Jupiter
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8 Planeten im Sonnensystem Max Camenzind Senioren-Uni Bad Kissingen 27.2.2012 Übersicht • • • • • Die 8 Planeten 4 + 4 sehr geordnet 2006: IAU Definition von Planeten Die 8 Planeten und ihre Erforschung Die Anfänge: Pioneer-Sonden und Voyager Die vier inneren Planeten: Merkur, Venus, Erde und Mars; • Die vier äußeren Planeten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun; • Kuiper-Gürtel und Zwergplaneten IAU 2006: 8 Planeten & 5 Zwerge Trans-Neptun IAU Definition von Planeten • Planeten sind Objekte, die sich auf einer Bahn um die Sonne befinden, • über eine ausreichende Masse verfügen, um durch ihre Eigengravitation eine annähernd runde Form (hydrostatisches Gleichgewicht) zu bilden, • die Umgebungen ihrer Bahnen bereinigt haben und selbst keine Sterne sind (keine Braune Zwerge). • sonst Zwergplaneten oder Monde. Raumsonden erkunden das Sonnensystem Raumsonden erkunden das Sonnensystem seit 40 Jahren Pioneer 10 / 11 erproben Fly-By an Jupiter Voyager 1/2 gestartet 1977 Plakette Voyager Aufnahme Jupiter mit Red Spot Voyager Aufnahme Vulkanausbruch auf Io Voyager Aufnahme Voyager 1977 – 2011 / Video Voyager am Rande des Sonnensystems Geschwindigkeit: 17 km/s = 3,6 AE/Jahr Bugwelle Termination Shock Heliopause Heliosphäre ~ 100 AE Der Merkur Merkur - Erde Merkur – MESSENGER 2004 – 2012 / NASA Merkur Caloris Becken 3x Deutschland Messenger Aufnahme Merkur SOHO Transit 8.11.2006 Nächster Transit 9. Mai 2016 Merkur – Transit Nur wenn die Erde in der Nähe der Bahnknoten der Merkurbahn steht und Merkur sich dann gerade zwischen Sonne und Erde befindet, kann man einen Merkurtransit beobachten. Merkur - Aufbau Kruste Flüssiger Kern Mantel Planet Venus – Erde Vergleich Venus Phasen Entdeckung der Venus-Phasen war entscheidend für die Richtigkeit des heliozentrischen Systems. Venus Phasen Sonne im Zentrum Venus Berge Venus Aufbau Venus Kruste ~ 100 km Tektonisch inaktiv seit 1 Mrd Jahren Silikat Mantel Metallischer Kern Venus – Transits Knoten Venus-Transit 6.12.1882 7. Dezember 1631 (von Johannes Kepler vorausberechnet) 4. Dezember 1639 3. Juni 1769 9. Dezember 1874 6. Dezember 1882 8. Juni 2004 6. Juni 2012 11. Dezember 2117 8. Dezember 2125 Erde – der Blaue Planet Wasser bedeckt 70% Fläche Woher stammt das Wasser? Auflösung: 300 m | Farbe: Elevation Südpol: South Pole-Aitken Basin Kartierung Reconnaissance Rückseite des Mondes 2500 km Erde Aufbau fest flüssig Erde ist eine “Kartoffel” ESA-Satellit GOCE Präzession Erdachse Präzession eines Kreisels PolWanderung Einmal in 25.800 Jahren Nutation durch Mond in 18,6 Jahren mit Amplitude von 9,2´´ Magnetosphäre der Erde Magnetische Polwanderung Erdmagnetosphäre schirmt den Sonnenwind ab Erde – Aurora in Australien 2012 Sonnenstürme quetschen die Erdmagnetosphäre Der Mars Der Rote Planet: In der Bildmitte liegt das System der Mariner-Täler. Ganz links die Tharsis-Vulkane (Bildmosaik von Viking 1 Orbiter, 1980). Der Mars Eiskappen Der Rote Planet: Mars in natürlichen Farben, aufgenommen am 26. Juni 2001 mit HST. Die Färbung entsteht durch Eisen(III)Oxid-Staub (Rost). Erde - Mars Mars-Rover Spielzeuge der Wissenschaftler ? Spirit Mars Rover 2010 Mars-Rover Sojourner Mars-Rover Opportunity Mars-Panorama / Rover-Images Mars-Rover / Kayser Krater Mars-Reconnaissance Orbiter Rover Spirit inspiz. Columbia Hills Rover Opportunity Victoria Krater Mars – Nordpol / Global Surveyor Aktuell: Mars Rover Curiosity 26.11.2011 Mars-Rover Curiosity Mars Rover Curiosity – Landeplatz Mars Rover Curiosity – Touchdown August 2012 Die Mars-Monde Phobos (27 km) und Deimos Jupiter / Cassini 7.12.2000 Jupiter gilt heute als StandardGasplanet mit „Rocky Core“ Masse: 0,001 MS Masse: 318 ME Radius: 0,1 RS Rotation: ~ 10 h sehr schnell Ausgeprägte Wolkenbänder „Jetstreams“ Extrem starke Magnetosphäre Jupiter – der größte Planet Die Galileischen Monde Jupiter Galileo Mission Sonde wurde 1989 von NASA gestartet, erreichte 1995 Jupiterbahn und stürzte 2003 ab. Galileo mit Io Jupiter Erde Schnelle Rotation: 9h 50min Jupiter Abplattung Jupiter und Braune Zwerge Jupiter – Aufbau Die äußeren Schichten des Jupiter bestehen aus molekularem Wasserstoff (H2). In größeren Tiefen geht dieses gasförmige Element in den flüssigen Zustand über. Jupiter – Aufbau Die äußeren Schichten des Jupiter bestehen aus molekularem Wasserstoff (H2). In größeren Tiefen geht dieses gasförmige Element in den flüssigen Zustand über. Jupiter – Turbulenz mit Red Spot, Red Spot jun. und 3. Red Spot Jupiter – Red Spot Jupiter vom Südpol Die Atmosphäre zerfällt in einzelne Streifen, die unterschiedlich rotieren. Dadurch entstehen Scherinstabilitäten Wirbelbildung. Streifen in Äquatornähe rotieren am schnellsten. Die Wirbel werden durch Konvektion angetrieben. ComputerSimulation: Strömungen in der Atmosphäre organisieren sich durch die schnelle Rotation in zylinderförmige Säulen. Konvektion von innen treibt die Winde an. Jet-Strom 170 m/s Jupiter Ringsystem Jupiter Magnetosphäre Sonnenwind Bug Schock Neutrale Schicht Jupiter – Io Torus Io Jupiter Polarlichter Jupiter Mond Io Mond Io: Umlaufperiode: 1 d 18 h 27,6 m Rotation gebunden Helligkeit: 5 mag Albedo: 0,6 Halbachse: 421.800 km Farbe: Schwefel Entdeckung: 7. Januar 1610 Vulkanischer Schlot - Schwefelsee 75 km Io – Aufbau Gestein Eisen Nickel Jupiter Mond Europa Mond Europa: Umlaufperiode: 3 d 13 h 14,6 m Rotation gebunden Helligkeit: 5,3 mag Albedo: 0,68 Halbachse: 670.900 km Oberfläche: Eis mit Furchen Entdeckung: 7. Januar 1610 Oberfläche Europa Europa – Aufbau Wasser Ozean Eis Gestein Eisen Nickel Europa-Jupiter-Mission EJSM „Laplace“ geplant 2020 NASA / ESA Jupiter Mond Ganymed Mond Ganymed: Umlaufperiode: 7 d 3 h 42,6 m Rotation gebunden Helligkeit: 4,6 mag Albedo: 0,44 Halbachse: 1.070.400 km Oberfläche: Krater (alt), Platten Entdeckung: 7. Januar 1610 Ganymed Aufbau Wasser Ozean Eisen Nickel Gestein Eis Jupiter Mond Callisto Mond Callisto: Umlaufperiode: 16 d 16 h 32,2 m Rotation gebunden Helligkeit: 5,7 mag Albedo: 0,19 Halbachse: 1.833.000 km Oberfläche: Krater (alt), Eis Entdeckung: 7. Januar 1610 Galilei Mond Kallisto Aufnahme Voyager 1 Krater Valhalla Saturn – Herr der Ringe Saturn – Aurora Saturn – Erde Cassini Mission verlängert bis 2017 Giovanni Domenico Cassini 8. Juni 1625 in Perinaldo nahe Nizza, Italien; † 14. September 1712 in Paris; Astronom und Mathematiker Cassini Sonde Saturn von der Erde aus Saturn-Ringe sind um 27 Grad geneigt. verschiedene Winkel von der Erde aus. Die Ringebene hält absolute Position bei. Positionen alle 15 Jahre während des Umlaufs. Saturn Ring Inklination Cassini-Huygens - Saturn Saturn - Schattenspiele Die Roche-Grenze (1850) - die Entstehung der Ringe M R d m Weit entfernt von der Roche-Grenze bildet die Masse praktisch eine Kugel. Näher an der Roche-Grenze deformiert sich der Satellit durch die Gezeitenkräfte zu einem Ellipsoid. Innerhalb der Roche-Grenze kann der Körper den Gezeitenkräften nicht mehr widerstehen und löst sich auf. Nach einiger Zeit entsteht durch diese differentielle Rotation ein Ring. Saturn Ringbildung durch Mond Simulation: Robin M. Canup 2010 Aufnahme Cassini Saturns Wolkenbänder Erde – Merkur - Titan Cassini startet Huygens Huygens landet auf Titan am 14.1.2005 Titan – Atmosphäre (Voy) - Seen Aufbau Titan Huygens Saturn – Südpol Hurrikan Aufnahme: 752 nm / Cassini Der Monstersturm weist das