Woher kommen die Asteroiden[1]?

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Woher kommen die Asteroiden?
Spike Saturn, Sim 7 Kapitel 12 von 12
Woher kommen die
Asteroiden [1]?
Bis zum 31. Dezember 1800
bestand das Sonnensystem[2]
nur aus der Sonne[3], iss klar,
und aus Planeten[4]. Und einigen Eindringlingen die immer
mal wieder kamen und wieder
verschwanden, den Kometen[5].
Am 1.Januar 1801 allerdings
entdeckte ein sizilianischer
Mönch, Giuseppe Piazzi[6] ,
einen Korpus, deren Art wussThema 84
te man nun überhaupt nicht können.
einzuordnen.
Piazzi[6] wusste damals nicht
Also das war ein Körper[7], der was er da entdeckt hat, aber er
kein Planet[4] zu sein schien, nannte ihn Ceres[10], nach der
dafür war er viel zu klein, aber Römischen Schutzgöttin des
sich bewegte wie ein Planet[8]. Ackerbaus[11].
Er lief mal vor und mal wieder
zurück, um anschließend wie- Ceres[10] ist mit 975 Km
der die eigentliche Richtung Durchmesser der größte Asteaufzunehmen. Ein Verhalten, roid den wir kennen, also ein
was wir durch Beobachtungen ganz kapitaler Brocken. Seit
des Mars[9] sehr gut verstehen dem hat man nun eine ganze
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Reihe von Asteroiden entdeckt
und die entscheidende Frage
ist: Wo kommen Asteroiden
her?
Sind die alle am selben Platz?
Die Geschichte ist für die
Astronomie[12] von größter historischer Bedeutung. Und wir
werden noch sehen, das wir im
Reich des Chaos[13] landen.
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Piazzi[6] hat am 1 Januar 1801
Ceres[10] entdeckt und ihn bis
zum 11 Februar des gleichen
Jahres beobachten und verfolgen können. Dann wurde er
krank. Anschließend fand er
ihn noch einmal wieder, aber
da war er zu dicht an der Sonne[3], die hat ihn Überstrahlt
und man sah ihn nicht mehr.
Friedrich Gauß erfuhr von der
Entdeckung von Ceres[10] und
berechnete
seinen
neuen
[10]
Standort wo Ceres
von
[20]
Franz Xaver von Zach am 7
Dez. 1801 wiedergefunden
wurde.
system[2] geschossen kommt,
im engen Bogen um die Sonne[3] donnert, um das Sonnensystem[2] wieder zu verlassen,
nein, in einer kreisrunden
Bahn mit konstantem Abstand
zur Sonne.
Theoretiker[21] sind ja immer
ganz begeistert, wenn ihnen
aus
der
Beobachtenden
[15]
[22]
Wir sind also im Europa des Zunft bestätigt wird, das sie
19. Jhdt, Nachrichten[16] gin- recht hatten. Das ist dann imgen noch nicht per E-Mail[17] mer der Triumph[23] der theoreraus, alles brauchte seine Zeit. tischen Physik[25].
Nach Ceres[10] entdeckte man
noch weitere Kleinstplaneten[26], also große Felsbrocken.
Die heißen dann Pallas[27],
Juno[28], Vesta[29], Astraea[30]
und so weiter, um nur die
größten zu nennen.
Dann erfuhr Carl Friedrich
Gauß[18], (vielen bekannt ist
die Gauß´sche Normalverteilung[19] oder das Bild auf dem
damaligen 10 DM-Schein,
aber er war auch ansonsten ein
genialer Mathematiker), Carl
Gauß[18] rechnete also unter
der Annahme einer kreisrunden Bahn aus, wo sich Ceres[10] aufhalten sollte. Also
nicht wie bei einem Kometen[5], der auf einer riesigen elliptischen[25] Bahn ins Sonnen-
Mal Gesetz den Fall die fallen
hier runter, muss man sagen:
Das sind echt große Brocken!
