3. Lektion Das Planetensystem

Das Sonnensystem

Unser Sonnensystem,  u.a .meiner Meinung nach besser "Planetensystem", wie man in www.astronomie.de dokumentierte. Sonnensysteme gibt es eine ganze Menge in der Milchstraße, von denen Tausende bekannt sind. Ein Sonnensystem ist ein Stern und die Körper in seiner Umgebung, was auch ein anderer Stern sein kann, daher ist der Begriff Planetensystem passender. Es ist deswegen wichtig den so zu nennen, weil die Frage, ob es andere Planetensysteme gibt, durch jeden Mund läuft. Bisher wurden zwar welche gefunden, aber solche auf denen keines Falls ein Leben existieren kann.

Wie in der 1. Lektion schon genannt, ist das gesamte Planetensystem etwa 4,5 Mrd. Jahre alt. Welche Ausdehnung es hat, wissen wir noch nicht, denn wir haben den letzten Planeten noch nicht entdeckt, bisher sind es neun, wir zählen sie von der Sonne fortgehend: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto. Außerdem gibt es noch einige Tausende Asteroiden und einige Kometen, die die "Heliosphäre" durchdringen und dann wieder raus schießen.

Das Planetensystem kann höchstens so groß sein, wie die Heliosphäre ausreicht. Die Heliosphäre, ist der Raum in Form einer Blase, dass sich die Sonne durch den Sonnenwind frei geblasen hat. Diese hat den Durchmesser von etwa zwei Lichtjahren.

Der Sonnenwind das sind geladene Teilchen. Das Gas der Corona ist keins das aus ganzen Atomen besteht, sondern bei diesen Temperaturen bleiben die Elektronen nicht an den Atomkernen hängen, denn Magnetismus und Wärme sind Gegensätze. Man entfernt die Elektronen von den Atomkernen, indem man ihnen Energie zufügt. In der Nähe der Sonne passiert das ganz automatisch Das ist Also Ionen Gas und Elektronen (geladene Teilchen). Und diese geladenen Teilchen werden von der Sonne mit ungeheurer Kraft weggeblasen (mit 600 km/s), nicht gleichmäßig sondern mit Abständen. Das tut sie während ihrer Rotation, wenn man das beobachten würde, dann würde das so aussehen, wie wenn einer mit einem Wasserschlauch ständig um sich herum Wasser streuen würde (spiralförmig). Eine Regel für die Sonnenwindausbrüche konnte bislang nicht berechnet werden.

Nun wie diese Blase der Heliosphäre entsteht ist, dass es außerhalb der noch die kosmische Strahlung gibt. Die kosmische Strahlung, das sind auch wieder geladene Teilchen, die durch den Kosmos fliegen. Wenn die geladenen Teilchen auf ihrer Reise irgendwann genug Energie verloren haben, kommen sie mit der kosmischen Strahlung in Kontakt und jedes verhindert das andere weiterzukommen. Dies stellt dann eine variable Grenze dar zwischen der Heliosphäre und dem Raum zwischen den Sternen, das "interstellaren Medium".

Merkur

Der nächste Planet zur Sonne ist bisher nur wenig erforscht, wie manche den nannten, den vergessenen Planeten. Vergessen haben ihn die Planethologen natürlich nicht, sondern das liegt an den Temperaturen, die dort sind, bis zu 530°C und dazu kommt noch die Schwierigkeit eine Sonde dahin zu schicken, ohne dass vom Gravitationsfeld der Sonne angezogen wird. Moderne Sonden haben es aber geschafft ihn sogar zweimal zu umrunden, sämtliche Bilder an uns zu liefern und in seiner Umgebung Messungen durchzuführen.

