Manuskript der Vorführung

Horizonte 2000
Skript der Planetariumsvorführung, der Gesamteindruck ergibt sich natürlich nur im
Planetarium!
© Dr. Andreas Hänel, Museum am Schölerberg
Tagesgang: Wega auf Meridian
Jahresgang: 1.2.2000
Videokassette
Bildplatte: ESA-IPS Seite 2
Sternbilder: Lyr - Cyg - Aql - Cas - Tau - Ori - Tau - And - Peg
Video/D Start Cassini (ESA)
Im Oktober 1997 starteten die Raumsonden Cassini und
Huygens gemeinsam zu einer langen Reise: erst 7 Jahre
später, am 1. Juli 2004 sollen sie beim Ringplaneten
Saturn ankommen. Die Sonden werden dann einen weiten
Weg zurückgelegt haben. Durch nahe Vorüberflüge an
Venus, der Erde und Jupiter nehmen sie immer etwas von
der Schwerkraftenergie der Planeten auf und fliegen mit
neuem Schwung weiter in die äußeren Regionen unseres
Planetensystems.
V/D Bahn, Cassini, Huygens
Bei Saturn angekommen, werden die Sonden abgebremst
und ihre Wege trennen sich: Cassini schwenkt in eine
Umlaufbahn um Saturn, um den Planeten und seine Ringe
genauer zu untersuchen. Die Sonde Huygens wird
abgetrennt und soll auf Titan, dem größten Mond Saturns,
landen.
Dias Allsky Stonhenge, Europa im Altertum, Erde
Damit bricht der Mensch auf, neue Welten zu entdecken.
Anfangs war der Horizont auf einen Ort beschränkt, bald
war ein Kontinent bekannt, so Europa als das Abendland.
Weiter wurde der Horizont über die Weltmeere gespannt,
neue Kontinente wurden entdeckt. Schließlich gelang es
dem Menschen, die Schwerkraft der Erde zu überwinden,
der Blick erfasst den ganzen Planeten. Und nun erkundet
er die fremden Welten der anderen Planeten.
D Titel usw.
D Zeichnung Saturn alt
Der Ring von Saturn hat schon immer die Menschen
fasziniert. Erstmals wurde er 1610 von Galileo im Fernrohr
bemerkt. Doch in den alten Fernrohren war noch kein Ring
erkennbar, sondern lediglich Ausbuchtungen waren am
Rand des Planeten zu sehen.
D Saturn Foto
Erst größere Fernrohre zeigten später den Ring genauer.
Noch bessere Bilder lieferten die Voyager-Raumsonden,
die 1980 und 81 an Saturn vorbeiflogen.
Kuppel dunkel
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Den Sternenforschern der früheren Zeiten ohne Fernrohr
fiel Saturn nur als Wandelstern auf.
Schauten sie an den Himmel, so sahen sie in den Sternen
Muster, in denen sie Figuren erkannten. Diese Muster
verändern sich im Laufe eines menschlichen Lebens nicht
merklich, so wurden die Figuren von Generation zu
Generation überliefert. Heute kennen wir sie als
Sternbilder und oft haben wir Schwierigkeiten, am Himmel
die Fantasien der alten Völker nachzuvollziehen.
Trotzdem wollen wir es einmal versuchen:
Sommerdreieck zeigen
Am sommerlichen Himmel bildet das Sommerdreieck ein
markantes Muster, doch ein Sternbild ist es nicht, sondern
lediglich eine leicht erkennbare Hilfsfigur. Das Dreieck
verbindet die hellen Sterne von drei Sternbildern.
Lyra
Bei dem Stern mit dem Namen Wega fällt eine kleine
Sterngruppe auf, in der die antiken Griechen ein
Musikinstrument, eine Lyra, sahen. Wir bezeichnen heute
das Sternbild als Leier. Seit 2... bis 3000 Jahren hat sich
die Anordnung der Sterne zueinander für unser
menschliches Auge nicht verändert. Auch die anderen
Sternbilder des Sommerdreicks gehen auf die Fantasien
der antiken Griechen zurück, haben ihre Stellung
zueinander seit dieser Zeit also beibehalten:
Kreuz zeigen
Cygnus
In diesen hellen Sternen wird manchmal das Kreuz des
Nordens gesehen, doch nach der griechischen Sagenwelt
ist es ein Schwan: Der Göttervater Zeus verwandelte sich
in den Schwan, um unbemerkt von seiner Frau Hera zu
seiner Geliebten Leda zu gelangen. Der hellste Stern im
Sternbild Schwan heißt Deneb.
Aquila
Und Atair ist der hellste Stern im Adler. Er war nach der
griechischen Sage der Begleiter des Zeus, der den
Jüngling Ganymed raubte, um ihn zu Zeus zu bringen.
Musik
Tagesgang (+10h, bis Cas hoch)
Im Laufe der Nacht bewegen sich die Sterne über uns
hinweg, sie scheinen sich um den Polarstern zu drehen,
ein Stern, den wir in nördlicher Richtung finden.
Rot. Erde
Doch tatsächlich dreht sich unsere Erde unter dem
Sternenzelt von Westen gen Osten, gleichsam einem
riesigen Karussell. So wandert das Sommerdreieck im
Laufe der Nacht weiter nach Westen.
Im Spätsommer tauchen in den frühen Morgenstunden die
charakteristischen Herbststernbilder am östlichen Horizont
auf. Im Herbst stehen sie dann mitten in der Nacht hoch
oben am Himmel.
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Cassiopeia
Jetzt können wir dort oben in einigen schwachen Sternen
einen Buchstaben erkennen, das Himmels-W. Nach der
griechischen Sage soll es Cassiopeia, die Königin von
Äthiopien, gewesen sein.
Stier
Darunter finden wir das Sternbild Stier. Es ist eine andere
Erscheinungsform des Göttervaters Zeus. Liebestoll wie er
war, verwandelte er sich in den Stier, um die schöne
Europa auf seinem Rücken zu entführen. Mit ihr schwamm
er durchs Meer bis nach Kreta, wo Europa die Mutter von
Minos, dem König von Kreta, wurde.
