Aufbau des Sonnensystems
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Aufbau des Sonnensystems Gliederung • Sonne • Planeten: terrestrische Planeten iovianische Planeten • Sonderfall Pluto • Asteroidengürtel • Kuipergürtel • Oortsche Wolke • Missionen Die Sonne – – – – – – – – Durchmesser 1,392 · 106 km Zentrum des Sonnensystems Masse 1,989 · 1030 kg Effektive Oberflächentemperatur 5778 K Alter ca. 4,6 · 109 a Energieerzeugung durch Verbrennen von H2 zu He Hauptreihenstern Hauptbestandteile 90,97 % H2 8,89 % He geringe Mengen O2 ,C, Ne, N2 Planeten • Definition: Ein Planet ist ein Himmelskörper, der (a) sich auf einer keplerschen Umlaufbahn um die Sonne bewegt (b) über eine ausreichende Masse verfügt, um durch seine Eigengravitation eine annähernd runde Form (hydrostatisches Gleichgewicht) zu bilden (c) die Umgebung seiner Bahn bereinigt hat Terrestrische Planeten (Merkur, Venus, Erde und Mars) Gemeinsamkeiten • bestehen vollständig oder fast vollständig aus festen Bestandteilen • Schalenaufbau: im Zentrum ein Eisenkern, darüber Mantel aus Silikaten und Oxiden, dünne Kruste • Ähnliche Massen, Durchmesser und Dichten (4–6 g/cm3) Merkur - Große Halbachse 0,3871 AE Äquatordurchmesser 4879 km Masse 3,302 · 1023 kg Keine Monde Atmosphäre: 42 % O2 29 % Na 22 % H2 Mittlere Temperatur 440 K Druck 10-15 bar – Präzession des Perihels von 5,74" pro Jahr (keine Erklärung durch Newtonsche Mechanik) – Vermutung vor Einstein: Asteroidengürtel oder ein weiterer Planet – Nachweis gelang nicht – Erklärung durch die allgemeine Relativitätstheorie Venus - Große Halbachse 0,723 AE Äquatordurchmesser 12104 km Masse 4,869 · 1024 kg Keine Monde Atmosphäre: 96,5 % CO2 und 3,5% N2 Mittlere Temperatur 770 K Druck 92 bar - Retrograder Drehsinn und besonders niedrige Rotationsgeschwindigkeit - Ursache unbekannt - Möglicherweise Kollision mit einem Asteroiden Erde • • • • • Große Halbachse 1AE = 149,6 · 109 m Äquatordurchmesser 12756 km Masse 5,974 · 1024 kg 1 Mond Atmosphäre: 78,08% N2 20,94% O2 0,03 % CO2 mittlere Temperatur 288 K Druck 1,013 bar Mars - Große Halbachse 1,524 AE Äquatordurchmesser 6794 km Masse 6,419 · 1023 kg 2 Monde - Atmosphäre: 95,3% CO2 2,7% N2 Druck 6 · 10-3 bar mittlerer Temperatur 210 K Leben auf dem Mars? • Spekulation um Marsbewohner • 1877 Entdeckung von Marskanälen • Mars Global Surveyor: Ergebnis natürlicher Erosion • Viking 1 und 2: keine auf Kohlenstoff basierenden Organismen nachweisbar, aber Abgabe großer Mengen O2 durch den Boden und Nachweis radioaktiver • Entdeckung großer Mengen gefrorenen Wassers am Südpol, dann am Nordpol • Nachweis von CH4 in der Atmosphäre • Mikrostrukturen, die sich als künstlich erwiesen • Insgesamt wohl kein intelligentes Leben, aber Möglichkeit primitiver Lebensformen Iovianische Planten (Jupiter, Saturn, Neptun,Uranus) Gemeinsamkeiten • Große Planeten, die überwiegend aus leichten Elementen wie H2 und He bestehen • Geringer Anteil an schwerem Material • Keine feste Oberfläche • Relativ niedrige Dichte (0,7 bis 1,7g/cm3) • Meist rasche Rotation • Mehr oder weniger ausgeprägtes Ringsystem und zahlreiche Monde Jupiter - Große Halbachse 5,203 AE Äquatordurchmesser 142984 km Masse 1,899 · 1027 kg 63 Monde Hauptbestandteile:75% H2 24% He - Mittlere Temperatur 165 K - Großer roter Fleck: heftiger Wirbelsturm Galileische Monde 4 Galileische Monde • Io, Europa, Ganymed und Kallisto • 1610 Entdeckung als erste Monde eines anderen Planeten • Widerspruch zum geozentrischen Weltbild (da keine Drehung um die Erde) • Durchmesser 3122 bis 5268 km, mit die größten im Sonnensystem • Planetennahe, nur wenig geneigte Bahnen Saturn - Große Halbachse 9,582 AE Äquatordurchmesser 120536 km Masse 5,685 · 1026 kg 60 Monde Hauptbestandteile 96,3±2,4 % H2 3,25±2,4 % He - Mittlere Temperatur 134 K Auffälliges Ringsystem - 1610 Entdeckung durch Galilei - 100000 einzelne Ringe mit unterschiedlicher Zusammensetzung - Eisbrocken, Gestein, gefrorene Gasklumpen - Viele größere und kleinere Lücken - Durchmesser: fast 106 km - Wenige hundert Meter dick - Entstehungstheorien: - Auseinandergebrochener Mond - Kollision mit einem Kometen oder Asteroiden - Gemeinsame Entstehung mit dem Saturn Uranus • • • • • • • Große Halbachse 19,201 AE Äquatordurchmesser 