Dieser Planet ist ein Phänomen für Forscher, er zeigt auch sehr merkwürdige Eigenschaften. Er ist etwas größer als unser Mond und hat eine Erdmasse. Das liegt an seinem Großen Eisenkern, auch die erde hat eins, der aber etwas kleiner ist. Seine Oberfläche zeigt viel mehr Krater und Unebenheiten als das Mondgesicht, was den Planethologen vermuten lässt, sehr viele Brocken würden auf ihn gedonnert haben, dass ein großer Teil seiner Oberfläche langsam verschwand. Bevor die Sonden ihn untersuchten hat man gedacht sein Tag würde solang sein wie sein Jahr, sowie das mit unserem Mond der Fall ist, nämlich dass er uns immer die gleiche Seite zeigt. Das war aber nicht der Fall, er dreht sich 1,5-mal um sich selbst innerhalb eines Merkurjahres, das wird so bleiben und das weiß keiner zu erklären. Und dazu kommt noch, an einer bestimmten stelle wird seine Umdrehung um die Sonne schneller als um sich selbst, d.h. die Sonne geht dort an einem Tag zweimal auf. Gleich nachdem sie untergegangen ist, geht sie wieder auf.

Trotz seiner Nähe zur Sonne, die etwa 1/3 AE (astronomische Einheit = die Entfernung von der Sonne zur Erde, ca. 150 Mio. km) entspricht, hat der Merkur eine Temperatur von -170°C auf seiner Nachtseite. Er hat auch Polarkappen, die Entsprechen seine Achsenstabilität, die noch stabiler sein muss als die der Erde. Man hat auf dem Merkur auch noch Wasserspuren gefunden. Er hat ein schwaches Magnetfeld und so gut wie keine Atmosphäre.

Wie soll man unter diesen Umständen noch verstehen, was mit diesem Planeten ist!

Venus

Für eine lange Zeit dachte man die Venus sei die Schwester der Erde. Von der Größe und der Masse her ist die Venus mit der Erde fast Identisch und sie hat eine Atmosphäre. Das ist natürlich wieder etwas für die Gläubigen an außerirdischem Leben, vor allem für Leute die das gerne Materiell ausnutzen und Literatur verkaufen wollen und die Sache manipulieren. Von wegen die Venus hätte große Bäume und ganz tolle Sachen, wie das mal vor der Zeit der Dinosaurier war.

Als man aber der Venus etwas näher kam, musste man aufhören das zu denken. Wir fangen wieder mit der Temperatur an, 450°C! Bei solcher Temperatur gibt es ganz sicher kein Wasser, sondern Trockenheit. Das ist noch nicht alles, ich muss noch Etwas zur Atmosphäre loswerden, der Druck dort ist 90 bar hoch, hier auf der Erde haben wir nur eins von diesen 90. Das war also eine Enttäuschung für die Außerirdischengemeinde.

Dass die Temperatur und der Druck dort so hoch sind, liegt am ultra hohen Treibhauseffekt, der ständig angetrieben wird. Dieser Treibhauseffekt entsteht dadurch dass die Atmosphäre zum größten Teil aus CO₂-Gas. Dieses gas hat die Fähigkeit viel wärme zu speichern. Außer dem Kohlenstoffdioxid gibt es in der Venusatmosphäre Schwefelsäurengas, das sind Hinweise auf Vulkanismus. Ob es den Vulkanismus noch heute gibt, weiß man nicht genau, die Sonden konnten jedoch ausgehärtete Lava auf der Venusoberfläche fotografieren. Sichtbares licht kann die Venusatmosphäre nicht durchdringen, wegen ihrer großen Dichte, sondern Radiowellen. Man hat schon mehrere Male versucht Raumsonden auf die Venus zu schicken, aber wie schon erwähnt, es ist dort zu heiß, eine einzige hat es geschafft dort zu landen und Fotoaufnahmen an uns zu liefern. Man kann auch mit Radiowellen fotografieren und diese technologisch in sichtbaren Farben übersetzen. Was wir von der Erde aus mit herkömmlichen Teleskopen sehen können ist nur ihre Atmosphäre.

Die Venus hat wie auch der Merkur keine Monde

Erde

Ich werde zur Erde etwas neues Beitragen, nämlich was uns auf ihrer Oberfläche vor dem Sonnenwind schützt. Nicht die Atmosphäre, obwohl sie dabei eine Rolle spielt, aber nicht die direkte.