Im astonomischen Maßstab
natürlich nicht mal Sandkörner im All, aber würden wir
im Weg stehen, wenn so einer
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ankäme, würde es auf der
ganzen Erde wirklich ganz
ganz anders aussehen. Um es
mal vorsichtig auszudrücken.
Kommt aber nicht! Da kommen wir gleich noch drauf.
Weil....
Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts hatte man ein paar
Tausend Asteroiden ausgerechnete, die sich alle in einem
Bereich zwischen Mars[9] und
Jupiter[31] aufhalten.
So, und nun müssen wir ein
paar hundert Jahre zurück.
1766 hat Johann Daniel Titius[32] nach einer vereinfachten
Formel gesucht, um die Abstände der Planeten[4] zur SonSeite 2 von 10
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ne[3] einfach berechnen zu Planeten zur Sonne. So entkönnen.
stand die Titius-Bode-Reihe[34]. Titius nahm also den
Johann Elert Bode[33] hab diese Abstand-Erde-Sonne[35]
und
Berechnungen zur damaligen teilte ihn durch 12. Das ErgebZeit bestätigen können.
nis war der Abstand SonneMerkur[36]. Mal 6 war dann die
Titius ging damals von einer Venus[37], mal 12 wieder die
vereinfachten Abstandsberech- Erde[46], mal 24, der Mars und
nung aus, die da sagte, dass mal 96 ist der Jupiter.
der Abstand Erde-Sonne[35]
geteilt durch 12, die kleinste Aber was ist mit „mal 48“.....
Einheit sei und der Abstand Das System schien hervorraSonne[3]-Merkur[36].
Nimmt gend zu funktionieren, bis auf
man nun diesen Abstand und eine Ausnahme.
verdoppelt mit zunehmender
Entfernung den Multiplikator, Der Abstand mal 48! Da hätte
erhält man die Abstände der ein Planet sein sollen. War er
anderen Planeten.
aber nicht. Nanu.
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und Neptun[41], und auch der
Zwergplanet[43] Pluto[42], verstoßen gegen die Titius-Bode
Reihe[34]. Das liegt daran, das
in der Titius-Bode-Reihe[34]
keine wirkliche Physik[44]
steckt, sondern eine mathematische Spielerei[45], die gut zu
den Fakten passt.
nomischen Einheiten[35]. Da
war ein gewaltiger Ring aus
Trümmern um die Sonne[3].
Eine Astronomische Einheit[35]
ist ja die gemittelte einfache
Entfernung zwischen Erde[46]
und Sonne[3].
200 Jahre hat es bei den
Also müssen wir uns um die Physikern[47] Köpfe qualmen
Lücke in der Titius-Bode-Rei- gegeben: „Steck was in der Tihe[34] kümmern.
tius-Bode-Reihe[34],
oder
nicht?“
Und nun fand man wie gesagt
Trümmer an einer Stelle im Immer wieder kamen die BeSonnensystem[2], wo die Titi- rechnungen hin, nur nicht zwius-Bode-Reihe[34] sagt: Da schen Mars[38] und Jupiter[31].
muss eigentlich ein Planet Da fehlt doch einer, „mmh“
sein.
aber Asteroiden waren da.
Titius[32] nahm die Zahlenfolge Sogar der Saturn[39] steht auf
0, 3, 6, 12, 24, 48, 96 usw. für der Titius-Bode-Reihe[34]. Die Trümmer im Abstand von 2 – Von den großen Brocken im
das Abstandsverhältnis der hinteren 2 Planeten Uranus[40] 3,4 (vielleicht 3,6 AE) Astro- Asteroidengürtel[48]
kennen
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wir heute beinahe 99%. Wir
wissen also ziemlich genau,
was sich da abspielt. Von denen die größer sind als 200
Km, von denen kennen wir
alle. Man vermutet, dass es
insgesamt wohl über einige
Millionen dieser Brocken im
Asteroidengürtel gibt.
