Mond - Planetariumsgesellschaft Ostwestfalen

Planetariumsgesellschaft OWL
Das Planetariums-Projekt in Bad Lippspringe
Im Frühjahr 2002 wurde in Paderborn die als gemeinnützig anerkannte Planetariumsgesellschaft
OWL e.V. gegründet. Ihr Ziel ist es, in Bad Lippspringe das Zeiss-Planetarium-OWL zu errichten und zu
betreiben. Die Gesellschaft zählt erfahrene Fachleute der verschiedensten Fachrichtungen genauso zu
ihren Mitgliedern wie interessierte und höchst motivierte Laien. Das Planetarium soll zuallererst der
naturwissenschaftlichen Allgemeinbildung breiter Bevölkerungsschichten und der Jugend dienen.
Darüber hinaus ist es aber ganz allgemein – auch in Kooperation mit anderen Kulturträgern – als
Kulturzentrum gedacht.
In einer konzertierten Aktion der ganzen Region Ostwestfalen-Lippe wird eine Realisierung des
Projekts angestrebt. Die Planetariumsgesellschaft OWL e.V. und die Stadt Bad Lippspringe sind
Ansprechpartner für alle damit zusammenhängenden Fragen.
Zur Finanzierung des Projekts hoffen wir auf die Unterstützung von Privatpersonen, Firmen und
anderen Institutionen. Förderer und Sponsoren beteiligen sich an einem in der Region einmaligen
Projekt. Es ist geplant, dass die Namen aller Förderer in einem künstlerisch gestalteten Relief beim
Planetarium dokumentiert werden. Ein Treuhandkonto bietet den Sponsoren Sicherheit, indem es mit
einer Verfügungssperre bis zum Baubeginn belegt ist. Die Kontoführung ist kostenlos; Guthabenzinsen
werden quartalsweise dem Kapitalmarkt angepasst, so dass im Falle eines Scheiterns des Projekts
die Spender ihre Einlagen verzinst zurückerhalten.
Planetariums-Patenschaften für Teile des Gesamtprojekts können von Förderern übernommen werden.
Wir bestätigen eine solche Unterstützung durch ein Zertifikat.
Alle Spenden sind steuerbegünstigt.
Nehmen Sie teil an einem für die Region einmaligen Projekt!
Begleiten Sie uns!
Kontakt: Siehe die nebenstehende Tafel.
Folgende Personen und Institutionen unterstützten den Planetenweg (Stand September 2007):
• Susanne u. Martin Niggemann, Paderborn
• Tanja Taylor, Schlangen
• Prof. Dr. rer. nat. Helmut Wenck, Schloß Holte
• Best Western Premier Park Hotel, Bad Lippspringe
• Kreis Paderborn, Gesellschaft zur Förderung sozialer und
kultureller Einrichtungen
• Dipl. Ing. Rudolf Benteler, Bad Lippspringe
• Uhren- u. Goldschmiedehaus Schäfers, Bad Lippspringe
• Bürgermeister Willi Schmidt
• Wilhelm Willeke, Schlosserei-Stahlbau, Bad Lippspringe
• Hans-Ulrich Bönig, Bad Lippspringe
• Fliesen u. Naturstein Lücke, Bad Lippspringe
• Kur- & Tourismusverein e. V., Bad Lippspringe
• Heimatverein Bad Lippspringe
• Michael F. Meyer, Bad Lippspringe
• Stadler-Edelstahl, Herford Polymehr, Paderborn
• Heinemann, Werbetechnik, Paderborn
• Driller Getränke, Paderborn
• Jung Oberflächenversiegelung, Salzkotten
• Wilhelmsen Kunststoff, Hannover
• Niggemeier Lackierungen, Paderborn
• Peters Glasmalerei, Paderborn
• RLS Jakobsmeier, Paderborn
• Rüdiger Simon, Gundersheim
• Josef Schäfers Modellbau, Paderborn
• Bernd Kruse Design, Paderborn
• Siegfried Hillebrand, Paderborn
• Dr. Nicole Henkemeier, Bad Lippspringe
• Machradt Graphischer Betrieb, Bad Lippspringe
• Bürgerschützenverein, Bad Lippspringe
• Bewohner der Dedinger Heide und der Verein zum Schutz
von Natur und Lebensqualität in der Dedinger Heide,
Bad Lippspringe
• Reinhard Wiechoczek, Paderborn-Dahl
• Karl Anthony, Paderborn
• Reiner Flemming, Bad Lippspringe
• E. Böhner, Bad LIppspringe
• Dr. Werner Rademacher, Verl
• Jose Luis Marques-Lopez, München
• Margarete und Karl Klein, Liesborn-Wadersloh
• Joachim Rudolph, Bad Lippspringe
• E.ON Westfalen Weser, Paderborn
Der Planetenweg in Bad Lippspringe
Mit dem Planetenweg möchte die
Planetariumsgesellschaft OWL e.V. schon vor
der Verwirklichung eines Planetariums in Bad
Lippspringe den Einwohnern der Stadt und
der Region und den zahlreichen Gästen die
Astronomie näher bringen.
Für die Wanderer auf dem Planetenweg
wird unser Sonnensystem anschaulich und
begreiflich: Astronomische Dimensionen
können maßstabsgerecht erwandert
werden. Erläuterungstexte an den jeweiligen
Planetenstandorten ermöglichen Einblicke in
die Physik unseres Sonnensystems. Jung und Alt
werden auch zum Nachdenken darüber angeregt,
wie winzig der Mensch in einem grandiosen
Universum und wie klein der physikalische
Spielraum für die menschliche Existenz auf
unserer Erde ist.
Der Weg
Als Rundwanderweg stellt der Planetenweg
einen Kompromiss zur astronomischen Realität
dar. In Wirklichkeit finden wir die Planeten
auf ihren Bahnen um die Sonne zu jedem
Zeitpunkt an anderen Orten und damit in anderen
Abständen zur Sonne und untereinander, so
dass sich z.B. die Entfernung vom Jupiter zur
Erde innerhalb bestimmter Grenzen ständig
ändert. Der Planetenweg vereinfacht dieses
Problem, indem die Wanderstrecken zwischen
den Stationen den realen mittleren Entfernungen
der Planetenbahnen untereinander und zur
Sonne entsprechen. Hat man z.B. den Weg
zwischen “Sonne“ und “Jupiter“ zurückgelegt, so
findet man dort zur Veranschaulichung auch das
Jupitermodell mit entsprechenden Erläuterungen.
Der Weg führt also nicht radial von der “Sonne“
weg sondern als Rundweg von der “Sonne“ zum
“Pluto“, der sich am Ende eines Weges von etwa
6 km wieder in der Nähe des Ausgangspunkts
befindet. Auf die Wanderer wartet also im
Maßstab 1 : 1.000.000.000
den Kurwald und auf dem Fischerhüttenweg zu
den Mersmannteichen, wo „Saturn“ (1.427m)
seine charakteristischen Ringe präsentiert.
