Objektivbrennweite von 1,65 m einen Linsendurchmesser von 0,11 m besitzt. Eines der kleinsten Fernrohre ist im rechten Bild zu sehen. Hier handelt es sich um einen sogenannten 100/1000mm Refraktor, also ein Linsenfernrohr mit einer Objektivbrennweite von 1 m und einem Linsendurchmesser von 0,1 m. Sonnenbeobachtung Sonnenflecke: Sonnenflecke sind die Stellen, an denen magnetische Feldlinien nahezu senkrecht aus der Photosphäre austreten. Da die Magnetfelder den Energiestrom aus der Wasserstoffkonvektionszone in die Photosphäre drosseln, ist die Temperatur in den Sonnenflecken stets niedriger als in der ungestörten Photosphäre. Sonnenflecke können in Ausnahmefällen Durchmesser von 200.000 km erreichen. Protuberanzen: Die Wirkung der Magnetfelder reichen bis weit über die Chromosphäre hinaus. Wenn sich Materie entlang der Feldlinien konzentriert, so entstehen leuchtende bogen- oder brückenartige Strukturen, die bei totalen Sonnenfinsternissen oder mit speziellen Lichtfiltern im Fernrohr gegen den dunklen Himmelshintergrund gut zu sehen sind. Sie heißen Protuberanzen. Protuberanzen können tagelang nahezu unverändert bestehen und sich dann allmählich auflösen. Es kommt aber auch vor, dass sie in ein aktives Stadium übergehen und sich in aufwärts- oder abwärtsgerichtete Gasströme verwandeln. 7 3. Planetenwanderweg Planetenwanderweg in Zahlen: Die Zahlen entsprechen dem Standort der Planeten auf der Wanderkarte. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. Sonne Merkur Venus Erde Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Das Sonnensystem: Sonne Die Sonne ist der erdnächste Stern und Zentralkörper unseres Sonnensystems. Nur ca. 8 Minuten benötigt das Licht zur Erde. Sie ist ein gasförmiger Himmelskörper, in dem Dichte, Druck und Temperatur von innen nach außen abnehmen. Nahezu die gesamte Energie, die wir auf unserer Erde nutzen, kommt von der Sonne. Dies geschieht nicht durch eine gewöhnliche Verbrennung, sondern im Inneren der Sonne 8 findet eine Kernverschmelzung von Wasserstoff zu Helium statt. Die Energie wird dann an der Sonnenoberfläche in den Weltraum abgestrahlt. Die Erde erhält davon nur ca. den milliardsten Teil. Sonnenflecken und riesige Gasausbrüche (Protuberanzen) zeigen, dass die Sonne gewaltigen dynamischen Prozessen unterliegt. Sie entstand vor ca. 5 Milliarden Jahren. Äquatordurchmesser Masse Rotationsdauer Bestandteile Oberflächentemperatur Temperatur im Inneren Entfernung zum nächsten Fixstern 1392500 km - 109 Erddurchmesser oder 3,6 Fache Entfernung Erde - Mond 333.000 Erdmassen 25 Tage (am Äquator) Wasserstoff (73%) und Helium (25%) u.a. 5500 Grad Celsius ca. 15 Millionen Grad Celsius 4,3 Lichtjahre oder 272.000 Fache Entfernung Erde - Sonne Merkur Der Planet ist seit dem Altertum bekannt. Er ist der sonnennächste Planet und befindet sich daher aus unserer Sicht immer dicht bei der Sonne. Wir können ihn deshalb nur selten in Horizontnähe während der Morgen- oder Abenddämmerung beobachten. Merkur zeigt also ähnliche Lichtphasen wie unser Mond. Der Planet ist viel kleiner als die Erde. Er würde ungefähr 17 mal in die Erdkugel hineinpassen. Wegen seiner kleinen Masse verflüchtigen sich Gase an seiner Oberfläche, so dass er keine nennenswerte Atmosphäre hat. Dies wiederum führt zu den großen Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht. Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 4878 km - 0,4 Erddurchmesser 46,0 bis 69,8 Millionen Kilometer 58 Tage 16 Stunden 87 Tage 23 Stunden 0,055 Erdmassen 0 keine Gesteinslandschaft -170 bis +430 Grad Celsius 9 Venus Die schon seit dem Altertum bekannte Venus ist nach Sonne und Mond der hellste Himmelskörper. Je nach Position zur Sonne ist sie am Morgen- oder Abendhimmel zu sehen (bekannt als Morgen- und Abendstern). Die Venus zeigt im Fernrohr Lichtphasen, die denen des Mondes ähneln. Sie rotiert langsamer als alle anderen Planeten und außerdem im Uhrzeigersinn um ihre Achse. Die Venus kommt der Erde näher als die anderen Planeten. Die Erforschung der Oberfläche durch Raumsonden zeigte gewaltige Gebirgszüge, riesige Becken und Tiefebenen sowie zahlreiche vulkanische Spuren. Die Atmosphäre in Bodennähe ist 90 mal dichter als auf der Erde. Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 12102 km - 0,9 Erddurchmesser 107,1 bis 109,0 Millionen Kilometer 243 Tage 224 Tage 17 Stunden 0,81 Erdmassen 0 Kohlendioxid (96%), Stickstoff (3%) u.a Gesteinslandschaft +460 Grad Celsius Erde Unsere Erde ist der dritte Planet im Sonnensystem. Im Unterschied zu allen anderen Planeten hat sich auf der Erde hochentwickeltes Leben gebildet. Mit dem Auftreten von Lebewesen entstand im Laufe von Millionen Jahren die heutige Atmosphäre. Sie umgibt die ganze Erdkugel, lässt Lebewesen atmen und schützt sie gleichzeitig vor gefährlicher Strahlung aus dem Weltall. Sie verhindert auch große Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht, so dass das für unser Leben so wichtige Wasser größtenteils flüssig bleibt. Die Oberfläche der Erde verändert sich ständig - Kontinente wandern weiter auseinander, Vulkane bilden neue Berge, Klimaschwankungen verursachen Warmund Kaltzeiten. 10 Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Mittlere Oberflächentemperatur 12 756 km 147,1 bis 152,1 Millionen Kilometer 23 Stunden 56 Minuten 365 Tage 6 Stunden 6 Trilliarden Tonnen 1 Stickstoff (78%), Sauerstoff (21%)u.a. Wasser, Gesteinslandschaft mit Vegetation +15 Grad Celsius (gesamte Erde) Mars Der Mars, auch als Roter Planet bekannt, ist der äußere Nachbar der Erde. Bereits im Fernglas sind Polkappen und hellere und dunklere Flächen zu sehen. Die Oberfläche ist vielgestaltig und von Kratern zernarbt, mit vielen Steinbrocken übersät. Der größte (allerdings erloschene) Vulkan ist Olympus Mons mit 27 km Höhe. Riesige Grabensysteme und ausgetrocknete Flussläufe wurden entdeckt. In wärmeren Perioden der Marsgeschichte gab es Wasser - heute ist es als Eis im Boden. Die Pole sind mit Reif- und Eiskappen bedeckt. In der dünnen Atmosphäre bilden sich starke Staubstürme und Wolken. Die Marsmonde Phobos und Deimos sind wenige Kilometer groß und haben eine längliche Form. Mars ist in der Zukunft Ziel bemannter Raumflüge er könnte sogar von Menschen besiedelt werden. Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 6794 km - 0,53 Erddurchmesser 206,7 bis 249,2 Millionen Kilometer 24 Stunden 37 Minuten 687 Tage 0,1 Erdmassen 2 Kohlendioxid (96%), Stickstoff (3%) u.a. Gesteinslandschaft -100 bis +20 Grad Celsius (Boden) 11 Jupiter Der schon seit Jahrtausenden bekannte Planet ist der zweithellste am Himmel. Er ist der größte aller Planeten, die Erdkugel würde 1330 mal hineinpassen. Er ist mehr als doppelt so schwer wie alle übrigen Planeten zusammen. Da Jupiter größtenteils aus flüssigem Wasserstoff besteht und schnell rotiert, ist er stark abgeplattet. Das ist schon mit kleinen Fernrohren zu erkennen. Bereits mit einem Fernglas sind seine vier größten Monde zu sehen, die Galilei im Jahre 1610 entdeckte. Jeder von ihnen hat einen größeren Durchmesser als der Planet Pluto. Ganymed ist der größte Mond im ganzen Sonnensystem. Er übertrifft sogar den Planeten Merkur. Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 143000 km - 11,2 Erddurchmesser 741,9 bis 815 Millionen Kilometer 9 Stunden 56 Minuten 11,87 Erdjahre 317,8 Erdmassen 17 Wasserstoff (90%), Helium (9%) u.a. Jupiter ist eine Gaskugel mit festem Kern ca. -150 Grad Celsius (Wolkenobergrenze) Saturn Saturn, seit frühesten Zeiten bekannt, galt bis ins 18. Jahrhundert als der letzte der äußeren Planeten. Er ist der zweitgrößte Planet des Sonnensystems und hat viele Ähnlichkeit mit Jupiter. Durchs Fernrohr ist der beeindruckende Ring zu sehen, der den Planeten umgibt. Raumsonden zeigen auf, dass der Saturnring aus einer großen Anzahl von Einzelringen besteht. Diese wiederum setzen sich aus vielen kleinen Teilchen zusammen, die den Planeten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten umkreisen. Sie sind meist nur einige Zentimeter groß. Saturn gehört neben Jupiter, Uranus und Neptun zu den mondreichsten Planeten. 