Jupiter, Saturn an
Im Stier fallen jetzt zwei helle Objekte auf, die mit bloßem
Auge so nicht am Sternhimmel zu sehen sind, da sie wie
Sterne aussehen. Erst ein Fernrohr enthüllt solche
Einzelheiten, wie wir sie hier sehen. Dennoch waren diese
Objekte bereits im Altertum -lange bevor es Fernrohre
gab- als etwas besonderes bekannt,.
Jahresgang (+2 Mon)
D Jupiter Gott
Die Sterne haben sich über Jahrhunderte nicht merklich
verändert, man nennt sie daher auch Fixsterne, sie
scheinen an die Himmelskugel fixiert zu sein. Doch bei
diesen beiden Gestirnen bemerken wir bei sorgfältiger
Beobachtung schon nach einigen Tagen, dass sie sich
weiterbewegen. Es sind wandernde Sterne, von den
antiken Griechen wurden sie Planeten genannt. Der
schnellere ist der Planet Jupiter, er umrundet die gesamte
Himmelskugel in 12 Jahren. Er wurde mit Zeus in
Verbindung gebracht. Und bei den antiken Römern wurde
der höchste Gott des Götterhimmels Jupiter genannt.
Wesentlich langsamer bewegt sich der Ringplanet Saturn,
er umrundet die Himmelssphäre in nahezu 30 Jahren.
Seine langsame Bewegung mutet majestätisch an. Im
antiken Griechenland wurde er mit dem Vater des Zeus,
Kronos, in Verbindung gebracht. Bei den Römern wurde
dieser Gott Saturn genannt und so in unsere heutige Zeit
überliefert.
Waren den antiken Völkern die Bewegungen dieser
Gestirne noch schleierhaft, so kennen wir heute die
Gesetze und die Gründe für diese Bewegungen.
Sonnensystem an
Gebunden durch die Schwerkraft kreisen die Planeten um
das Zentralgestirn, die Sonne. Von innen nach außen
finden wir Merkur ..., Venus ..., die Erde mit dem Mond ...,
Mars ..., Jupiter ... und schließlich Saturn. Dabei kreisen
die inneren Planeten schneller, die äußeren langsamer.
Und so sehen wir, warum Saturn so langsam wandert,
denn er umrundet die Sonne erst in fast 30 Jahren.
Tatsächlich sind die Entfernungen zwischen den Planeten
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gewaltig: die Erde ist 150 Millionen Kilometer von der
Sonne entfernt.
D Kepler, Galilei, Newton
Gelehrte wie Kepler, Galilei und Newton erkannten die
Gesetze der Bewegungen: die Gravitation, die
Schwerkraft, hält die Planeten auf ihren Bahnen um die
Sonne. Monde kreisen durch die Schwerkraft gebunden
um die Planeten: so umrundet der Mond die Erde. Mit der
Kenntnis dieser Gesetze waren die Grundlagen für die
Erfüllung eines langen Menschheitstraums gelegt: der
Flug hinaus ins Weltall. Denn so wie sich der Mond um die
Erde bewegt, so können künstliche Satelliten um die Erde
kreisen. Die Technik war nach dem 2. Weltkrieg so weit,
dass 1957 der erste Satellit in eine Umlaufbahn um die
Erde starten konnte.
D Meteosat, Erde
Seither umrunden mehr und mehr Satelliten die Erde.
36000 Kilometer über der Erde laufen die MeteosatSatelliten in 24 Stunden um den Planeten und stehen fest
über einem Punkt am Erdäquator. Sie liefern immer
aktuelle Wetterbilder und ermöglichen genaue
Wettervorhersagen.
Mit den GPS-Satelliten lassen sich genaue Positionen auf
der Erde bestimmen, wiederum andere Satelliten
gestatten eine weltweite Kommunikation.
Fernsehprogramme können über Kontinente hinweg
ausgestrahlt werden.
Damit hat der Mensch seinen Horizont soweit ausgedehnt,
dass er nun seinen Planeten aus kosmischer Sicht
betrachten kann.
D Mond, D Apollo
Bald haben sich die ersten Satelliten aus dem
Schwerefeld der Erde gelöst und sind weiter hinaus
geflogen. Erstes Ziel war dabei der Mond, der die Erde in
380 000 Kilometern Entfernung umkreist. Dort sind sogar
Menschen im Rahmen der amerikanischen ApolloMissionen hingeflogen und gelandet - der einzige
Himmelskörper, der bislang von Menschen betreten
wurde.
Doch weiter hinaus sollte die Erforschung des
Sonnensystems führen. Solange die Reise für Menschen
noch zu weit ist, erkunden automatische Satelliten die
Planeten:
Jahresgang innere Planeten, Sonne (1.4. - 1.7.00)
Kaum ist der innerste Planet am Himmel zu erspähen:
Merkur umrundet die Sonne so nahe, dass er sich selten
aus den hellen Strahlen der Sonne entfernt. Hier im
Planetarium ist sein Lauf um die Sonne leicht zu
verfolgen, da die Sonne nicht so hell wie in der Natur
strahlt. Nur wenn Merkur den größten Winkelabstand
östlich von der Sonne erreicht, wird er mit etwas Glück in
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der Abenddämmerung kurz nach Sonnenuntergang
sichtbar.
Erreicht Merkur auf der anderen, der westlichen Seite
seinen größten Winkelabstand von der Sonne, dann wird
er kurz vor Sonnenaufgang am östlichen Horizont sichtbar
werden.
Sonnensystem an
In 88 Tagen umrundet Merkur die Sonne mit einem
mittleren Abstand von 58 Millionen Kilometern. Bald war
klar, dass der Planet, der weniger als halb so groß wie die
Erde ist, in Sonnennähe stark aufgeheizt werden muß und
keine Lufthülle haben kann. An der Tagseite steigen die
Temperaturen auf 400 Grad an, auf der Nachtseite fallen
sie auf -160 Grad. 1974 und 75 kam die amerikanische
Sonde Mariner 10 dreimal dem Planeten so nahe, dass
sie Bilder von dessen Oberfläche übertragen konnte:
D Merkur
Merkur sah wie ein Abbild des Erdmondes aus, eine von
Einschlagskratern übersäte, öde Wüste. Damit schien der
Planet nicht besonders interessant zu sein und er wurde
nicht weiter untersucht wie andere Planeten.