Vorbei an der malerisch gelegenen Fischerhütte
(Ausflugslokal) geht es auf dem Strotheweg durch
das Strothetal. Hier verläuft der Weg parallel zum
Wasser, wahlweise oberhalb oder etwas tiefer im
Talgrund, und verlässt dann wieder das Flüsschen
in Richtung Reithalle, in deren Nähe „Uranus“
(2.887 m) residiert. Über den Lönsweg kommen
Vor dem Prinzenpalais im Arminiuspark, nahe
die Wanderer zur Schützenplatzschneise in
dem künftigen Standort des Planetariums, ist die
teilweise dichtem Wald; vorbei am Schützenplatz
„Sonne“ mit 1,40 m Durchmesser eindrucksvoller
überqueren sie die Detmolder Straße und treffen
Ausgangspunkt des Planetenwegs. „Merkur“
in traumhafter Lage am Ufer des Dedingerund „Venus“ schmücken in 58 m und 108 m
Heide-Sees auf „Neptun“ (4.519 m) mit einem
Entfernung ebenfalls den Arminiuspark. Die
faszinierenden Blick über den See zum Egge„Erde“ in 150 m Distanz zur „Sonne“ markiert
Gebirge. Der weitere Weg begleitet die Thune,
bereits die Parkgrenze. „Mars“ (227 m) steht
einen kleinen Bachlauf, der zum „Pluto“ (5.960
in der Marktstraße an der Jordanbrücke, dem
m) hinführt, wo sich die romantische Anlage
Beginn der Fußgängerzone. Der Weg zum
der Jordan-Quelle öffnet. Nach etwa 300 m
778 m entfernten „Jupiter“ führt über die
betritt man wieder den Arminiuspark, den
Arminiusstraße bis kurz vor den Kaiser-KarlsAusgangspunkt der „Wanderung durch die Weiten
Park. Durch den Park hindurch passieren die
des Planetensystems“. An allen Stationen geben
Wanderer eine Sonnenuhr und gelangen in
Informationstafeln Auskunft über die jeweiligen
ein physiologisches – auch in den Beinen
spürbares – Erlebnis über die Leere und über
die für menschliche Maßstäbe unvorstellbaren
Dimensionen unserer nächsten Nachbarschaft im
Weltall. (Eine Milliarde Kilometer im Weltraum
werden auf dem Planetenweg auf einen Kilometer
zusammengezogen, oder eine Million Kilometer
auf einen Meter.)
Planeten. Mehrere Schutzhütten finden sich
entlang des reichhaltigen Bildungspfads für Groß
und Klein in heilklimatischer Natur. Die Hütten
bieten auch Möglichkeiten zum Picknick: „Geist
und Körper wollen gestärkt sein.“
Auf den Informationstafeln finden die Wanderer
auch Fragen zur Astronomie und Physik unseres
Sonnensystems und zu Phänomenen unserer
täglichen Erfahrung, die darauf zurückgeführt
werden können. Diese sind als Anregung zu
eigenem und gemeinsamem Nachdenken
gedacht. Die Auflösungen finden sich im Internet
unter der Adresse
www. Planetenweg-badlippspringe.de.
Sollten dann noch Fragen offen sein, gibt es
weitere, persönliche Informationen bei der
Planetariumsgesellschaft OWL in Bad Lippspringe
(Kontaktadressen siehe unten).
Die Daten an den Stationen des Planetenwegs sind Zitate
aus: Lexikon der Astronomie, Spektrum Akademischer Verlag,
Heidelberg u. Berlin 1999.
Impressum
Planetariumsgesellschaft Ostwestfalen-Lippe e.V.
Postfach 22 10 33052 Paderborn
Tel.: 05293-512 Fax: 0721 151 333 222
E-Mail: [email protected]
Internet: www.planetarium-owl.de
Redaktion: Reinhard Wiechoczek, Prof. Dr. Karl-Heinz Anthony, Hubert Hermelingmeier,
Andreas Schniedermann, Rainer Kleibrink,
Layout: Stefan Berkemeier (Bad Lippspringe Marketing GmbH)
Design: Atelier Manfred Claes-Schaefers, Paderborn
Baumaßnahme: Bauamt Bad Lippspringe,
Fa. Fliesen- und Naturstein Lücke, Bad Lippspringe
Stand: 04.2006
Der Planetenweg bedarf regelmäßiger Wartung und Betreuung. Freunde und Gönner
dieser kulturellen Besonderheit der Badestadt mögen sich finanziell beteiligen unter
der Konto-Nr.: 911 7378 200 bei der Volksbank Paderborn-Höxter, BLZ 472 601 21
Sonne s
58 m
Zentrum unseres Planetensystems ist die Sonne
in 149,6 Mio. km Entfernung von der Erde. Die
Astronomen nennen diese Strecke “Astronomische
Einheit“ (1 AE) und verwenden sie als Maß für die
Planetenabstände von der Sonne und für die anderen
Distanzen im Sonnensystem.
Die Sonne ist ein Gasball riesiger Masse. Sie ist das
Gravitationszentrum unseres Sonnensystems, an das
alle Planeten durch die Gravitationskraft gebunden
sind. Aufgrund ihrer sehr hohen Temperatur ist sie
ein gigantischer Kernfusionsreaktor, der das ganze
Planetensystem in Form von Strahlung mit Energie
versorgt.
Als ein Stern sendet in unserem Sonnensystem nur
die Sonne selbstproduziertes Licht aus; Planeten und
Monde reflektieren dieses Licht.
Merkur f
elfjährigen Aktivitäts-Zyklus.
Über der Photosphäre befindet sich als
“Sonnenatmosphäre“ die Chromosphäre, bis zu
10 000 km stark, aber von geringerer Dichte als
das Sonneninnere. Die Chromosphäre wird nur mit
speziellen Filtergläsern sichtbar, zum Beispiel im
schmalen Spektralbereich der Wasserstofflinie HAlpha.
Protuberanzen schießen als ionisierte Gase weit über
den Sonnenrand hinaus in die noch dünnere Korona,
die bei Sonnenfinsternissen oder bei entsprechenden
Fernrohrausstattungen als Kranz um die Sonne herum
sichtbar wird.
Die Sonne wurde in zahlreichen Kulturen als
Gottheit verehrt. Das klingt noch in unserer heutigen
Tageszuordnung nach: Sonntag – engl.: Sunday.
Chromosphäre und Protuberanzen (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Die sichtbare Oberfläche der Sonne heißt
Photosphäre. Im Teleskop stellt sie sich gekörnt dar
– als ein Muster von Granulen: Aus dem Innern der
Sonne aufsteigende, kurzlebige Gasblasen sind dafür
verantwortlich. Störungen der Oberflächenstruktur
werden als dunklere Sonnenflecken sichtbar. Diese
sowie weitere Sonnenphänomene unterliegen einem
Daten der Sonne:
Durchmesser: Masse: Volumen: Rotationsdauer: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Temperaturen: Chemische Zusammensetzung: Alter: Energiewandlung in der Sonne: 1,4 Mio. km = 109-facher Erddurchmesser; im Modell 1,40 m
333.000 Erdmassen, das sind 99,8 % der Gesamtmasse des Sonnensystems
1,3 Mio. Erdvolumina
im Mittel 25 Tage + 9 Std. + 7 min.
1,409 g /cm3
2.800 %
617,7 km/s
15 Mio. Grad im Zentrum, 6.000 Grad an der Oberfläche (Photosphäre), 1 Mio. Grad in der Korona
74% Wasserstoff, 24% Helium, 2% Reststoffe
4,5 Milliarden Jahre
Kernfusion. Wasserstoff-Kerne verschmelzen zu Helium-Kernen.
Der Brennstoffvorrat reicht für weitere 4.5 Milliarden Jahre.
Zum Nachdenken:
- Die energiereiche Strahlung der Sonne erreicht auch die Erde in unterschiedlicher Intensität. Wie macht sich der Einfluss dieser Strahlung in der Natur und in der
Technik bemerkbar ?
- In der Sonne laufen ständig Kernreaktionen ab, deren verheerende Wirkungen wir auch von der Wasserstoffbombe her kennen. Warum aber explodiert die Sonne
nicht?
Venusg
Merkur f
50 m 58 m
Merkur steht der Sonne am nächsten. In der
Umgebung der alles überstrahlenden Sonne ist er
nicht ganz leicht zu beobachten.
Größe, chemische Zusammensetzung und
physikalischer Zustand lassen Merkur ähnlich zur
Erde erscheinen. Mit der Raumsonde Mariner 10
konnte die Merkuroberfläche bisher nur zu etwa 45%
kartographiert werden.
Der Merkur ist ähnlich dem Mond mit
Einschlagskratern dicht übersät. Diese verteilen
sich gleichmäßig über die bisher beobachtete
Merkuroberfläche. Die große Flächendichte der Krater
legt ein hohes Alter der festen Oberflächenkruste
nahe, wobei aus der Überlagerung von
Einschlagsstrukturen wie beim Erdmond und beim
Mars eine zeitliche Abfolge der Ereignisse festgestellt
werden kann.