Erscheinungsbild eines irdischen Hurrikans auf. Die dunkle innere Fläche entspricht dem Auge, das von einem dicken Ring heller Wolken umgeben ist. Das Auge weist einen Durchmesser von etwa 8000 Kilometer auf (Erde) ! Windgeschwindigkeiten in dem im Uhrzeigersinn rotierenden Wirbel bis zu 550 Kilometer pro Stunde. Saturn Nordpol Aufnahme Cassini (2009) Hexagonale Wolken 1781 von W. Herschel entdeckt Aufnahme Voyager 2 (1986) Planet Uranus Jahreszeiten auf Uranus Uranus – Aufbau Neptun – Le Verrier 1846 Neptun 1 mal rum P = 16 h Wolkenaktivität je nach Jahreszeit 1 NJahr = 165 EJahre i = 29 Grad Neptun – Dunkler Spot / Voyager a la Red Spot auf Jupiter – ist verschwunden Neptun – Helligkeitsänderungen Neptun – Mond Triton Gezeitenkräfte Ein Vergleich der Magnetosphären von Erde, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun - liegen schief zur Rotationsachse. Die Magnetosphären von Uranus und Neptune sind gegenüber den Zentren versetzt und stark angestellt gegenüber ihren Rotationsachsen. Jupiter, Saturn und Neptun haben magnetische Nordpole, während die Erde dort den magnetischen Südpol aufweist. Zusammenfassung • Planetenbahnen folgen in guter Näherung den drei Kepler Gesetzen (Konsequenz aus Newtonscher Gravitationstheorie von 1687). • werden korrigiert durch Einsteinsche Gravitation (1915: Periheldrehung Merkur, Gravitationswellenabstrahlung). • Sonnensystem hat 4 Gesteinsplaneten und 4 Gasplaneten, sowie mehrere Zwergplaneten. • Alle Planeten wurden extensiv untersucht durch Planetensonden. Mars ist von besonderem Interesse für die Menschheit. Jupiter und Saturn • Jupiter ist der größte und massenreichste Planet im Sonnensystem. • Jupiter und Saturn haben wahrscheinlich “rocky Cores”, umgeben von einer dicken Schicht flüßigen und metallischen Wasserstoffs mit einer äußeren Schicht aus normalem flüssigem Wasserstoff. Beide weisen in etwa dieselbe chemische Zusammensetzung auf, die sehr ähnlich zu der Sonne ist. • Die sichtbaren Strukturen von Jupiter existieren in den äußersten 100 km der Atmosphäre. Saturn hat ähnliche Strukturen, jedoch schwächer ausgeprägt. Jupiter und Saturn weisen insgesamt drei Wolkenschichten auf. Jupiter und Saturn • Jupiter hat vier große Satelliten. Die beiden inneren Galileischen Monde, Io und Europa, sind etwa so groß wie unser Mond. Die beiden äußeren Monde, Ganymed und Callisto, sind vergleichbar zu Merkur. • Io ist von einer Schwefel-Schicht bedeckt, die in vulkanischen Explosionen abgelagert worden ist. Europa ist von einer Schicht gefrorenen Wassers bedeckt, die von vielen Furchen durchzogen ist. • Die stark verkraterte Oberfläche von Ganymed wird durch gefrorenes Wasser gebildet mit “large polygons of dark, ancient crust separated by regions of heavily grooved, lighter-colored, younger terrain”. Callisto hat eine stark verkraterte alte Schicht aus gefrorenem Wasser. Uranus und Neptun • Uranus und Neptun sind ziemlich ähnlich in Masse, Größe und chemischer Zusammensetzung. Jeder hat einen “rocky Core” umgeben von einem dicken Mantel aus Wasser; die magnetischen Dipolachsen sind stark angestellt und beide Planeten werden von einem System dünner dunkler Ringe umgeben. • Uranus ist einzigartig: seine Rotationsachse liegt praktisch in der Bahnebene, was zu ausgeprägten Jahreszeiten führt. • Uranus hat 5 Satelliten moderater Größe, der bizzareste Mond ist Miranda. • Triton ist der größte Satellit von Neptun - eine eisige Welt mit einer dichten Stickstoff-Atmosphäre. Triton bewegt sich retrograd und wurde wahrscheinlich von Neptuns Gravitation eingefangen. Triton bewegt sich langsam auf Neptun zu in einer spiralförmigen Bewegung und wird wahrscheinlich zerbrechen und ein Ringsystem bilden.