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Alles in Allem können wir sagen: Ein Planet wäre das nicht
geworden, wenn man alles zusammen zählt. Das können wir
schon mal abhaken.
Ceres[10], der Größte von allen,
hat alleine schon 25% 30%[50] der Gesamtmasse des
Asteroidengürtels[48].
Die Gesamtmasse des Asteroidengürtels beträgt die von ei- Dann gibt es noch die Near
nem 1/5 unseres Mondes, oder Earth Astroids[51], das sind die,
die schon mal eine etwas eieri[49]
dem Uranus Mond Titania . ge Bahn[53] haben, und der
Der hat ja bloß einen Durch- Erde[46] etwas näher kommen,
messer von 1578Km.
die Erdbahn[52] auch kreuzen
können. Alle Anderen laufen
Etwa 1 Million Brocken haben auf schön kreisrunden Baheinen Durchmesser von über nen[53] Aber die Near Earth
einem Kilometer. Also ganz Astroids[51] nicht.
schöne Teile.
Dann gibt es noch ein paar
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sehr interessante Asteroiden, die Bewegungen eines Dopdie sogenannten Trojaner[54].
pelpendels[59] nicht vorherbestimmen kann. So ist es auch
Trojaner, wir erinnern uns: mit der Sonne[3], der Erde[46]
Das war ja die Geschichte mit und dem Mond[63], zum
dem Trojanischen Pferd[55]. Beispiel. Das liegt an der
Die haben sich da ja ´rein ge- Schwerkraft[61], und dessen
schmuggelt. Und blieben in Gegenspieler, der Zentrifugaldem Pferd zunächst einmal kraft[60], die die Himmelskörunerkannt.
per aufeinander ausüben. Und
wie in der Grafik zu sehen,
Trojanische Asteroiden sitzen gibt es Punkte, wo sich diese
nämlich auch scheinbar uner- Kräfte komplett ausgleichen.
kannt an ganz bestimmten Die Summe aller Kräfte wird
Punkten im Asteroidengürtel. Null. Das sind die LagrangeDas sind die sogenannten La- punkte[56], die sich um einen
grange Punkte[56].
Himmelskörper herum ergeben.
1788 veröffentlichte Joseph
Louis Lagrange[57] die voll- Auf einen Lagrangepunkt[56]
ständige Theorie des verein- sind die Zentrifugalkräfte[60]
fachten
Dreikörperpro- und die Gravitation[61] ausgeblems[58]. Das besagt, das man glichen. Keiner zieht, schiebt
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oder drückt irgendwo hin. massen[62] ist er doppelt so
Eben die besonderen Punkte schwer wie alle anderen Plades Dreikörperproblems[58].
neten[4] zusammen. Auch ein
echt kapitaler Brocken, aber
Ein Weltraumparkplatz könnte im Verhältnis zur Sonne[3],
man sagen, in dem man ohne auch eher winzig.
Energie auf zu wenden bleiben
kann und nirgends hingezogen Dennoch hat der Jupiter[31] ja
oder weg geschleudert wird.
ein eigenes Schwerkraftfeld[64].
Und zwar kein kleines.
Also noch mal ganz langsam.
Nun gibt es einen Punkt, an
In der Mitte haben wir die dem sich etwas zwischen JupiSonne[3]. Mit über 300.000 ter[31] und Sonne[3] in einem
Erdmassen[62], ein richtiger ausgeglichenen Schwerefeld[64]
Brummer, „das schwerste Teil befindet. Es ist der Abstand,
im ganzen Viertel“ könnte an dem etwas zum Jupiter[31]
man sagen. Sie dominiert genauso, wie zur Sonne[3] gedurch ihre Schwerkraft[61] mit zogen wird. Dieser Punkt ist
99% des Gesamtmaterials im natürlich viel dichter am JupiSonnensystem[2] einfach alles. ter[31] als an der Sonne[3], weil
die Schwerkraft[61] der Sonne[3]
Dann Jupiter[31], mit 320 Erd- ja viel größer ist und sie weiter
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reicht. Das Schwerefeld[64] des Sonnensystem rein und verJupiters[31] ist kleiner, deshalb schwinden wieder. Also die
muss der Punkt dichter am Ju- sind ganz anders.
piter[31] sein.