Doch Mariner 10 konnte nur Schnappschüsse einiger
Teile der Planetenoberfläche schießen, so birgt der
innerste Planet noch viele Rätsel. Beispielsweise gibt es
Spuren eines gewaltigen Meteoriteneinschlags, der den
ganzen Planeten zum Erbeben gebracht hat. Überrest ist
das Caloris-Becken, ein riesiger Krater, 1300 Kilometer im
Durchmesser, mit zahlreichen Bruchstrukturen.
An den Polen gibt es Gebiete, in die das heiße
Sonnenlicht kaum gelangt, manche Forscher glauben,
dass hier sogar Wassereis zu finden sein könnte.
D BepiColombo
Das ist eine der Fragen, die einer Lösung harren. So plant
die ESA den Satelliten BepiColombo, der den Planeten
aus einer Umlaufbahn ausführlich untersuchen soll.
Entsprechend den Plänen der ESA soll die Sonde 2009
gestartet werden. Nach 2 1/2 Jahren wird sie bei Merkur
ankommen und dann den Planeten umkreisen. Aus der
Umlaufsbahn soll die Oberfläche fotografiert und
kartografiert werden. Eine weitere Sonde wird freigesetzt,
um das Magnetfeld zu untersuchen, und eine dritte Sonde
soll auf Merkur landen.
evtl. Sonnensystem
D Venus
Der innere Nachbar der Erde ist die Venus. Sie ist fast
genau so groß wie die Erde - nahezu ein Zwilling der
Erde. Dennoch sind die Bedingungen an der Oberfläche
der Venus nicht mit denen auf der Erde vergleichbar. Eine
dichte Wolkenschicht aus Kohlendioxid umhüllt den
Planeten und gibt keinen Blick auf die Oberfläche frei.
Dadurch wird die Wärme in den tieferen Luftschichten
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zurückgehalten, die Temperatur steigt durch den
Treibhauseffekt auf 440 Grad an.
D Magellan
Einzig Radiowellen vermögen die dichte Atmosphäre zu
durchdringen. Mit Radaruntersuchungen konnte so die
Oberfläche der Venus untersucht werden.
D Mars
Leichter lässt sich der äußere Nachbar der Erde, Mars,
erforschen. Er kommt der Erde bei günstigen
Gelegenheiten auf 56 Millionen Kilometer nahe. Allerdings
ist er gerade halb so groß wie die Erde. Durch die
geringere Schwerkraft konnte der Planet keine dichte
Lufthülle halten, so umgibt ihn nur noch eine dünne
Atmosphäre aus Kohlendioxid. Mit großen Fernrohren
können einige Oberflächendetails von der Erde aus
erkannt werden. In der Marslufthülle wurden aber auch
Erscheinungen wie in der Erdatmosphäre beobachtet:
Nebel, Dunst, Wolken, auch gewaltige Sandstürme, die
weite Teile des Planeten erfassen können.
Video rot. Mars
Diese eindrucksvollen Bilder gelangten dem
Weltraumteleskop Hubble, das die Erde in 600 Kilometer
Höhe umrundet.
D Vulkane
Immer bessere Bilder von Sonden, die um Mars kreisen,
zeigen, dass es dort gewaltige Vulkane gibt, dass Wind
und Stürme die Oberfläche des Planeten immer wieder
bearbeiten.
D flache Marskrater, Dünen
Dadurch erscheinen die Einschlagskrater oft geschliffen
und flach. Zahlreiche Dünen deuten ebenfalls auf die
Kräfte des Windes hin.
D Fließstrukturen
Immer mehr Zeichen findet man, dass auf Mars auch
einmal Wasser geflossen sein könnte. Und so stellt sich
die spannende Frage: gibt es auch heute noch Wasser auf
dem Planeten, vielleicht unter der Oberfläche?
D/V Mars Express
Dieser Frage soll die Sonde Mars Express der ESA
nachgehen: am 1. Juni 2003 gestartet, soll die Sonde ein
halbes Jahr später in eine Umlaufbahn um Mars
schwenken. Aus der Umlaufbahn soll sie hochauflösende
Bilder aufnehmen. Messgeräte sollen genauere
Informationen über die Marsatmosphäre liefern.
Beagle 2 ist eine Kapsel, die auf dem Marsboden landen
soll, Aufnahmen vom Landegebiet machen, den Boden
untersuchen und Messungen der dünnen Mars-Luft
vornehmen soll.
Jupiter-Projektor
Ganz anders als die inneren Planeten sind die äußeren
aufgebaut. Der erste ist Jupiter, er ist zugleich der größte
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Planet unseres Sonnensystems, 11mal größer als die
Erde. Durch die große Entfernung von der Sonne sind die
Temperaturen hier sehr niedrig, sie liegen bei -140 Grad.
Von der Erde ist schon im Fernrohr die von Bändern und
Wirbelstürmen geprägte Wolkenoberfläche gut zu
studieren. Unter den Wolken verbirgt sich keine feste
Oberfläche wie bei den inneren Planeten, sondern das
stark komprimierte Gas geht in einen metallischen
Zustand über.
Die vier größten Monde sind bereits im Fernglas sichtbar.
Auch sie entdeckte erstmals der große Naturforscher
Galileo, als er sein Fernrohr an den Sternhimmel richtete.
Von Abend zu Abend beobachtete er, wie die Monde ihre
Positionen neben dem Planeten veränderten. Bald fand er
die Gesetzmäßigkeiten der Bewegungen. Ihm zu Ehren
wurde die Raumsonde benannt, die in den letzten Jahren
Jupiter und die großen seiner insgesamt 16 Monde
intensiv untersucht hat.
D Monde Callisto, Europa, Ganymed
Callisto, Europa und Ganymed bestehen aus einem
Gemisch von Eis und Steinen, ihre Oberflächen sind von
Einschlagskratern geprägt.