51118 km Masse 8,683 · 1025 kg 27 Monde Mittlere Temperatur 76 K 1781 Entdeckung durch Wilhelm Herschel Schnelle Rotation, geringe Dichte; in Folge deutliche Abplattung • Hauptbestandteile 83 ± 3 % H2 15 ± 3 % He 2,3 % CH4 • Reflektion des Sonnenlichts durch obere Wolkenschichten, Absorption des rötlichen (nicht des blauen) Teils des Lichts durch Methan, infolge erscheint er blau Neptun • • • • • • • • Große Halbachse 30,047 AE Äquatordurchmesser 49528 km Masse 1,0243 · 1026 kg 13 Monde Mittlere Temperatur 72 K 1612 Entdeckung durch Galilei Erscheint blau wie Uranus Hauptbestandteile 80 ± 3,2 % H2 19 ± 3,2 % He 1,5 ± 0,5 % CH4 Spuren von Ethan, Wasserstoffdeuteriden Sonderfall Pluto • • • • • Große Halbachse 39,482 AE Äquatordurchmesser 2390 km Masse 1,25 · 1022 kg 3 Monde Entdeckung 1930 durch das LowellObservatorium • Keine Bereinigung seiner Bahn, erfüllt die beiden anderen Planeten-Bedingungen • Einstufung: Zwergplanet (wie auch Ceres und Eris), Objekt des Kuipergürtels • Vielfältige Kritik an dieser Einstufung Asteroidengürtel • Ansammlung von Asteroiden • Bewegen sich auf keplerschen Umlaufbahnen um die Sonne • Größenordnungen kleiner als Planeten • Großteil der Asteroiden unseres Sonnensystems • Große Halbachse 2,0 bis 3,4 AE • Aus dem präsolaren Urnebel hervorgegangen • Gesamtmasse aller Asteroiden: 5% unseres Mondes • In inneren Bereich (2,0 bis 2,5 AE) dominieren helle Objekte (Spektralklassen E, V und S) • Ab 2,5 AE dunkle, kohlenstoffhaltige Asteroiden der Spektralklasse C • Ungleichmäßige Verteilung (Bahnstörungen durch Jupiter) Kuipergürtel • Scheibenförmige Region außerhalb der Neptunbahn • 1951 Entdeckung durch Gerald Kuiper • 30 bis 50 AE Entfernung von der Sonne • Mehr als 70000 Objekte mit Durchmesser >100 km • ca. 800 bekannte Objekte, unterteilt in drei Klassen: – Resonante KBOs: resonante Bahnen zu Neptun, in Folge Stabilisierung der Bahnen bei ca. 40 AE – Klassische KBOs: kleine Exzentrizitäten auf nahezu kreisförmigen Bahnen zwischen 41 und 50 AE und Bahnneigungen von bis zu 30° – Gestreute KBOs: große Exzentrizitäten auf Bahnen mit Periheldistanzen nahe 35 AE und Apheldistanzen bis 1000 AE Oortsche Wolke • 1950 Entdeckung durch Jan Hendrik Oort • Umschließt das Sonnensystem schalenförmig (nahezu isotrop) in einen Abstand von 300 bis 100000 AE • Gesteins-, Staub- und Eiskörper, die sich nicht zu Planeten zusammenschlossen • Gravitativ an die Sonne gebunden • Ursprungsort von Kometen • Bisher kein direkter Nachweis möglich • Indirekt: Überschuss von langperiodischen Kometen mit einer Apheldistanz von über 20000 AE Missionen • Pioneer 10/11: Jupiter • Galileo: Jupiter und seine Monde • Voyager 1/2: Saturn, Jupiter, Uranus, Neptun • Mars Express: Mars • Ulysses: Jupiter, Sonnenkorona, -wind, -magnetfeld, kosmische Strahlen • Cassini/Huygens: Saturn und seine Monde Zukünftige Missionen • New Horizons (Start 2006): Pluto • Juno (Start 2011): Jupiter • Phoenix (Start 2008): Mars Quellen • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • http://www.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem http://de.wikipedia.org/wiki/Sonne http://de.wikipedia.org/wiki/Erd%C3%A4hnlicher_Planet http://de.wikipedia.org/wiki/Merkur_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Venus_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Erde_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Mars_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Gasplanet http://de.wikipedia.org/wiki/Jupiter_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Galileische_Monde http://de.wikipedia.org/wiki/Saturn_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Uranus_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Neptun_%28Planet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Pluto_%28Zwergplanet%29 http://de.wikipedia.org/wiki/Asteroideng%C3%BCrtel http://de.wikipedia.org/wiki/Kuiperg%C3%BCrtel http://de.wikipedia.org/wiki/Oortsche_Wolke http://de.wikipedia.org/wiki/Voyager_1 http://de.wikipedia.org/wiki/Voyager_2 http://de.wikipedia.org/wiki/Ulysses_%28Sonde%29 Carroll & Ostlie: Modern Astrophysics, Chapters 19 & 20 http://www.solarviews.com/germ/homepage.htm • Florian Scheiner • Dienstag, 20. November 2007 • Ende