12 Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 120000 km - 9,4 Erddurchmesser 1343 bis 1509 Millionen Kilometer 10 Stunden 39 Minuten 29,46 Erdjahre 95,2 Erdmassen 23 (davon 18 gesichert) Wasserstoff (93%), Helium (6%) u.a. Saturn ist wie Jupiter eine Gaskugel mit festem Kern ca. -180 Grad Celsius (Wolkenobergrenze) Uranus Uranus ist der erste Planet, der in der Neuzeit entdeckt wurde. 1781 fand ihn Wilhelm Herschel mit Hilfe eines Teleskops. Uranus ist mit bloßem Auge kaum noch zu erkennen. Er ist ungefähr doppelt so weit von der Sonne entfernt wie Saturn. Der Planet bietet sich im Fernrohr als kleines grünes Scheibchen. 1977 wurde entdeckt, dass Uranus, ähnlich wie Saturn von einem Ringsystem umgeben ist. Von der Erde aus ist es allerdings auch mit sehr großen Teleskopen kaum zu sehen. Nähere Einzelheiten zu Uranus und seinen Monden funkte 1986 die amerikanische Raumsonde Voyager 2 zur Erde. Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 51120 km - 4 Erddurchmesser 2735 bis 3005 Millionen Kilometer 17 Stunden 14 Minuten 84,7 Erdjahre 14,5 Erdmassen 18 Wasserstoff u.a. Uranus ist eine Gaskugel ca. -215 Grad Celsius (Wolkenobergrenze) 13 Neptun Neptun wurde 1896 durch den Berliner Astronomen Galle entdeckt. War Uranus zufällig gefunden worden, so erfolgte die Suche nach Neptun gezielt auf Grund theoretischer Vorhersagen. Die beiden Gasriesen Neptun und Uranus sind sowohl in ihren Dimensionen als auch in ihren physikalischen Eigenschaften sehr ähnlich. So erscheint auch Neptun durchs Fernrohr betrachtet als ein grün-blaues Scheibchen. Allerdings zeigen Raumsondenaufnahmen auf Neptun eine sehr stürmische Atmosphäre, die auf innere Energiequellen schließen lässt. Auch Neptun hat ein schwaches Ringsystem. Bisher sind von Neptun 8 Monde bekannt. Triton, der größte Neptunmond, ist mit Methan und Wasserais bedeckt. Mit -235 Grad Celsius ist seine Oberfläche der kälteste Ort im Sonnensystem. Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 49424 km - 3,8 Erddurchmesser 4456 bis 4537 Millionen Kilometer 16 Stunden 165 Erdjahre 17,1 Erdmassen 8 Wasserstoff u.a. Neptun ist eine Gaskugel ca. -218 Grad Celsius (Wolkenobergrenze) Pluto Der letzte große Planet wurde 1930 entdeckt. Seine Existenz wurde theoretisch vorausgesagt, jedoch dauerte das Auffinden noch über 20 Jahre. Der 1978 aufgefundene Mond Charon ist fast genau so groß wie der Pluto selbst und umrundet ihn in nur 20000 km Entfernung in 6 Tagen. Im Gegensatz zu den großen Gasplaneten besteht Pluto aus fester Materie und ist sogar kleiner als der Erdmond. Er ist damit der kleinste der neun großen Planeten unseres Sonnensystems. Seine Bahn ist stark elliptisch. Das hat zur Folge, dass er zwischen 1979 und 1999 14 sogar der Sonne näher kam als Neptun. In Zukunft ist der Start von Raumsonden geplant (Flugzeit ca. 13 Jahre). Äquatordurchmesser Sonnenabstand Rotationsdauer Umlaufzeit um die Sonne Masse Anzahl der Monde Atmosphäre Oberflächenstruktur Oberflächentemperatur 2320 km - 0,18 Erddurchmesser 4425 bis 7375 Millionen Kilometer 6 Tage 9 Stunden 18 Minuten 247,7 Erdjahre 0,0025 Erdmassen 1 sehr dünne Atmosphäre Gesteinslandschaft mit Methanais überzogen -213 bis -233 Grad Celsius Quellenangabe: Dieter B. Herrmann „Sternstunden“ Dr. Klaus Lindner, Prof. Dr. Manfred Schukowski „Astronomie“ A. Rükl „Bildatlas des Weltraums“ Helmut Zimmermann, Alfred Weigert „ABC-Lexikon Astronomie“ Internet 15