D Io
Der interessanteste Mond ist Io, der von aktiven Vulkanen
überzogen ist. Deutlich sind bei riesigen Vulkane bereits
nach wenigen Jahren starke Veränderungen der
Oberfläche zu erkennen.
D Saturn
Ähnlich wie Jupiter ist auch Saturn aufgebaut. Markantes
Zeichen von Saturn ist der Ring, vermutlich Reste eines
Mondes, der nicht entstehen konnte oder durch die
Schwerkraft zerrissen wurde. Der Ring besteht aus
zahllosen von Eis bedeckten Gesteinsbrocken. Titan, der
größte Mond Saturns, ist in unserem Sonnensystem
einzigartig und deshalb Ziel der Huygens-Sonde.
D Titan HST
Er ist der einzige Mond, der von einer dichten Lufthülle
umgeben ist: sie besteht vor allem aus Sauerstoff und
Stickstoff. Organische Moleküle färben die Atmosphäre
orange ein, wie auf den Bildern von Hubble zu erkennen
ist.
D/V Huygens bei Titan
Ähnlich wird die Uratmosphäre unserer Erde vor Millionen
Jahren ausgesehen haben. Doch anders als bei der Erde
wird sich auf Titan kaum Leben entwickeln können, da
dort die Temperaturen mit -140 Grad viel zu niedrig sind.
Dennoch soll Huygens wichtige und interessante
Informationen über die Titan-Lufthülle liefern.
Die Planeten Uranus und Neptun kreisen weiter außen
und sind ähnlich aufgebaut wie Saturn. Sie sind allerdings
so weit von der Sonne entfernt, dass sie nicht mehr mit
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bloßem Auge von der Erde gesehen werden können. Der
äußerste Planet Pluto ist schließlich nur noch mit größeren
Fernrohren zu sehen.
Sonnensystem
Unverrückbar ruht im Zentrum des Planetensystems die
Sonne. Ihr fester Stand deutet darauf hin, dass die Sonne
der schwerste Körper des Sonnensystems ist, 750mal
schwerer als alle Planeten zusammen! Die Sonne ist
zudem die einzige Quelle von Energie, die vor allem als
sichtbares Licht abgestrahlt wird. Dem Auge erscheint die
Sonne als gleichmäßig leuchtende Scheibe, doch im
Fernrohr ist die Sonne nicht mehr makellos.
D Sonne, Sonnenflecken
Dunkle Flecken werden erkennbar, zu manchen Zeiten
keine oder nur wenige, zu anderen Zeiten recht viele.
Langjährige Beobachtungen zeigten, dass etwa alle 11
Jahre viele Flecken zu sehen sind, zwischendurch dann
weniger. Doch wie kann die Sonne über Jahrmilliarden so
hell strahlen?
Aus der Spektralanalyse wissen wir, dass die Sonne eine
riesige Gaskugel ist, bestehend aus den einfachsten
chemischen Elementen Wasserstoff und Helium.
D Spektrum
Wird das weiße Licht der Sonne im Fernrohr mit einem
Prisma in seine Regenbogenfarben zerlegt, so wird in dem
Spektrum das Licht entsprechend seiner Wellenlänge
sortiert: blaues Licht hat kurze Wellenlänge, rotes lange.
Doch in dem farbigen Band werden einzelne dunkle Linien
erkennbar, die Fraunhoferschen Absorptionslinien. Sie
entsprechen genau einer Wellenlänge und jede Linie ist
charakteristisch für ein bestimmtes chemisches Element.
So konnte festgestellt werden, dass die Sonne vor allem
aus Wasserstoff und Helium besteht. Tief im Inneren der
Sonne verbrennen die Wasserstoffatomkerne zu
Heliumatomkernen und erzeugen dabei die Energie, die
die Sonne über Jahrmilliarden leuchten lässt.
D/V Protuberanzen
Gleichsam einem gewaltigen Kochtopf brodelt die Sonne,
und gelegentlich kocht sie sogar über. Dann stößt die
Sonne heiße Gaswolken ab, die allerdings nur mit
speziellen Beobachtungsgeräten erfasst werden können.
Das helle Sonnenlicht überstrahlt die Wolken, daher muss
es abgeblockt werden. Die Gaswolken können einige
10.000 Kilometer hoch aufsteigen, sind oft größer als die
Erde. Doch bei der Beobachtung wirkt die Lufthülle der
Erde störend, und so kam man auf die Idee,
Beobachtungsmöglichkeiten außerhalb der störenden
Atmosphäre zu suchen. Satelliten eignen sich dafür am
besten. Sie haben einen weiteren Vorteil, sie können auch
die Strahlungen untersuchen, die von der Erdlufthülle
abgehalten werden und nicht bis auf den Boden gelangen.
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Dazu gehört die kurzwellige Ultraviolettstrahlung, die
kürzere Wellenlängen als blaues Licht hat.
D SOHO
Einer der erfolgreichsten Sonnensatelliten der letzten
Jahre ist Soho, der von den europäischen und
amerikanischen Weltraumorganisationen ESA und NASA
betrieben wird. Seit 1996 kreist Soho auf einer Bahn
zwischen Erde und Sonne und kann so die Sonne
ununterbrochen beobachten.
D, V Sonnenschwingungen
Mit diesem Weltraumobservatorium gelang es, die
Schwingungen der Sonne genau zu messen. Denn
ähnlich einer Glocke schwingt die Gaskugel Sonne im 5
Minutentakt, wobei sich die Sonnenoberfläche um einige
Kilometer hebt und senkt.