Man geht von einer Verfestigung des Merkur vor
4,5 bis 4 Milliarden Jahren aus. Die bisherigen
Beobachtungen lassen keine Anzeichen für
Plattentektonik und aktiven Vulkanismus erkennen.
Ein atmosphärisches Geschehen ist nicht beobachtet
worden.
Merkur wurde von den Römern als Gott der Kaufleute
verehrt. Er wurde dem griechischen Gott Hermes
nachempfunden, dem Gott des Gelingens und der
Verschlagenheit. Der Name dieses Gottes hat sich bis
in die heutige Tageszuordnung erhalten: Mittwoch
– frz: Mercredi, ital.: Mercoledi.
Falschfarbenaufnahme der Merkuroberfläche
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Daten des Merkur:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene:
Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo (Reflexionsgrad des Sonnenlichtes):
Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: Monde: Sonne s
0,39 AE, etwa 1/3 der Entfernung der Erde von der Sonne
0,241 Jahre = 88 Tage
47,9 km / s
7 Grad
3 Grad
4.878 km = ca. 1/3 des Erddurchmessers; im Modell 0,5 cm
58 Tage + 15 Std. + 30 Min.
0,054 Erdmassen = ca. 1/20 der Erdmasse
5,43 g / cm3 ; ungefähr wie bei der Erde
38 %
4,2 km / s
6%
stark schwankend von + 415 °C bis – 180 °C
keine
500 nT (Nanotesla, eine Maßeinheit für die Stärke des Magnetfelds) ;
sehr klein im Vergleich zum Magnetfeld der Erde
keine
Zum Nachdenken:
- Wie schwer wären Sie auf dem Merkur? Welche Höhe würden Sie wohl im Hochsprung erreichen?
- Merkur steht am Himmel nie weiter als 28° östlich oder westlich der Sonne. Warum?
- Wie erklären Sie sich die großen Temperaturschwankungen auf dem Merkur?
- Welche Erklärungen haben Sie für die große Kraterdichte auf dem Merkur?
Merkur f
Venus g
50 m 42 m
Radaraufnahme der Venusoberfläche
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Von der Sonne aus gesehen ist die Venus der zweite
Planet. Sie hat fast die gleiche Größe wie die Erde
und kommt dieser während ihres Umlaufs so nahe
wie kein anderer Planet. Nach dem Mond ist sie
das hellste Objekt am Nachthimmel. Am besten ist
sie morgens und abends, um Mitternacht aber nie
zu sehen. Sie wird deshalb auch Morgenstern und
Abendstern genannt und als solche zu allen Zeiten
besungen. Bei den Römern war sie Sinnbild der
Liebesgöttin Venus. Diese Verehrung findet sich
noch heute im romanischen Sprachgebrauch: Freitag
– frz.: “vendredi“, ital.: venerdi; Abwandlungen des
lateinischen Begriffs “Veneris dies“.
Entgegen dieser romantischen Verklärung ist auf
der Venus verglichen mit der Erde die Hölle los. Eine
undurchsichtige, geschlossene Wolkendecke verwehrt
den direkten Blick auf die Venusoberfläche. Mit
spektroskopischen Methoden und einem “Radarblick“
von verschiedenen Raumsonden aus können wir
uns inzwischen trotzdem eine Vorstellung von den
Verhältnissen auf der Venus machen:
Auf der Venus ist es sehr heiß; die Temperatur liegt bei
450 °C.
Nach menschlichen Maßstäben wären die Venustage
und die Venusnächte “unerträglich“ lang.
Die feste, leicht und nur weiträumig gewellte
Oberfläche weist Höhenunterschiede in der
Größenordnung von 1.000 m auf. Nur an wenigen
Stellen werden 2.000 m erreicht.
Die heiße Venusatmosphäre besteht hauptsächlich
aus Kohlendioxid (ca. 96%) und zu einem geringen Teil
aus Stickstoff (3,5%). Der Rest von ca. 0,5% entfällt
vor allem auf Wasserdampf. Die Venusatmosphäre ist
etwa 50 mal dichter als unsere Erdatmosphäre und
sorgt so auf der Venusoberfläche für einen mittleren
Druck von etwa 90 bar. Das entspricht auf der Erde
einem Druck unter Wasser in etwa 900 m Meerestiefe.
(Zum Vergleich: Der irdische Luftdruck pendelt um
den Wert 1 bar = 1000 Millibar.) Die Venusatmosphäre
ist in mehreren Ebenen von dichten, geschlossenen
Wolkenschichten durchzogen. Es handelt sich dabei
zu 75% um schwefelsäurehaltige Aerosole. (Aerosol:
Gemisch aus Gas und flüssigen Schwebetröpfchen;
“Nebel“) Chlor- und phosphorhaltige Aerosole wurden
in geringerem Umfang ebenfalls beobachtet. Es gibt
auch Hinweise auf Beimengungen von elementarem
Schwefel.
Erde l
Der heutige Zustand der Venus vermittelt uns eine
vage Vorstellung davon, wie es auf der Erde zur Zeit
ihres Urzustands ausgesehen haben könnte.
Wolkenhülle der Venus
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Daten der Venus:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene:
Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: Monde: 0,723 AE , ca. 3/4 der Entfernung von der Erde zur Sonne
0,616 Jahre = 225 Tage
35 km / s
3,2 Grad
177 Grad
12.110 km, ein wenig kleiner als der Erddurchmesser; im Modell 1,2 cm
243 Tage + 14 Min. retrograd (der Drehsinn ist entgegengesetzt zu demjenigen der anderen Planeten)
0,82 Erdmassen; ein wenig kleiner als die Erdmasse
5,24 g / cm3 ; ungefähr wie bei der Erde
90 %
10,4 km / s ; (zum Vergleich: auf der Erde 11,2 km / s )
76%
450 °C
96,4 % Kohlendioxid, 3,2 % Stickstoff, verschiedene Restgas (überwiegend Wasserdampf ),
geschlossene Wolkendecke
nicht nachgewiesen
keine
Zum Nachdenken:
- Die Venus kennen Sie als besonders hellen “Morgenstern“ und “Abendstern“. Wie kommt diese auffallende Helligkeit zustande?
- Die Venus ist von der Sonne weiter entfernt als der Merkur. Trotzdem ist ihre Oberflächentemperatur höher als diejenige des Merkur. Wie erklären Sie sich das?
- Die Achsenneigung der Venus unterscheidet sich grundsätzlich von derjenigen fast aller anderen Planeten. Wie sind die Unterschiede zu deuten? Was bedeuten sie für den “Tageslauf“ der Sonne auf der Venus verglichen mit demjenigen auf der Erde?
Mars h
Erde l
78 m 42 m
allerdings unter der Wirkung der damit verbundenen
Fliehkräfte zu einer geringfügigen Abplattung der
“Erdkugel“ an den Polen gekommen. Die Erde
erscheint uns deshalb heute als ein Geoid. Für den
Geometer erweist sich das Geoid dadurch, dass der
Erdumfang entlang des Äquators um 134,336 km
größer ist als der über die Pole gemessene – oder: der
Äquatordurchmesser ist um rund 40 km größer als der
Poldurchmesser.
Von der Sonne aus gezählt ist der blaue Planet
Erde der dritte Planet in unserem Sonnensystem
und mit seiner festen Kruste der größte unter den
“Gesteinsplaneten“ Merkur, Venus, Erde und Mars.
Nach heutigen Erkenntnissen wird das Alter der Erde
auf etwa 4,5 Milliarden Jahre geschätzt.