Also wenn wir über AsteroiDas sind die Lagrange-Punk- den[1] reden, dann natürlich
te[56]. Da sitzen die Trojaner[54] immer auch über den ganzen
und drehen sich mit dem Jupi- Asteroidengürtel[48]. Da komter[31] mit. Der Jupiter[31] wan- men die Kameraden ja her.
dert ja wie alle Planeten[4] um Wie muss man sich das vordie Sonne[3], und die Lagrang- stellen? Ist das ´ne Art Autose-Punkte[56] immer mit dabei.
cooter[65], wo geschubst, gerempelt und gestoßen wird,
[54]
Also die Trojaner
haben oder wie läuft das? Was hat
sich wie es aussieht im Son- man sich da vorzustellen?
nensystem[2] eingerichtet und
es sich gemütlich gemacht.
Nein, de facto ist es so, dass
das Volumen[66] in dem sich
Und wir reden hier nicht über diese Asteroiden[1] befinden,
Kometen[5]. Kometen[5]? Das also diesem Ring[48] einmal um
ist noch mal ´ne ganz andere die Sonne[3], so gewaltig ist,
Kiste. Die kommen von ganz dass die sich eigentlich überweit Draußen, sausen in das haupt nicht berühren, nicht
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kleine Asteroiden[1] erkennen.
Und weil man das kann, hat
man festgestellt, das sich im
Asteroidengürtel[48]
ganz
merkwürdige Verteilungen erDieser Asteroidengürtel ist seit geben.
4,5 Milliarden Jahren weites
gehend stabil. Alles ist da wo Das ist jetzt neu. Es gibt
es sein soll, bis auf ganz weni- Lücken im Asteroidengürge Ausnahmen. Woher kommt tel[48]. Es gibt quasi wie beim
das? Wenn es schon kein ka- Saturn Ringe[67], also mal wird
putter Planet ist, ja was ist es die Dichte[68] der Asteroiden[1]
denn dann?
größer und mal nimmt sie ab
und geht gegen Null. Es gibt
Und nun kommen wir zum in diesem Gürtel Gebiete, da
Chaos[13].
gibt es überhaupt keine Asteroiden. Gar nichts.
[1]
Man hat ja Asteroiden ziemlich genau beobachtet. Das Die Dichte geht da gegen
macht man heute immer noch, Null, bzw die Rillen sind da,
da sind wir viel empfindlicher wo die Asteroiden Umlaufzeials vor 200 Jahren, das ist klar. ten in den Bahnen einen ganzWir können heute auch sehr zahligen Teil der Jupitersumlmal gegenseitig „spüren“. Mal
so eine gannnnnnz kleine Auslenkung vielleicht, aber das ist
dann auch schon alles.
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aufzeit hat. Verstanden? Nee, ergeben sich gleichmäßige
noch mal.
Wellen in dem Gürtel. Das
wissen wir heute.
Es gibt die 3 zu 1 Resonanz.
Also wenn der Asteroid[1] 3 Woher wissen wir das? Von
mal um die Sonne[3] läuft, läuft den Computern[70].
der Jupiter[31] einmal um die
Sonne[3]. Es gibt die 5:1, 2:4 Also die geben einem ja keine
und so weiter Resonanz[69]. Antworten, auf Fragen die
Und dadurch ergeben sich die man nicht gestellt hat.
Ringe. Also immer da, wo die
Umlaufzeit ein ganzzahliges Man muss Simulationen mader Umlaufzeit des Jupiters chen. Man simuliert nun eine
hat, da ist es entweder leer gravitatorische[61] Masse[71] die
oder da sind die Ringe. Es sich im Kreis bewegt. Nun
sind Resonanzen[69].