D EIT Sonnenbilder
Ungehindert von der Erdatmosphäre kann Soho aber auch
die Ultraviolettstrahlung der Sonne untersuchen. Diese
energiereiche Strahlung wird von sehr heißen Gebieten
ausgesendet. Messungen der Sonne in verschiedenen
Spektrallinien ermöglichen, die Temperatur zu messen: so
sehen wir die Sonne bei Temperaturen von 80.000 Grad,
1 Million, 1 1/2 Millionen und 2 Millionen Grad.
D, V Sonneneruptionen LASCO
Die helle Strahlung der Sonne wird mit einer Blende
abgeschattet, so sieht das Soho-Teleskop immer eine
künstliche Sonnenfinsternis, die Sonne selbst ist durch
den weißen Kreis angedeutet. Ungehindert durch die
Streuung der Erdlufthülle, wird nun der schwach
schimmernde Strahlenkranz der Sonne, die Korona
sichtbar, die sonst von der Erde nur bei einer totalen
Sonnenfinsternis zu sehen ist.
Deutlich ist der Sonnenwind zu erkennen, ein
ununterbrochener Teilchenstrom aus Wasserstoff- und
Heliumatomkernen von der Sonne. Bei Explosionen
werden manchmal riesige Gasmengen in den Weltraum
abgestoßen.
D Polarlicht (in All-Sky)
Gelegentlich treffen solche Wolken auch auf die Erde.
Dann regen sie die Atome und Moleküle der Erdlufthülle
zum Leuchten an und es werden die eindrucksvollen
Polarlichter sichtbar, meist nahe dem Polarkreis, doch
gelegentlich auch in unseren mittleren Breiten.
Tagesgang +14h
Komet
In einem anderen faszinierenden Naturschauspiel
dokumentiert sich ebenfalls die Wechselwirkung mit dem
Sonnenwind: in den Kometen.
Musik
Kometen gehören zu den Überresten der Urmaterie, eine
gewaltige Gas- und Staubwolke, aus der unser
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Sonnensystem vor 4 1/2 Milliarden Jahren entstand. Die
Kometen sind einige Kilometer grosse Brocken aus Staub,
Gesteinen und Eis. Sie sind die Vagabunden im
Sonnensystem: ihre Bahnen führen sie weit hinaus, oft bis
jenseits der äußersten Planetenbahnen. Gelangen sie in
die Nähe der Sonne, dann werden sie sichtbar. Die
äußersten Schichten des Kometen verdampfen und es
bilden sich die Millionen Kilometer langen
charakteristischen Schweife, bestehend aus Staub und
Gas. Die Gasteilchen werden durch Verdampfen des
Eises freigesetzt und vom Sonnenwind weggetrieben.
Damit sind die Kometenschweife wichtige
Messinstrumente für den Sonnenwind. Der eigentliche
Kometenkörper ist nicht zu sehen, da er in eine
leuchtende Gaswolke eingehüllt ist. Die meisten hellen
Kometen tauchen unverhofft am Himmel auf, oft werden
sie erst wenige Wochen vor ihrer größten Helligkeit
entdeckt.
D Giotto
Anders der bekannteste Komet Halley: er wurde schon
über viele Jahrhunderte beobachtet, jedesmal, wenn er
alle 70 Jahren wieder in Sonnennähe zurückkehrte. So
wußte man schon lange im voraus, dass er 1986 wieder in
Sonnennähe gelangen würde und welche Bahn er dann
beschreibt. Damit gab es genug Zeit, aufwendige
Satellitenmissionen zur Untersuchung des Kometen zu
planen. Das abenteuerlichste Projekt hatte die
Europäische Weltraumorganisation in Angriff genommen:
die Sonde Giotto sollte so nahe am Kometen vorbei
fliegen, dass dessen Oberfläche fotografiert werden
konnte.
D/V Halley
Zunächst klappte alles reibungslos: die Kamera lieferte
Bilder des 16 mal 8 Kilometer großen Kometenkörpers,
der sehr dunkel ist. An manchen Stellen fliegen durch die
Sonnenstrahlung Gas und Staub in Fontänen von der
Kometenoberfläche weg. Bei einer Annäherung von 1200
Kilometern wird die Sonde jedoch von einem Staubkorn
getroffen, Giotto gerät ins Taumeln und der Funk-Kontakt
zur Sonde bricht ab. Trotzdem war die Mission sehr
erfolgreich: nie zuvor hatte man einen Kometenkörper so
nahe gesehen.
D/V Rosetta, Bahn, Anflug
Ziel der ESA ist es, demnächst die Rosetta-Sonde in eine
Umlaufbahn um den Kometen Wirtanen zu schicken und
auf der Kometenoberfläche zu landen.
Komet Wirtanen kreist in 5 1/2 Jahren um die Sonne,
wobei er ihr nicht näher als die Erde kommt, während der
sonnenfernste Punkt seiner langgestreckten Bahn bei
Jupiter liegt.
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Im Januar 2003 gestartet, soll die Sonde bei
Vorüberflügen an der Erde und an Mars so stark
beschleunigt werden, dass sie nach über 9-jähriger Reise
am 28. Mai 2012 in eine Umlaufbahn um den Kometen
Wirtanen schwenkt. Zu dem Zeitpunkt ist der Komet noch
675 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt und zeigt
keinerlei Aktivitäten. Es soll ein Landemodul auf dem
Kometen abgesetzt werden und Bodenproben
untersuchen. In den folgenden 12 Monaten gelangen der
Komet und die Sonde näher zur Sonne und Rosetta wird
die zunehmende Aktivität des Kometen verfolgen, wenn
durch die Sonnenstrahlung Gas und Staub von der
Kometenoberfläche freigesetzt werden.
D Oortsche Kometenwolke
Die meisten Kometen stammen ursprünglich aus einer
Kometenwolke, die unser Planetensystem in etwa 2 bis 10
Lichtmonaten Entfernung umgibt. Durch Störungen
werden einzelne Kometen ins innere Sonnensystem
gelenkt und werden dann von der Erde aus sichtbar.
D Parallaxe
Die Sterne sind hell strahlende Gasbälle wie die Sonne,
doch sind sie viel weiter entfernt als die Kometenwolke.
Ihre riesigen Entfernungen waren lange unbekannt,
obwohl immer wieder versucht wurde, sie zu messen.
1835 gelang es dem Astronomen Friedrich Wilhelm
Bessel nach vielen Beobachtungsnächten erstmals, die
Entfernung des Sternes 61 im Schwan zu messen.