Nach unseren bisherigen Kenntnissen ist die Erde
in unserem Sonnensystem der einzige Planet mit
höher organisiertem Leben. Das hängt an den recht
eng bemessenen physikalischen Bedingungen,
unter denen Leben im irdischen Sinne möglich ist
und die uns auf der Erde zuteil geworden sind. So
kann z.B. Eiweiß nur im engen Temperaturbereich
zwischen etwa 10°C und 60°C biologisch aktiv
werden. Außerhalb dieses Bereichs wird es entweder
zerstört oder es verliert seine Aktivität. Die Größe der
Schwerkraft spielt auch eine Rolle und nicht zuletzt
die Existenz von Wasser.
In der Kugelgestalt der Erde spiegelt sich die
Erdgeschichte wider: In ihrer frühen, glutflüssigen
Phase musste die Erde, der Wirkung der
Eigengravitation ihrer Masse und den Gesetzen
der Flüssigkeiten folgend, Kugelgestalt annehmen.
Sie war sozusagen ein Magma-Tropfen im Weltall.
Aufgrund der ziemlich schnellen Erdrotation ist es
Die Herkunft des Wassers auf der Erde ist bis heute
nicht zufriedenstellend geklärt. Unklar ist auch,
warum es auf der Erde so viel mehr Wasser gibt als
auf den anderen erdähnlichen Planeten. Ein Teil davon
dürfte in einer frühen Epoche der Erdgeschichte durch
Ausgasen aus dem Magma stammen. Es wird aber
auch diskutiert, ob ein erheblicher Anteil des Wassers
Fotomontage: Erde und Mond (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Daten der Erde:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene: Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Mittlere Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: Monde: Venus g
in der Frühphase der Erde durch einschlagende
Kometen und Asteroiden aus dem Weltall hierher
getragen worden ist. (Diese Objekte bestehen zu
einem erheblichen Teil aus Eis.)
Erde, aus dem Weltall gesehen (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
149,6 Mio. km = 1 AE (Astronomische Einheit)
1 Jahr = im Mittel 365,2522 Tage
29,8 km / s
0 Grad (definitionsgemäß)
23,5 Grad
12.756 km; im Modell 1,3 cm
12.712 km
23 h + 56 min + 4 s = “1 Tag“
1 Erdmasse
5,52 g / cm3
mittlere Fallbeschleunigung = 9,81 m / s2.
Eine Masse von 1 kg (Kilogramm) wiegt ungefähr 10 N (Newton)
11,2 km / s
39 %
ca. 20 Grad
78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff, 1% Edelgase, 0,35 Promille Kohlendioxid (Tendenz steigend!)
und Spuren weiterer Gase
51 000 nT
1
Zum Nachdenken:
- Die Dauer eines Umlaufs der Erde um die Sonne erzwingt eine bekannte Kalenderkorrektur. Welche?
- Welche astronomischen Daten der Erde sind für ihre Jahreszeiten verantwortlich?
- Was würde geschehen, wenn die Achsenneigung 0 Grad oder 90 Grad oder 180 Grad wäre? Finden Sie solche Situationen bei anderen Planeten?
- Könnte das irdische Leben wie gewohnt weiter bestehen, wenn die Erde an die Stelle der Venus oder des Mars versetzt würde?
Mond
des Mondes gebracht. Trotzdem birgt er noch viele
Geheimnisse, insbesondere das seiner Herkunft. Ist er
gemeinsam mit der Erde entstanden? Ist er von dieser
eingefangen worden oder aus dieser durch einen
gigantischen Einschlag abgespalten worden?
Sonne, sondern sie “eiert“ entlang der Ellipsenbahn
des Schwerpunkts um die Sonne herum. Durch die
Drehbewegung der Hantel “Erde + Mond“ kommt es
zu einem Schleudereffekt, d.h. zu Fliehkräften, welche
im Zusammenwirken mit den von Erde und Mond
ausgehenden Gravitationskräften in den Weltmeeren
Den irdischen Beobachter fasziniert am Mond
je einen Flutberg auf der mondzugewandten und
zunächst dessen ausgeprägte Kraterlandschaft,
auf der mondabgewandten Erdhalbkugel erzeugen.
die schon mit einem größeren Feldstecher sichtbar
– Übrigens läuft auch über die feste Erdkruste zweimal
wird. Diese Strukturen reichen bis in die Anfangszeit
am Tag ein Gezeitenhub. In Deutschland beträgt er
der Mondentstehung zurück und sind nur möglich
etwa einen halben Meter. Wir bemerken ihn unter
geworden, weil der Mond keine Atmosphäre besitzt.
unseren Füßen nur deshalb nicht, weil er mit sehr
Einerseits konnten kosmische Geschosse ungehindert kleinen Beschleunigungen daher kommt und sich
die Mondoberfläche erreichen, andererseits sind
unsere gesamte Umgebung mit hebt oder senkt.
die Einschlagskrater in der Folgezeit nicht durch
wetterbedingte Erosion eingeebnet worden.
Vollmond (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
In den alten Kulturen hat der Mond stets göttliche
Die Gezeiten unserer Meere sind das herausragendste, Verehrung erfahren. Die Mondphasen sind zu
Unser Mond ist ein natürlicher Trabant der Erde. Außer
vom Mond verursachte irdische Phänomen: Der
einem “gottgegebenen“ Zeitmaß geworden und zu
der Erde ist er der bisher einzige Himmelskörper, der
Mond ist durch die von Isaac Newton im Jahre
Sinnbildern für irdisches Werden und Vergehen. Im
von Menschen betreten wurde, erstmals am 20. Juli
1666 entdeckte Gravitationskraft an die Erde
Islam spielt der Mondkalender für die Datierung der
1969. Die auf dem Planetenweg korrekt dargestellten
gebunden. Andererseits wirkt auch der Mond durch
religiösen Feste bis heute eine entscheidende Rolle.
Distanzen geben hierfür ein anschauliche Erklärung.
Gravitationskräfte auf die Erde zurück. Erde und
Auch die Datierung des christlichen Osterfestes
Er ist der am besten erforschte Himmelskörper. Die
Mond sind ein “Gespann“, dessen gemeinsamer
jeweils am ersten Sonntag nach dem ersten
für uns natürlicherweise ausschließlich sichtbare
Schwerpunkt sich unter der Wirkung der solaren
Frühlingsvollmond hat wohl mythologische Wurzeln im
“Vorderseite“ konnte schon von der Erde aus mit
Gravitationskraft auf einer glatten Ellipsenbahn
Gang des Mondes. Die Verehrung des Mondes findet
Hilfe von Teleskopen kartographiert werden. Die
um die Sonne bewegt, während sich gleichzeitig
sich bis heute in unserer Tageszuordnung: Montag
Oberflächenstruktur auf der “Rückseite“ hat sich uns
das Gespann als ungleichgewichtige Hantel um den
– engl.: Monday – frz.: Lundi und ital.: Lunedi nach der
jedoch erst durch Raumsonden erschlossen. Diese
Schwerpunkt dreht. Im Ergebnis bewegt sich die
römischen Mondgöttin Luna.
haben auch eine Einsicht in den inneren Aufbau
Erde nicht auf einer glatten Ellipsenbahn um die
Daten des Mondes:
Mittlere Entfernung zur Erde: Siderischer Erdumlauf: Synodischer Erdumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene: Achsneigung (gegen die Mondbahnebene): Äquatordurchmesser: Rotationsdauer siderisch: Masse: Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 384.400 km = 0,00257 AE
27 Tage + 7 Std. + 43 Min. + 5 Sek. (auf den Sternenhimmel bezogen ein voller Umlauf von 360 Grad)
29 Tage + 12 Std. + 44 Min. (von der Erde ein Umlauf von Vollmond zu Vollmond)
1,02 km / s
5 Grad
5 Grad
3.476 km; etwas weniger als ¼ des Erddurchmessers, im Modell 3 mm
27 Tage + 7 Std. + 43 Min. + 5 Sek.
0,0123 Erdmassen; ein wenig mehr als 1/100 der Erdmasse
3,34 g / cm3
16,6 %
2,37 km / s
12 %
stark variierend zwischen +130 °C (Tagseite) und -160 °C (Nachtseite)
keine
keines
Zum Nachdenken:
- Veranschaulichen Sie sich den Unterschied zwischen siderischem und synodischem Erdumlauf des Mondes.