Ich werde die Details in einer anderen Lektion erklären. Die Erde hat eine weitere Achse, diese steht senkrecht zur Ekliptik und entspricht einen Stabmagneten, dass vom Sonnenwind geladen wird und sein Magnetfeld wirkt dem Sonnenwind entgegen. So kann dieser lebensfeindliche Sonnenwind nicht in unsere Atmosphäre gelangen.

Mars

Der Mars ist der absolute Liebling der Erdlinge. Er ist von der Erde aus am besten zu sehen und zu bestimmten Zeiten ist er sogar ohne Teleskop zu erkennen. Er ist der nächste äußere planet zur Erde, etwa eine halbe astronomische Einheit ist er von uns entfernt. Die inneren Planeten kann man deswegen nicht gut sehen, weil das Sonnenlicht sonst alles überstrahlt.

Die größeren Hoffnungen Mancher an außerirdischem Leben, waren am meisten im Mars, man hat zu früherer Zeit die Unebenheiten auf seiner Oberfläche beobachten können und gedacht, diese seien nicht natürlich sondern das werk von jemandem. Irgendwann entwickelte man bessere Teleskope, aber auch das hat dazu nicht gereicht die Wahrheit auch wahrzuhaben. Teleskope sind auch nicht genug um nachzuforschen ob es dort flüssiges Wasser gibt. Eigentlich müsste es genügen zu wissen welche Verhältnisse dort herrschen um zu wissen, dass es dort kein Leben gibt. Auf dem Mars gibt es zwar Wasser, aber nicht flüssig. Dort schwanken die Temperaturen von  -150°C und allerhöchstens, was nur selten passiert +20°C. Der Druck ist sehr gering, 6 mbar, bei solchem Druck schmilzt das eis nicht, sondern es verdampft gleich. Wenig Druck ist auch gleich eine dünne Atmosphäre.

Die Pyramiden, die man dort gesehen hat, waren eigentlich vulkanische Berge, die immer nur in die Höhe gehen werden, weil die Marskruste aus einer einzigen Scheibe besteht, die den ganzen Mars umhüllt, im vergleich zur Erdkruste sind das viele Platten. Durch dem ganzen Entstehen kegelförmige Berge mit abgeschnittenem Kopf.

Den Mars bezeichnet man auch mit dem roten Planeten, er verfügt über einem großen Teil Eisenoxid, was ihm die rote Farbe gibt. Trotz seiner Größe hat er nur 1/10 Erdmassen. Er hat kein Magnetfeld und seine Achse schwankt sehr. Sein Jahr ist etwa zwei Erdjahre lang und der tag fast so lang wie unser. Er hat zwei Monde, sie heißen übersetzt "Angst" und "Schrecken", da Mars der gott des Krieges ist. Vor wenigen Jahren landete eine Sonde auf seiner Oberfläche und brauchte das kleine Marsauto dorthin, das das Marsgestein untersucht. Dass der Mars unbelebt ist musste man sich am ende glauben oder nicht glauben, jedenfalls wissen.

Der Mars bleibt aber für uns das nächste Flugziel, wegen der Forschung und um ein weiteres Ziel zu haben als den Mond.

Jupiter

Jupiter ist der Erste der Gasplaneten und der größte aller. Seine Masse macht 320 Erdmassen aus und das ist die doppelte Masse von allen anderen acht zusammen. Er ist 5 AE von der Sonne entfernt. Seiner Masse entsprechend übernimmt er auch Aufgaben. Er hält den Asteroidengürtel in diesem bestimmten Bereich und er ist ganz wichtig für uns auf der Erde, ohne ihn hätte es uns alle nicht gegeben, denn er wirkt im Planetensystem wie ein Asteroidensauger mit seinem starken Gravitationsfeld mit der Sonne zusammen. Leben braucht zwar eine ständige Veränderung, wie der Dinokiller. Statistisch gesehen haben wir mit Jupiter etwa alle 100-150 Mio. Jahre einen Asteroideneinschläge, aber ohne hätten wir alle 100 000 Jahre einen, da hätte Leben garantiert keine Chance gehabt. Und wann er entstanden sein müsste! Also in einem Planetensystem ohne einen schon früh entstandenen und so massiven Planeten wie der er gibt es kein Leben.