61 Cyg zeigen
Mit einer Entfernung von 11,4 Lichtjahren ist er relativ
nahe, und scheint im Laufe eines Jahres vor dem
Hintergrund der weiter entfernten Sterne eine winzig
kleine Ellipse zu beschreiben. Sie ist das Abbild der
jährlichen Bewegung der Erde um die Sonne. Doch ist die
Ellipse so klein, wie man ein Markstück in 7 Kilometern
sehen würde. Aus der Größe dieser Ellipse kann direkt die
Entfernung des Sternes bestimmt werden. Je weiter ein
Stern entfernt ist, desto kleiner ist die Ellipse und desto
schwieriger und ungenauer ist sie zu vermessen. Bis vor
wenigen Jahren waren daher Entfernungen von gerade
1800 Sternen einigermaßen genau bekannt.
Tagesgang +4h
D Hipparcos
Grundlegend hat sich dies nach dem Flug des Satelliten
Hipparcos geändert. Er wurde von der ESA gebaut und
betrieben. Mit höchster Genauigkeit hat Hipparcos genaue
Entfernungen von etwa fünfzigtausend Sternen ermittelt!
Das sind aber immer noch nur die nahen Sterne. Um die
Distanzen weiter entfernter Sterne bestimmen zu können,
muss eine Leiter der Entfernungen aufbaut werden: die
Entfernung des nächsten Sternhaufens, der Hyaden, ist
dabei die erste wichtige Sprosse dieser Entfernungsleiter.
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Sternbild Tau
Hyaden zeigen
Dieser Sternhaufen ist leicht im Sternbild Stier zu
erkennen, scheint doch der helle Stern Aldebaran genau
darin zu stehen.
Plejaden zeigen
Noch auffälliger ist das Siebengestirn, die Plejaden,
ebenfalls ein Sternhaufen.
Zahlreiche solcher Sternhaufen finden sich in der
Milchstraße. Sie geben uns Hinweise darauf, dass die
Sterne in Gruppen entstehen, denn die Sterne der
Sternhaufen sind noch relativ jung.
Die Milchstrasse sehen wir in einer dunklen Nacht, die
nicht durch störende künstliche Lichtquellen oder helles
Mondlicht aufgehellt wird.
D Sternwarte Melle
D Milchstrassensterne
Betrachten wir die Milchstrasse auf der Sternwarte im
Fernrohr, dann entpuppen sich die schwach
schimmernden Wolken als einzelne Sterne. Der Schimmer
der Milchstrasse wird durch das Licht vieler Sterne
hervorgerufen.
D Gasnebel Milchstrasse
D Dunkelwolken Milchstrasse
Doch in der Milchstrasse gibt es noch andere Bauteile, die
dem bloßen Auge nicht unmittelbar zugänglich sind. Erst
auf langbelichteten Fotos werden leuchtende Gaswolken
sichtbar. Auf Bildern anderer Milchstrassengegenden
werden dunkle Flecken erkennbar, dunkle Staubwolken,
die das Licht dahinter liegender Sterne verschlucken. Die
Gas- und Staubwolken gehören wie die Sterne zur
Milchstrasse.
Video Sternentstehung
In den Wolken bilden sich Klumpen, die sich weiter
vergrößern. Sie fallen dann in sich zusammen, werden
immer heißer, bis schließlich ein Stern zu leuchten
beginnt. Die Sterne entstehen in den Wolken und heizen
sie auf, im Licht der Infrarotstrahlung werden die schwach
leuchtenden Wolken gut sichtbar.
D Gasnebel
Später werden die Wolken von der Strahlung der Sterne
aufgelöst und die spektakulären rot leuchtenden
Gaswolken werden sichtbar.
(All-sky) Plejaden
Die Gaswolken lösen sich weiter auf, bis nur noch einige
schwach schimmernde Reste zu sehen sind, wie bei den
Plejaden, dem Siebengestirn.
Später lösen sich auch noch die Sternhaufen im Lauf von
Millionen Jahren langsam auf. Die Untersuchung der
Sternhaufen ist notwendig, um Entfernungen im Weltall zu
bestimmen und die wichtigen Bestimmungsgrößen der
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Sterne wie Masse, Radius, Leuchtkraft ableiten zu
können. Ganz besonders wichtige Rollen kommen dabei
den Hyaden und Plejaden zu, da sie die nächsten
Sternhaufen sind. Wie genau oder ungenau ihre
Entfernungen bekannt sind, legt fest, wie genau die
Informationen über weiter entfernte Sterne sind. Aus den
Beobachtungen des Hipparcos-Satelliten konnte ermittelt
werden, welche Sterne zu den Hyaden gehören, und
welche nicht, da sie nur zufällig in der Richtung stehen
und tatsächlich näher oder weiter entfernt sind.
Video Hyaden 3D-Movie
Zuerst fällt der helle Stern Aldebaran auf. Er aber gehört
nicht zum Sternhaufen, seine Entfernung wurde von
Hipparcos mit 65 Lichtjahren gemessen. Die mittlere
Entfernung der Hyaden-Sterne wurde jedoch zu 151
Lichtjahren bestimmt, also viel weiter weg. Mit der
genauen Entfernung der Hyaden ist die erste Sprosse der
kosmischen Entfernungsleiter bestimmt.
Die Plejaden sind weiter weg, Hipparcos bestimmte ihre
Entfernung zu 375 Lichtjahren.
D HST
Ungestört von der Lufthülle der Erde blickt das HubbleWeltraumteleskop ins All. Mit einem Spiegelfernrohr von
2 Meter 40 ist es das größte astronomische Teleskop in
einer Erdumlaufbahn. Gebaut wurde es von der
amerikanischen Weltraumbehörde NASA, doch als
wichtiges Bauteil wurde von der ESA eine Kamera
beigesteuert, die viele der faszinierenden Bilder aus den
Tiefen des Weltalls aufnimmt. Das Weltraumteleskop
liefert Bilder, die schärfer sind als alle vom Erdboden
gewonnenen. Zudem kann es auch die ultraviolette und
die infrarote Strahlung der kosmischen Objekte
beobachten.