- Der Mond zeigt uns immer „dasselbe Gesicht“. Die physikalischen Prozesse, die dazu geführt haben, sind auch täglich auf der Erde am Werke.
Was wird angesichts dieser Tatsache das Schicksal der Erde sein ? Wie wird sich ihre Tageszeit einstellen?
Jupiter j
Mars h
551 m 78 m
Kriegsgottes. Diese Verehrung spiegelt sich noch in
Erde l
gehegte Vermutung, dass sich unter der Oberfläche
unserem heutigen Sprachgebrauch wider: Monat März des Mars Wasser-Eis befinden könnte, hat sich 2005
– frz.: Mars, ital.: Marzo; Dienstag – frz.: Mardi, ital.:
durch Einsatz der ESA Sonde Mars-Express als richtig
Martedi.
erwiesen.
Mars ist ein “rostiger“ Planet. Eisenoxid im Gestein
Auf dem Mars hat es Vulkanismus gegeben. Der
und im Staub der Oberfläche ist dafür verantwortlich.
höchste Berg aller Planeten des Sonnensystems
Er besitzt eine dünne Atmosphäre überwiegend aus
befindet sich auf dem Mars: Der erloschene Vulkan
Kohlendioxid. Sehr geringe Spuren von Wasserdampf
Olympus Mons, ist 27 km hoch und hat 600 km
werden ebenfalls beobachtet. Der Atmosphärendruck
Basisdurchmesser.
an der Oberfläche des Mars beträgt nur 6,36 mbar
(Millibar). In der Erdatmosphäre entspricht das dem
In der Marsatmosphäre findet man auch Spuren von
Luftdruck in etwa 35 km Höhe. (Der Luftdruck am
Methan-Gas. Dieses könnte von einem noch heute
Erdboden bewegt sich um 1000 mbar.)
aktiven Vulkanismus herrühren. Als Quellen für
Methan kommen aber auch Einschläge von Kometen
Mars (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Von der Sonne aus gezählt ist Mars der vierte
Mars zeigt sich heute als trockener Wüstenplanet,
und Methan produzierende Mikroorganismen in Frage.
der wie Merkur und unser Mond Einschlagskrater
Die Forschungen hierzu sind im Gange.
und gleichzeitig der erste außerhalb der Erdbahn
aufweist. Tief eingeschnittene Canyons lassen
umlaufende Planet. Nach Größe und Struktur gehört
vermuten, dass die Marsatmosphäre in der fernen
Über den inneren Aufbau des Mars weiß man bisher
er zu den erdähnlichen Planeten. Wegen seiner roten
Vergangenheit wesentlich dichter gewesen sein
nur wenig. Die Analyse der Bahndaten des Satelliten
Farbe, die auch mit bloßem Auge zu sehen ist, wird
muss und auf dem Boden und in der Atmosphäre
Mars Global Surveyor haben ergeben, dass Mars – wie
er auch der Rote Planet genannt. Aus demselben
reichlich Wasser vorhanden war. Es wird gerätselt,
die Erde auch – über einen schweren Kern von etwa
Grund war er einst für die Römer Sinnbild ihres
wo dieses Wasser geblieben ist. Die schon lange
1.700 km Durchmesser verfügt.
Daten des Mars:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene:
Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 1,52 AE etwa 1½ -fache Entfernung der Erde zur Sonne
1,88 Jahre = 686 Tage
24,1 km / s
1,85 Grad
25,2 Grad
6.794 km; etwa der halbe Erddurchmesser; im Modell 0,7 cm
6.443 km
24 Std. + 37 Min. + 23 Sek.; ungefähr wie bei der Erde
0,11 Erdmassen; etwa 1/10 der Erdmasse
3,94 g / cm3 ; deutlich weniger als bei der Erde
38 %
5,03 km / s
12 %
stark variierend zwischen + 20 °C und –150 °C
Sehr dünn, 95 % Kohlendioxid, 3 % Sauerstoff, verschiedene Rest-Gase
fast keines
Der Mars besitzt 2 kleine Monde:
Mond Phobos Größe: 27 x 22 x 19 km , Mittlere Entfernung vom Mars: 9.378 km Umlaufszeit : 7 Std. + 41 Min.
Mond Deimos
Größe: 15 x 12 x 10 km
Mittlere Entfernung zum Mars: 23.459 km
Umlaufszeit: 1 Tag + 6 Std. + 19 Min.
Zum Nachdenken:
- Der Mars hat etwa einen vergleichbaren Jahresablauf wie die Erde. Warum? Von welchem Mars-Phänomen haben Sie schon gehört, das uns
diesen Ablauf von der Erde aus sichtbar macht?
- Die mittlere Massendichte des Mars ist wesentlich geringer als diejenige der Erde. Ein Magnetfeld ist praktisch nicht vorhanden. Was
schließen Sie daraus für den inneren Aufbau des Mars im Vergleich zur Erde?
- Ist auf dem Mars erdähnliches Leben zu erwarten?
Saturn S
Jupiter j
649 m 551 m
Mars h
Aus Sicht der Erdenbewohner kommt dem Jupiter
eine wichtige, astrophysikalische Funktion in
unserem Sonnensystem zu. Zwischen Mars und
Jupiter befindet sich nämlich der Asteroidengürtel,
ein Schwarm von Kleinplaneten (Planetoiden) mit
Nicht nur Saturn sondern auch die anderen, sehr
Durchmessern bis 1.000 km, die sich alle ebenfalls
auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen. Gäbe
großen Planeten besitzen ein Ringsystem, so auch
Jupiter ist der erste der Gasplaneten; diese
Jupiter, wenn auch ein nur sehr schwach ausgeprägtes es den Jupiter nicht, würde statistisch gesehen alle
und von der Erde aus nicht sichtbares. Im Gegenlicht 100.000 Jahre ein Projektil aus dem Asteroidengürtel
unterscheiden sich grundsätzlich von den inneren
Festkörper-Planeten Merkur bis Mars. Auf den
wurde es 1979 von der Raumsonde Voyager 1 erstmals die Erde treffen und somit die Entwicklung irdischen
in dem Augenblick fotografiert, als die Sonde in den
Lebens unmöglich machen. Insofern leistet das
Gasplaneten gibt es keine Oberfläche im Sinne einer
Gravitationsfeld des Jupiter einen wesentlichen
festen Kruste. Stattdessen wird das gasförmige
Jupiterschatten eintauchte.
Beitrag zur Existenz eines “biologischen Fensters“ auf
Material mit zunehmender Tiefe immer dichter.
der Erde.
Jupiter rotiert nicht wie ein starrer Körper:
Man beobachtet an der Oberfläche strömende
Auffallend an Jupiter sind die Massenanteile von
Jupiter als Sinnbild der römischen Gottheit findet so
Wolkenformationen, die in der Äquatorregion
Wasserstoff und Helium. Diese sind vergleichbar mit
eine unerwartete Rechtfertigung. Für die Menschen
denjenigen der Sonne. Insgesamt gibt der Jupiter
etwas schneller sind als in den Polregionen. Die
der römischen Antike war “Jupiter der höchste
Rotationsachse ist nur wenig gegen die Bahnebene
ein ähnliches Bild ab, wie man es sich heute von der
geneigt. Jupiter hat somit im Gegensatz zu anderen
aller Götter, der höchste Garant und Erhalter der
Sonne während ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden
Planeten keine ausgeprägten Jahreszeiten. Auffällig
kosmischen und der sittlich-sozialen Ordnung. Alle
Jahren macht: Riesige Gasmassen stürzen unter der
himmlischen Naturgewalten und –erscheinungen
Wirkung ihrer eigenen Gravitation, d.h. ihrer Schwere, sind die hellen und dunklen Bänder und der bereits
hatten ihn zum Urheber. …“ (Zitat aus Meyers
zusammen, werden dabei immer stärker komprimiert, mit einem Amateurteleskop zu beobachtende Große
Grosses Taschenlexikon). Diese Verehrung hat sich
heizen sich als Folge davon auf, bis es schließlich zur Rote Fleck – ein riesiger ovaler Zyklon, der in seiner
Längsrichtung zwei Erddurchmesser ausgedehnt
im romanischen Sprachraum bis heute erhalten:
Zündung der Kernreaktion kommt. Was jedoch den
Donnerstag – ital.: Giovedi, frz.: Jeudi.