Auf diesen Planeten ist alles gigantisch, seine Oberfläche ist für uns nicht sichtbar, nur die Wolken oberhalb der. Er hat keine feste Oberfläche, sondern sie besteht aus gas oder eine Flüssigkeit mit der Dichte 1,3. Wenn seine Oberfläche nicht schon flüssig ist, dann ist sie das ab einigen km tiefe. Er hat sehr unterschiedliche Oberflächentemperaturen, zwischen -120°C und +20°C. Diese unterschiedlichen Temperaturen und eine Rotationszeit von 10 Stunden, lassen ihn unter einen Sturmwahn leiden. Die hellen und dunklen Streifen von Wolken werden von Winden, die bis zu 400 km/h schnell sind. Das Jupiterauge in seiner Südhalbkugel ist ein Wirbelsturm, der die Breite eines Erddurchmessers hat. Der druck auf seiner Oberfläche ist nur 0,1 bar hoch, wenn man aber 1000 km in die Tiefe geht, geht der Druck auf 500 bar hoch und die Temperatur auf 2000°C, was den Gas, aus dem er Besteht (93% Wasserstoff und 6% Helium), stromleitend werden lässt. Das gibt ihm ein Magnetfeld, das 20 000-mal stärker ist, als das der Erde. Er gibt 1,7-mal mehr Energie ab als er von der Sonne bekommt. Er hätte mindestens 70-mal so schwer sein müssen um Kerne zu fusionieren (um ein Stern zu werden). Sein fester Kern ist 30 Erdmassen schwer. Er umläuft die Sonne in fast 12 Jahren. Seine ersten vier entdeckten Monde und die größten nennt man die "Galileischen Monde" nach ihrem Entdecker, bis vorkurzem waren es 16 und heute sind es 28 geworden.

Saturn

Dieser Planet hat gezeigt, dass unsere Vorstellung von einem Gravitationsspiel viel zu primitiv und beschränkt ist. Der schönste Planet bleibt trotz dem die Erde, das wissen die Astronauten besser als jeder andere. Sobald man sich von der Erde entfernt und sie als ganzes sieht, kriegt man zu wissen, dass das die Mutter des Lebens ist. Ich denke diese Gefühle kommen einen hoch weil man von dieser Entfernung nicht sehen kann, was viele Menschen darauf so treiben. Spaß bei Seite! Was sich auf der Erde abspielt ist nur gewohnt, aber nicht gerade der Normalfall.

Am Saturn selbst erkennt man nichts, als man aber das erste Mal entdeckte welche Schwerkraftintelligenz er besitzt, wollte man immer mehr darüber erfahren. Seine Anziehungskraft lenkte sogar die Augen der Beobachtungsgenießer nur auf ihn und zog immer weitere neugierige und risikobereite, ferngesteuerte Wesen an. Da wusste man, es ist mehr als nur der zweite Riese.

Saturn ist der zweite Gasplanet. Vom Volumen her ist er fast so groß wie Jupiter. Die masse beträgt aber im vergleich zum größeren nur 110 Erdmassen von denen 20 zum festen Kern gehören. Seine dichte beträgt 0,7 g/cm³, er würde theoretisch auf dem hier bekannten Wasser mit der Dichte 1 schwimmen. Er umrundet die Sonne in einer sehr elliptischen Bahn in fast 30 Jahren, das ist für seine Entfernung von der Sonne, von 10 AE normal, und sich selbst in etwa nur einer halben Stunde länger als sein größerer Bruder. Mit nur einem Zehntel kleineren Polarzonen als die Äquatorialzone, ist er der am meisten abgeplattete Planet im System. Die Temperatur auf seiner Oberfläche ist  -180°C tief. Er besteht wie seine Atmosphäre aus hauptsächlich Wasserstoff und Helium. Vom der Ferne gesehen scheint er windstill zu sein, vom nahen aber hat er eine Windgeschwindigkeit von 1600 km/h. Sein Magnetfeld ist wegen der geringen Dichte hat nur die 5%ige Stärke vom Jupiter und auf der Oberfläche ist das Magnetfeld noch schwächer als auf der Erdoberfläche.