Sternbild Orion
Das Hubble-Weltraumteleskop untersucht auch die
Gaswolken, in denen neue Sterne entstehen:
In den langen Winternächten ist das Sternbild Orion eines
der auffälligsten Sternbilder, da es aus vielen hellen
Sternen besteht. Wir finden den großen Himmelsjäger
Orion unterhalb des Stiers und bekommen den Eindruck,
als müsste sich Orion mit seinem Schild gegen den Stier
wehren. Besonders markant sind die 3 Gürtelsterne,
darunter entdecken wir in klaren Nächten einen
schwachen Nebelfleck, im Fernrohr werden die
leuchtenden Gaswolken des Orionnebels besser
erkennbar. Doch seine volle Pracht ist erst auf
langbelichteten Fotos erkennbar. In 1500 Lichtjahren
Entfernung erblicken wir hier junge Sterne, die kaum älter
als eine Million Jahre sind.
D M42, Trapez
13
Doch wir sehen nur einen Teil der jungen Sterne, viele
sind noch in den dunklen Staubwolken versteckt.
D M42 IR
Die Wärmestrahlung allerdings durchdringt die
Staubwolken und so werden im infraroten Licht die jungen
Sterne eines Sternhaufens in den Wolken sichtbar.
Irgendwann werden diese Sterne in einigen Millionen
Jahren sichtbar werden, wenn ihre Strahlung und ihr
Sternenwind die Wolke aufgelöst hat. Dann sieht der
Sternhaufen wie die Plejaden oder die Hyaden aus. Wir
sehen im Weltall also Sterne unterschiedlichen Alters:
junge Sterne im Orion-Nebel, ältere wie die Plejaden oder
Hyaden.
Massereiche Sterne werden einige Millionen Jahre
leuchten, masseärmere Sterne verbrauchen ihre Energie
langsamer, sie werden einige tausend Millionen Jahre
leuchten.
D Planetarische Nebel
Nach 10 Milliarden Jahren wird auch ein Stern wie die
Sonne ihren Wasserstoffvorrat aufgebraucht haben und
die äußeren Atmosphärenschichten langsam abstoßen.
Diese werden dann als Gashüllen um die Sterne sichtbar.
In alten Teleskopen ähnelten sie Planeten, weshalb sie
Planetarische Nebel genannt werden. Solche
Planetarischen Nebel wurden vom HubbleWeltraumteleskop fotografiert, sie zeigen einen
faszinierenden Formen- und Farbenreichtum. Der Stern
selbst schrumpft zusammen und endet als Weißer Zwerg,
dessen Materie soweit zusammengepresst ist, dass ein
Würfel von einem Zentimeter Kantenlänge einigeTonnen
wiegt.
Massereiche Sterne enden allerdings wesentlich
turbulenter. Bei einer gewaltigen Supernovaexplosion
werden Gasmassen mit großen Geschwindigkeiten
ausgeschleudert, und sind dann als Supernovaüberreste
beobachtbar.
Stier
D M1,
D/V Zentrum
Der Stern selbst fällt in sich zusammen bis er als
Neutronenstern endet. Das bekannteste Beispiel finden
wir im Sternbild Stier: hier leuchtete im Jahre 1054 ein
Stern so hell auf, dass ihn chinesische Astronomen sogar
am Taghimmel sehen konnten. Heute beobachten wir an
der Stelle die Gasnebel des Krabbennebels, im Zentrum
steht der Neutronenstern. Dessen Umgebung konnte
Hubble genauer untersuchen und dabei schon nach
kurzer Zeit Veränderungen feststellen. Der
Neutronenstern ist gerade 10 Kilometer groß und rotiert so
schnell, dass er als Pulsar 30mal pro Sekunde einen Blitz
ausstrahlt.
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D M1 X
Das Gas eines Supernovaüberrestes ist einige Millionen
Grad heiß und daher ist so ein Gebilde gut im Licht der
kurzwelligen Röntgenstrahlung zu sehen. Diese
energiereiche kurzwellige Strahlung kann wie die
Ultraviolett- und Gammastrahlung nur von Satelliten aus
untersucht werden.
IR-Milchstrasse
Die Sterne, die Sternhaufen, die Gasnebel sind die
Bausteine der Milchstrasse. Doch im sichtbaren Licht
überblicken wir nur einen kleinen Teil der gesamten
Milchstrasse, da die dunklen Staubwolken viele Bereiche
verschleiern. Hier können wir unseren Horizont erweitern,
indem wir das Licht untersuchen, das wir mit unseren
Augen nicht wahrnehmen können. Jenseits des roten
Lichts erstreckt sich im Spektrum die längerwellige
infrarote Strahlung. Wenn man den Himmel im infraroten
Licht untersucht, bekommt man einen besseren Überblick
von der Milchstrasse. Denn die Infrarotstrahlung
durchdringt die Dunkelwolken, die Milchstrasse wird im
Infraroten durchsichtiger. Nun leuchtet sie vor allem längs
eines schmalen Bandes, die Milchstrassenebene. Die
meiste Materie befindet sich in dieser flachen
Milchstrassenscheibe, die gerade einige 100 Lichtjahre
dick ist, während sie einen Durchmesser von 100.000
Lichtjahren hat.
D ISO
Die Messung der langwelligen Infrarot oder
Wärmestrahlung ist nicht ganz leicht, da eigentlich jeder
Körper eine seiner Temperatur entsprechenden
Wärmestrahlung abstrahlt. Auch die Wärmestrahlung
eines Teleskop ist viel intensiver als die Strahlung der
schwachen Objekte in den Tiefen des Universums. Um die
astronomischen Objekte dennoch zuverlässig messen zu
können, muss das Fernrohr sehr tief gekühlt werden.
Eines der erfolgreichsten Infrarot-Satellitenteleskope der
letzten Jahre war ISO von der ESA. Gleichsam einer
gewaltigen Thermoskanne wurde ein 60cm-Teleskop mit
flüssigem Helium auf -272 Grad gekühlt.