Jupiter vor diesem letzten Schritt bewahrt hat, selbst ist. Er ist sehr stabil und wird bereits seit 300 Jahren
zu einer Sonne zu werden, ist die Tatsache, dass dafür bei nur leichten Veränderungen beobachtet. Zum
Vergleich: Auf der Erde lösen sich atmosphärische
seine Masse doch noch viel zu klein ist. Trotzdem
Wirbel spätestens nach wenigen Wochen wieder auf.
strahlt der Jupiter etwa 2-mal soviel Energie ab, wie
Jupiter ist der größte Planet im Sonnensystem und
von der Sonne aus gezählt der fünfte. Hinsichtlich
Helligkeit steht er nach Sonne, Mond und Venus an
4. Stelle; nur zwischendurch – je nach den jeweiligen
momentanen Abständen zur Erde – ist Mars auch
einmal heller als Jupiter.
Daten des Jupiter:
er von Sonne empfängt. Diese Energie stammt aus
der zuvor genannten gravitativen Gaskompression.
Aufgrund dieses Prozesses schrumpft übrigens der
Jupiter beständig.
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene:
Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 5,203 AE; etwa 5-fache Entfernung der Erde zur Sonne
11,86 Jahre
13,1 km / s
1,3 Grad
3,08 Grad
142.800 km; ca. 11-facher Erddurchmesser; im Modell 14,8 cm
134.000 km
im Mittel 9 Std. + 50 Min + 30 Sek; weniger als ½ Tag
317,9 Erdmassen
1,33 g / cm3 ; etwa 1/5 der mittleren Dichte der Erde
260 %
60 km / s
70%
-145 °C
Jupiter (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
85 % Wasserstoff, 14 % Helium, 1% Methan, Ammoniak,
Spurengase
430.000 nT; etwa 15-faches der Stärke des irdischen Magnetfelds
Monde: Neben zahlreichen kleineren Monden besitzt der Jupiter
4 berühmte größere Monde, die von Galilei entdeckt wurden und schon im Feldstecher beobachtbar sind:
Mond Io Entfernung zum Jupiter: 422.000 km Durchmesser: 3.640 km Umlaufszeit: 1 Tag + 18 Std. +27 Min.
Mond Europa
Entfernung zum Jupiter: 671.000 km
Durchmesser: 3.138 km
Umlaufszeit: 3 Tage +13 Std. + 13 Min.
Zum Nachdenken:
Mond Ganymed Entfernung zum Jupiter: 1.071.000 km Durchmesser: 5.260 km Umlaufszeit: 7 Tage + 3 Std. +43 Min.
Mond Callisto
Entfernung zum Jupiter: 1.884.000 km
Durchmesser 4.800 km
Umlaufszeit: 16 Tage + 16 Std. + 34 Min.
- Wie schwer wären Sie auf dem Jupiter, falls Sie dort einen festen Stand finden würden?
- Welche Bedeutung kommt dem Jupiter für das Leben auf der Erde zu?
Jupiter j
Saturn S
649 m 1460 m
großen Observatorien, von dem im Erdorbit
befindlichen Hubble-Teleskop und von Raumsonden
aus möglich ist, löst sich der “Ring“ in ein fein
strukturiertes, konzentrisches Ringsystem auf. Dieses
enthält viele, ebenfalls konzentrische Lücken jeder
Größe. Die Ringe bestehen im wesentlichen aus
Staub, Eis und Gesteinsbrocken und aus gefrorenen
Gasklumpen.
Über die Entstehung der Saturnringe gibt es
verschiedene Thesen. Nach der von Édouard Albert
Roche bereits im 19. Jahrhundert vorgeschlagenen
Theorie sollen die Ringe aus einem Mond entstanden
sein, der sich dem Saturn so weit genähert
hatte, dass er unter der Wirkung der Gravitation
des Riesenplaneten und der von der rasanten
Kreisbewegung um den Saturn herrührenden
Fliehkräfte auseinander gebrochen ist. – Eine andere
Theorie geht davon aus, dass der Mond durch
Saturn (Quelle: NASA/JPL-Caltech)
eine Kollision mit einem Kometen oder Asteroiden
zerbrach. – Schließlich gibt es auch eine Theorie,
Von der Sonne aus gesehen ist der Saturn der sechste nach der die Ringe gleichzeitig mit dem Saturn aus
Planet. Er gehört zu den großen Gasplaneten und
derselben Materialwolke entstanden sind. Diese
ist der zweitgrößte Planet im Sonnensystem. Er ist
Theorie wird jedoch heute kaum noch vertreten. Es
mit bloßem Auge zu sehen. Der bereits mit kleinen
gibt nämlich Hinweise darauf, dass die Ringe ein
Teleskopen zu beobachtende Saturnring ist das
nach astronomischen Maßstäben eher kurzlebiges
herausragende und faszinierendste Merkmal dieses
Phänomen von höchstens einigen hundert Millionen
Planeten.
Jahren darstellen. Das hängt damit zusammen,
dass die Ringe nicht als starre Gebilde den Saturn
Bei genauerem Hinsehen, wie es heute von den
umkreisen, sondern jeder Brocken im Ring mit eigener
Daten des Saturn:
Uranus A
Geschwindigkeit um den Saturn läuft. In dem Ring
kommt es dadurch zu Kollisionen, die diesen im Laufe
der Zeit zerfallen lassen.
Der Planet Saturn selber bietet ein ähnliches Bild
wie Jupiter. Er ist eine in sich zusammenstürzende
Gasmasse, die überwiegend aus Wasserstoff
besteht. Der Saturn rotiert nicht als starrer Körper.
Vielmehr bewegen sich seine Gasmassen mit hoher
Geschwindigkeit um die Saturnachse, am Äquator
schneller als an den Polen (differenzielle Rotation).
Die, verglichen mit dem Jupiter, nicht so auffallend
strukturierte, gelblich-braune Wolkendecke besteht
überwiegend aus Ammoniakkristallen. Der Druck im
Innern des Saturn ist so hoch, dass der Wasserstoff
“überkritisch“ in einem Zustand vorliegt, in dem nicht
mehr nach Gas und Flüssigkeit unterschieden werden
kann. Tief innen, etwa beim halben Saturnradius, geht
der Wasserstoff schließlich in einen metallischen
Zustand über. Aus Bahndaten von Pioneer- und
Voyager-Raumsonden wird auf einen massereichen
Kern des Saturn geschlossen, der etwa 25 % der
Gesamtmasse ausmacht.
In der römischen Antike galt der Saturn als Sinnbild
des gleichnamigen Gottes der Saat. Der Samstag ist
nach dem Saturn benannt - engl.: Saturday (Saturni
dies).
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene: Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Mittlerer Ringaußendurchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 9,539 AE; etwa die 10-fache Entfernung der Erde zur Sonne
29,42 Jahre
9,67 km / s
2,8 Grad
26,8 Grad
120.536 km; etwa das 10-fache des Erddurchmessers; im Modell 12 cm
108.236 km
273.560 km (im Teleskop sichtbar)
im Mittel 10 Std. + 14 Min
95,2 Erdmassen
0,69 g / cm3
92 % am Äquator bis 109 % an den Polen
35,5 km / s
74%
ca. -160 °C
Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Methan (ähnlich wie bei Jupiter)
21 500 nT ; ähnlich wie auf der Erde
Monde: Der Saturn besitzt zahlreiche kleinere und einen großen Mond:
Mond Titan:
Entfernung zum Saturn: 1.222.000 km
Durchmesser: 5.150 km
Umlaufszeit: 15 Tage + 22 Std. + 34 Min.