„streut“ man Sandkörnchen
hinein. Also simuliert natür[31]
Der Jupiter kommt also re- lich.
gelmäßig vorbei und zieht etwas an den Asteroiden[1]. Rück Die Masse[71] bewegt sich im
alles wieder ein bisschen zu- Kreis, und rum und rum und
recht. Der Jupiter[31] ist ja rum und die Sandkörnchen
schwer. Und auf diese Weise „spüren“ nun die Schwer-
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kraft[61] der Masse[71]. Was pas- Sehr ästhetisch.
siert dann?
Nun haben die ComputermoDas gleiche gibt es auch als delle[73] gezeigt, die BewegunKlangfiguren[72]. Musst mal gen der Asteroiden[1] sind nicht
bei Google-Bilder Chlad- regulär[74]. Die machen was sie
nische Klangfiguren[72] einge- wollen, es scheint keine erben, da kommen viele hübsche kennbare Regel zu geben, wie
Muster.
sich die Asteroiden[1] im Gürtel[48] bewegen. Die Bahnen[53]
Hat man feinen Sand auf einer sind chaotisch. Man kann das
Glasscheibe und streicht mit für eine Weile berechnen, aber
einem Geigenbogen an der irgendwann springen einem
Kante entlang, ergeben sich welche weg.
Muster auf der Scheibe, weil
die ganze Scheibe schwingt.
Das Gebiet ist chaotisch aber
Chaos[13] bedeutet hier nicht
Chladnische Klangfiguren[72]. „Auflösung“ sondern Stabilität[75]. Auch Asteroiden[1] be-
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wegen sich auf ihren Bahnen[53] und dringen eben nicht
ein, in das Sonnensystem[2] um
uns hier zu bombardieren[76].
Der Jupiter[31] ist der Schäferhund des Asteroidengürtels[48],
er behütet sie und hält die zusammen. Genauso wie es die
Schäferhundmonde[77] bei ihren Planeten tun, tut es der Jupiter[31] für das ganze Sonnensystem[2].
Wechselwirkungen[78] zu verstehen. Wer hat im Falle des
Jupiters[31] schon Lust schlapp
400 Tage zu warten, bis er einmal ´rum ist.
Aber wie heißt es so schön:
Für das große Chaos haben
wir Computer.
Die übrigen Fehler machen
wir von Hand.
Wenn
man
also
den
[47]
Physikern
glauben will,
muss man den Computern[70]
glauben. Nur mit ihrer Hilfe
ist es möglich, die komplizieren und zum Teil langwierigen
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Quellennachweis
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[2] Sonnensystem
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[4] Planet http://de.wikipedia.org/wiki/Planet
[5] Komet http://de.wikipedia.org/wiki/Komet
[6] Giuseppe Piazzi
http://de.wikipedia.org/wiki/Giuseppe_Piazzi
[7] Himmelskörper / Astronomische Objekte
http://de.wikipedia.org/wiki/Astronomisches_Obj
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[8] Planetenbewegung / Keplerrotation
http://de.wikipedia.org/wiki/Planetenbewegung
[9] Mars http://de.wikipedia.org/wiki/Mars_
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[10] Ceres http://de.wikipedia.org/wiki/
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[11] Schutzgöttin Ceres
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[12] Astronomie
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[13] Chaos http://de.wikipedia.org/wiki/Chaos
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[42] Pluto http://de.wikipedia.org/wiki/Pluto
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[45] mathematische Spielerei /
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%C3%A4fermond
Thema 84
HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Saturn
http://soloton.selfhost.eu
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[78] Wechselwirkung
http://de.wikipedia.org/wiki/Wechselwirkung
[79] Woher kommen die Asteroiden? Teil 1
http://www.youtube.com/watch?
Thema 84
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v=e4cgl7HgArw&list=PL74CFF4C2B87A11BE E
[80] Woher kommen die Asteroiden? Teil 2
http://www.youtube.com/watch?
v=_H5p0tVMQoM&list=PL74CFF4C2B87A11B
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