So hat ISO die Infrarotstrahlung von Gasnebeln
untersucht und lieferte Bilder von den hinter Staubmassen
verschleierten Sternen im
D M20 ISO
Trifid-Nebel im Sternbild Schütze,
D Pferdekopf-Nebel
oder im bekannten Pferdekopfnebel, der in der Nähe des
Orionnebels steht.
Auch das Zentrum unserer Milchstrasse ist von dichten
Staubwolken verschleiert. Wieder können wir sie mit der
Infrarotstrahlung durchdringen und sehen in Richtung des
Zentrums viele Sterne.
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D Zentrum, V Rotation um Zentrum
Nach einigen Jahren Beobachtung stellte man fest, dass
sich die Sterne bewegen. Genauere Untersuchungen
zeigen dann, dass sie sich um das Zentrum der
Milchstrasse drehen. Dieses Zentrum muss eine riesige
Masse haben, die nur durch ein Schwarzes Loch erklärt
werden kann. Im Zentrum unserer Milchstrasse steht also
ein Schwarzes Loch, um das sich alle Sterne der
Milchstrasse drehen, auch die Sonne.
Aber nicht nur in unserer Milchstrasse, auch in anderen
Milchstrassensystemen gibt es viel Staub und Ruß, wie im
Andromeda-Nebel.
Cas, M31 zeigen
Sternbild And
Unter dem Himmels-W erkennen wir in klaren
Herbstnächten diesen Nebel. Er gehört zum Sternbild
Andromeda, die nach den Sagen der antiken Griechen
die Tochter der Cassiopeia war. Das Sternbild Andromeda
ist nur schwer zu erkennen, markanter ist das
Herbstviereck, zu dem einige Sterne der Andromeda
gehören.
Sternbild Peg
Weitere Sterne des Herbstvierecks gehören zum
Pegasus, dem geflügelten Pferd.
Doch zurück zum Andromeda-Nebel: wo mit bloßem Auge
nur ein schwach schimmernder Nebelfleck zu sehen ist,
zeigen langbelichtete Fotos wesentlich mehr Einzelheiten.
D M31
Der Andromeda-Nebel ist eine Spiralgalaxie wie unsere
eigene Milchstrasse. Allerdings ist er weit weg: mehr als 2
Millionen Lichtjahre, so dass das Licht bereits länger als 2
Millionen Jahre unterwegs ist.
D M31 -IR
ISO erkennt im Infraroten einen Ring, der vor allem durch
warmen Staub erzeugt wird. Der Ring wird von
Sternentstehungsgebieten gebildet, wo viele Sterne noch
in Staubwolken eingebettet sind.
D HST Zentrum M31
Das Zentrum der Andromeda-Galaxie wurde von Hubble
fotografiert und auch dort wird ein Schwarzes Loch mit
einigen Millionen Sonnenmassen vermutet, so wie im
Zentrum unserer Milchstrasse.
V Akkretionsscheibe
Zum Schwarzen Loch hin wird das Gas immer stärker
beschleunigt und kreist dann in einer Scheibe um das
Schwarze Loch. In dieser Scheibe wird das Gas auf einige
Millionen Grad erhitzt und sendet dabei vor allem
Röntgenstrahlung aus. Deshalb kann die Umgebung von
Schwarzen Löchern am besten in der kurzwelligen
energiereichen Röntgenstrahlung untersucht werden.
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Senkrecht zur Scheibe strömt das Gas in stark
gebündelten Strahlen heraus.
D XMM-Newton
Die Röntgenstrahlung kann auch nur vom Weltraum mit
Röntgensatelliten untersucht werden. Der Chandra- und
der XMM-Newton-Satellit untersuchen die
Röntgenstrahlung des heißen Kosmos mit bislang
unerreichter Qualität.
D M31 Zentrum X
So finden sie im Zentrum vom Andromeda-Nebel die
Röntgenstrahlung um das Schwarze Loch, das hier blau
erscheint und kühler als die anderen Röntgenquellen ist.
Die anderen Quellen sind meist Doppelsternsysteme, in
denen ein Stern ein Neutronenstern oder ein Schwarzes
Loch ist, das ebenfalls von heißem Gas umgeben ist.
D Galaxienhaufen, Röntgen
Oft stehen die Galaxien nicht alleine, sondern sind in
einem Galaxienhaufen, ähnlich wie viele Sterne in
Sternhaufen stehen. Im optischen nicht sichtbar, zeigen
die Röntgensatelliten, dass in den Galaxienhaufen ein
extrem heißes Gas weit verteilt ist.
D HST: Antennen
Gelegentlich kommt es auch zu Zusammenstößen
zwischen Galaxien, einige Beispiele hat das HubbleWeltraumteleskop fotografiert. Die Sterne in den Galaxien
sind zu weit auseinander, daher stoßen sie nicht
zusammen. Wohl aber die Gaswolken der Galaxien
kollidieren und fallen in sich zusammen. Dadurch
entstehen neue Sterne und so beobachtet Hubble in
solchen wechselwirkenden Galaxien oft heftige
Sternentstehung, die auch ISO im Infraroten sah.
Wohl für immer wird der Mensch diese fernen Welten nur
mit Hilfe von Fernrohren untersuchen können. Flüge
zwischen den Galaxien, wie sie Science-Fiction-Filme
zeigen, bleiben Träume.
Dia Weltraumstation
Dennoch wir der Mensch immer danach streben, seinen
Horizont zu erweitern. So zieht es ihn auch selbst hinaus,
seine kosmische Umgebung zu erkunden. Die
Raumfahrtnationen beteiligen sich an der Internationalen
Weltraumstation, ein großes Labor, das die Erde in 400
Kilometern Höhe umrundet. An Bord der Raumstation
sollen Experimente und Beobachtungen gemacht werden.
Pan Mars
Kuppel rot an
Die Raumstation kann aber auch einmal die Basis für
weitere Ausflüge werden. So könnte ein Raumschiff auf
die weite Reise zum Planeten Mars starten. Vielleicht wird
dann dort einmal eine Forschungsstation zur
Untersuchung des roten Planeten errichtet, ähnlich wie
heute Forschungsstationen am Südpol genutzt werden.
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