Zum Nachdenken:
- Auf dem Saturn wurden Polarlichter beobachtet. (s. Abb.) Welchen Schluss ziehen Sie daraus? Finden Sie das in den physikalischen Daten des Saturn
bestätigt?
- Die Ringe des Saturn bestehen aus unzähligen Gesteinsbrocken unterschiedlicher Größe. Könnten sie auch aus gasförmigen oder flüssigen
Materieteilchen bestehen?
NeptunG
Uranus A
1.632 m 1.460 m
fast in der Bahnebene liegt, scheint der Uranus “auf
seiner Bahn abzurollen“. Aufgrund dieser Kinematik
sehen der Jahreslauf des Uranus und der Rhythmus
seiner Tage oder – wie wir hier besser sagen sollten
– seine Hell-Dunkel-Rhythmen ganz anders aus als die
unsrigen auf der Erde. Im “vierteljährigen“ Abstand
(im Sinne des Uranusjahres) – das sind rund 84/4 =
21 Erdenjahre – steht die Sonne über dem “Nordpol“,
danach über dem Äquator, dann über dem “Südpol“,
Falschfarbenaufnahme des Uranus
dann wieder über dem Äquator. Danach wiederholt
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
sich das Spiel. Als Folge dieser Verhältnisse wird
Uranus wurde 1781 von dem Astronomen Friedrich
abwechselnd die ganze “Nordhalbkugel“ von der
Wilhelm Herschel entdeckt. Von der Sonne aus gezählt “Mitternachtssonne“, d.h. vom “Polarsommer“,
ist er der siebte Planet im Sonnensystem. Er ist der
und ein „halbes Jahr“ später – d.h. nach etwa 42
drittgrößte Planet, gehört zu den Gasplaneten, ist
Erdenjahren – von der “Polarnacht“ erfasst. Dasselbe
aber deutlich kleiner als Jupiter und Saturn.
gilt mit einem zeitlichen Versatz von einem halben
Uranusjahr, d.h. von 42 Erdenjahren, auch für die
Als Besonderheit weist der Uranus eine Achsneigung “Südhalbkugel“. Solange die Sonne über dem
von etwas mehr als 90 Grad auf. Damit ist der
Uranusäquator steht wird es dort im 8-Stundentakt
Drehsinn seiner Eigenrotation dem Umlaufsinn seiner hell und dunkel. Die Länge des Uranustages variiert
Bahnbewegung entgegengesetzt. Da die Drehachse
also zwischen etwa 8 Stunden und etwa
Saturn S
42 Erdenjahren, wobei hier nicht der astronomische
Tag sondern der Tag im Sinne des Hell-DunkelRhythmus gemeint ist.
Uranus besitzt ein schwach ausgebildetes Ringsystem,
das aus Brocken mit Durchmessern bis 10 m besteht.
Derzeit sind dreizehn Ringe bekannt.
Auch das Magnetfeld von Uranus ist ungewöhnlich.
Sein Zentrum liegt nicht in der Planetenmitte,
und seine Achse ist um fast 60 Grad gegen die
Rotationsachse geneigt. Das sind grundlegende
Unterschiede zu den Magnetfeldern der ersten sechs
Planeten.
Zur Namensgebung: Der Planet Uranus war in der
Antike noch nicht bekannt. Deshalb ist er auch
nie Sinnbild einer Gottheit gewesen. Die heutigen
Astronomen haben aber an der Tradition der antiken
Namensgebung festgehalten. In der griechischen
Mythologie war Uranus der Gemahl der Erdgöttin Gaia.
Daten des Uranus:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene: Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 19,3 AE
83,75 Jahre
6,84 km / s
0,78 Grad
98 Grad
51.120 km; etwa 4-facher Erddurchmesser; im Modell 5,1 cm
49.920 km
im Mittel 16 Std. + 50 Min.
14,5 Erdmassen
1,3 g / cm3
90 %
21,3 km / s
81%
- 220 °C
Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Methan
25 000 nT ; vergleichbar mit dem Magnetfeld der Erde.
Die Achse des Magnetfelds ist um ca. 60 Grad gegen die Rotationsachse geneigt.
Monde: Uranus besitzt zahlreiche kleinere und 4 große Monde:
Mond Ariel Entfernung zum Uranus: 191.200 km Durchmesser: 1.160 km Umlaufszeit: 2 Tage + 12 Std. + 29 Min.
Mond Umbriel
Entfernung zum Uranus: 266.000 km
Durchmesser: 1.190 km
Umlaufszeit: 4 Tage + 3 Std. + 27 Min.
Mond Titania Entfernung zum Uranus: 435.800 km Durchmesser: 1.600 km Umlaufszeit: 8 Tage + 16 Std. + 57 Min.
Mond Oberon
Entfernung zum Uranus: 582.600 km
Durchmesser: 1.550 km
Umlaufszeit: 13 Tage + 11 Std. + 2 Min.
Zum Nachdenken:
- Wie lange ist ein Funksignal zwischen der Erde und Uranus unterwegs?
- Die Wanderer können auf ihrem Planetenspaziergang über die Konsequenzen der Achsneigung für die “Lebensbedingungen“ auf den
einzelnen Planeten nachdenken.
- In welchem Bereich am Himmel sind die Planeten zu beobachten? An welchen Daten ist das erkennbar?
PlutoH
Neptun G
1.441 m – Störungen der Uranusbahn von U. Le Verrier
berechnet wurde. (Diese theoretische Vorhersage
war eine glänzende Bestätigung für Newtons
Gravitationstheorie)
In den 160 Jahren seit seiner Entdeckung hat Neptun
gerade eine einzige Umrundung der Sonne geschafft.
In der Antike war der Planet noch nicht bekannt.
Es gibt deshalb keine mythologische Verbindung
zwischen dem Planeten Neptun und dem römischen
Meeresgott Neptun.
Wegen seiner großen Entfernung zur Sonne erreicht
den Neptun nur wenig Wärme. Er hat deshalb
eine sehr niedrige Oberflächentemperatur. Der
Planet scheint jedoch eine innere Wärmequelle zu
besitzen. Er gibt etwa 2,4-mal soviel Energie ab,
wie er von der Sonne bekommt. Man vermutet,
dass es sich dabei noch um Restwärme aus seiner
Entstehungszeit handelt. Auf Neptun beobachtet
Wolkenhülle des Neptun
man Windgeschwindigkeiten bis zu 1.000 km/h. Das
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
sind die höchsten Windgeschwindigkeiten, die bisher
im Sonnensystem bekannt sind. (Nach irdischen
Neptun ist der achte Planet im Sonnensystem. Er
gehört zu den Gasplaneten, ist der viertgrößte Planet Maßstäben wäre das die Schallgeschwindigkeit.
Auf Neptun darf diese Zahl jedoch nicht als
im Sonnensystem – etwas kleiner als der Uranus –,
Schallgeschwindigkeit gedeutet werden, da dort
kann aber von der Erde aus wegen seiner großen
die Gase in einem ganz anderen Zustand vorliegen
Entfernung nicht mehr mit bloßem Auge beobachtet
werden. In einem Teleskop erscheint er als blaugrünes als auf der Erde.) Vermutlich werden diese hohen
Windgeschwindigkeiten von den genannten inneren
Scheibchen, ähnlich wie der Uranus. Die blaugrüne
Wärmequellen angefacht. Im Gegensatz zum sonst
Farbe rührt von Methan in seiner Atmosphäre her.
Neptun wurde 1846 von J.G. Galle entdeckt, nachdem ähnlichen Bruderplaneten Uranus hat Neptun eine
auffällige Struktur in seiner Wolkenhülle, den Großen
zuvor seine Position aus den – bis dahin unerklärten
Dunklen Fleck. Man erkennt diesen auf Aufnahmen
1.632 m
Uranus A
der Voyager-Sonde und geht davon aus, dass diese
Struktur – analog zu Jupiters Großem Roten Fleck – ein
permanenter Wirbelsturm ist.
Ähnlich wie bei Uranus ist die Achse des Magnetfelds
von Neptun deutlich gegen die Rotationsachse
geneigt.
Neptun besitzt wie Uranus ein schwaches Ringsystem
von bisher unbekannter Zusammensetzung. Die
Ringe haben eine eigentümlich geklumpte Struktur.
Wie von Voyager 2 aus beobachtet wurde, handelt
es sich um unvollständige Teilbögen. Deren
Zustandekommen konnte bisher noch nicht erklärt
werden. Nach bisherigen Vorstellungen über die
Struktur von Planetenringen müssten sich nämlich
die Teilbögen nach längerer Zeit zu einem kompletten
Ring zusammenschließen. Möglicherweise sind
Gravitationskräfte von Neptunmonden dafür
verantwortlich, dass sich die einzelnen Ringsegmente
nicht auflösen.
Neptun hat eine Vielzahl von Monden. Der bei weitem
größte ist der von William Lassell nur 17 Tage nach
Neptun entdeckte Mond Triton. Im Gegensatz zu
allen anderen großen Monden aller anderen Planeten
des Sonnensystems dreht er sich entgegengesetzt
(retrograd) zu seinem Stammplaneten Neptun. Er
nähert sich Neptun langsam auf einer Spiralbahn und
wird irgendwann auf diesen stürzen.
Daten des Neptun:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene: Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 30,21 AE
163,7 Jahre
5,48 km / s
1,46 Grad
29 Grad
49.530 km; etwa 4-facher Erddurchmesser; im Modell 4,9 cm
48.680 km
im Mittel 17 Std. + 50 Min.
17,2 Erdmassen
1,76 g / cm3
142 %
23,6 km / s
69%
Detailansicht von Tritons Oberfläche
-214 °C
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Wasserstoff, Helium, Methan
10. 000 nT; die Magnetachse ist um 47 Grad gegen die Rotationsachse geneigt
Monde: Der Neptun besitzt viele kleinere und einen großen Mond:
Mond Triton
Entfernung zum Neptun: 354.300 km
Durchmesser: 2.705 km
Umlaufszeit: 5 Tage + 21 Std. + 36 Min.;
retrograd (der Drehsinn ist entgegengesetzt zu demjenigen des Neptun)
Zum Nachdenken
- Auf Neptun werden die stärksten Stürme im Sonnensystem beobachtet. Wie entstehen Stürme im Allgemeinen?
Welche Ursachen werden dafür auf dem Neptun angenommen?
- Neptun hat wie alle Gasplaneten und die Sonne keine einheitliche Rotationsdauer. Wie nennt sich dieses Phänomen und was stellen Sie sich darunter vor?
- Neptun wurde zunächst auf mathematischem Weg entdeckt. Welche Beobachtungen im Sonnensystem gaben Anlass zu diesen Berechnungen?
NeptunG
1.441 m Pluto ist der neunte und nach heutiger Kenntnis
der äußerste Planet unseres Sonnensystems.
Von allen Planeten ist er der kleinste. Nach einer
vorausgehenden theoretischen Analyse von
Störungen der Neptunbahn, die bis dahin noch
nicht erklärt werden konnten, wurde Pluto im Jahre
1930 von C.W. Tombough entdeckt. Seit seiner
Entdeckung hat er die Sonne noch nicht einmal zu
einem Drittel umrundet. Seine Bahn hat die größte
Exzentrizität aller Planetenbahnen. Damit reicht sie
bis in die Neptunbahn hinein: das Perihel (der zur
Sonne nächstgelegene Punkt auf der Umlaufbahn)
liegt innerhalb der Neptunbahn. Im Jahre 1989
Pluto mit seinem Mond Charon
Pluto H
durchlief Pluto sein Perihel; dementsprechend war
zwischen dem 7. Februar 1979 und dem 11. Februar
1999 nicht Pluto sondern Neptun der sonnenfernste
Planet.
Aufgrund seiner großen Entfernung von der
Sonne erhält Pluto nur etwa den 2.000. Teil der
Lichtintensität, welche die Erde von der Sonne
empfängt. Trotzdem ist das noch rund das 160fache von dem, was die Erde vom Mond als
reflektiertes Sonnenlicht erhält; d.h. auf Pluto
ist es auf der Tagseite wenn auch nicht sehr hell,
so doch heller als bei uns in einer mondhellen
Nacht. Diese Helligkeit reicht aber aus, um
Pluto durch große Teleskope zu beobachten.
Umgekehrt würde die Sonne von Pluto aus nur
als ein sehr heller Stern zu sehen sein. Selbst mit
dem Hubble-Weltraumteleskop lassen sich keine
Oberflächendetails erkennen. Man vermutet auf der
Plutooberfläche gefrorenen Stickstoff. Hinweise auf
Wassereis oder gefrorenes Kohlendioxid wurden
bisher nicht gefunden.
(Quelle: NASA/JPL-Caltech)
Im Gegensatz zu allen anderen Planeten gibt
es von Pluto noch keine Nahaufnahmen aus
Raumsonden. Deshalb ist über die physikalischen
Verhältnisse auf diesem Planeten bisher nur wenig
bekannt. Alles was man darüber weiß, stammt
aus der spektroskopischen Analyse des von Pluto
kommenden Lichts. Im Januar 2006 wurde die
NASA-Raumsonde New Horizons auf den Weg zum
Pluto gebracht, den sie im Juli 2015 erreichen soll.
Gegenwärtig wird unter Astronomen eine
Diskussion darüber geführt, ob der Status des
Pluto als äußerster Planet des Sonnensystems
noch zu halten ist. Es gibt nämlich Anzeichen dafür,
dass außerhalb der Plutobahn noch ein weiterer
großer Planet existiert. Es wird auch diskutiert,
ob Pluto überhaupt ein Planet oder nicht vielmehr
ein besonders großer Planetoid aus dem KuiperGürtel sei, einem Asteroidengürtel jenseits der
Neptunbahn.
Ohne mythologischen Bezug wurde der Planet nach
dem griechischen Gott der Unterwelt benannt.
Daten des Pluto:
Mittlere Sonnenentfernung: Sonnenumlauf: Mittlere Bahngeschwindigkeit: Neigung der Bahnebene gegen die Erdbahnebene: Achsenneigung: Äquatordurchmesser: Polarer Durchmesser: Rotationsdauer: Masse: Mittlere Dichte: Schwerkraft im Vergleich zur Erde: Fluchtgeschwindigkeit: Albedo: Oberflächentemperatur: Atmosphäre: Magnetfeld: 39,84 AE
248 Jahre
4,75 km / s
17,15 Grad
94 Grad
2.390 km, etwas weniger als 1/5 des Erddurchmessers, im Modell 0,2 cm
2.360 km
6 Tage + 9 Std. + 22 Min.
0,2 Erdmassen
1,7 g / cm3
ca. 6 %
ca. 1,16 km / s
62 %
-240 °C ; diese Temperatur liegt schon nahe beim absoluten Nullpunkt
unbekannt
unbekannt
Monde: Pluto besitzt einen Mond:
Mond Charon
Entfernung zum Pluto: 19.640 km
Durchmesser: 1.192 km
Umlaufzeit: 6 Tage + 9 Std. + 22 Min.
Zum Nachdenken
- Der nächste Stern zur Sonne heißt Proxima Centauri; er befindet sich in 4,25 Lichtjahren Entfernung. Zu sehen ist er auf der Südhalbkugel.
Wie weit müssten Sie auf dem Planetenweg noch gehen, um zu einem Modell dieses Sterns zu gelangen?
- Sie haben den Planetenweg im Fußgängertempo oder mit dem Fahrrad durchmessen. Wie schnell hätten Sie gehen dürfen, wenn Sie
sich maßstäblich zur Lichtgeschwindigkeit bewegt hätten? Wie lange wären Sie dann unterwegs gewesen?