Saturn hat Ringe, wie alle schon wissen und gesehen haben. Diese Ringe heißen von Außen A- bis innen F-Ring und sie sind noch im inneren unterteilt. Sie umkreisen Saturn in ganz runden Bahnen mit einem fast einer astronomischen Einheit großen Radius. Dieses Ringsystem ist innen 10 m dünn, umkreist den Saturn in etwa 8 Stunden und Außen 400 m, ganz nach dem keplerschen Rotationsgesetz, in 13 Stunden. Es besteht aus Teilchen von mikroskopischer Größe bis einige Meter. Durch diese Ringe flog die Sonde "Pioneer 11" durch um zu entdecken aus welchem Material sie bestehen, Eis und Dreck. Pioneer 11 der mehrere Jahre unterwegs war hat es tatsächlich geschafft. Die Schwierigkeit dabei ist nicht nur, dass die Ringe sehr Dicht sind - diese festen Steine schupsen sich gegenseitig Vorwärts, wie in der riesigen Schlange vor der Behörde für Asylangelegenheiten -, sondern auch bei der Steuerung dieser Sonde, das Licht braucht von der Erde bis zum Saturn etwa 70 Minuten und genauso lange die Information.

Saturn soll 23 Monde haben, von ihnen sind bereits 18 entdeckt. Sein größter "Titan" ist der zweitgrößte im Planetensystem und der einzige mit einer dichten Atmosphäre, mit 1,5 bar Drucks. Die so genannten "Schäferhunde", nach ihrer Aufgabe genannt, lassen die Teilchen nicht den Ringen Geraten, sie Rotieren, der eine auf der Innenseite und der andere außen, mit der schallplattenförmigen Scheibe mit. Zwei andere Monde rotieren um den Saturn auf der gleichen Bahn mit gleich bleibendem Abstand. Und den schönsten Tanz machen zwei Monde, die ineinander rotieren: Der innere überholt den äußeren alle vier Umdrehungen, wird dann vom äußeren nach Außen, an seine Stelle, geholt und der äußere übernimmt seine Bahn. Das passiert alle 4 ihre Jahre und die Monde behalten Bahnstabilität.

Uranus

Dieser erst im Ende des 18. Jahrhundert entdeckte siebte planet, von der Sonne aus gezählt, ist damit bekannt, dass er auf der Seite liegend um sich rotiert, d.h. seine Rotationsrichtung ist senkrecht zur Ekliptik. Seine Umlaufbahn ist 84 Jahre lang und ein halbes seiner Jahre (42 Erdrevolutionen) zeigt sein Nordpol zur Sonne. Zum anderen halben Jahr tut das sein Südpol. Um sich selbst rotiert er alle 17 Stunden. Der Gasplanet hat das weitere Kennzeichen, dass er blaugrün erscheint, wegen der über seine Atmosphäre befindlichen Methanwolken, während er, wie die schon genannten beiden Gasplaneten, zum größten teil aus Wasserstoff und Helium besteht. Er ist 19-mal soweit entfernt von der Sonne, wie die Erde und mit nur 14 Erdmassen beträgt seine Oberflächentemperatur -200°C. Nacheinander wurden bisher 17 Uranustrabanten entdeckt.

Neptun

Neptun rotiert mit einem Radius von 30 AE 165 jährlich um die Sonne und hat einen 16 Stunden langen Tag. Die Temperaturen seiner hellblau erscheinenden Methaneiswolken Umhüllung sind 214°C kalt und lassen uns auf das Ergebnis kommen, dass er 2,7-mal soviel Energie abstrahlt wie er von der Sonne bekommt, die Temperatur seiner Oberfläche ist von der des Uranus nicht weit entfernt. Wie Jupiter hat Neptun auch einen großen Wirbelsturm, dass sich aber mit über 1100 km/h relativ zur Eigenrotation bewegt. Neptun legt einen Rekord in Windspitzengeschwindigkeiten von 2000 km/h. Seine Magnetfeldachse ist wie sein Größenzwilling "Uranus" zum Zentrum verschoben. Er hat 17 Erdmassen und acht Monde. Er wurde in Mitte des 19. Jahrhundert durch Abweichung der Uranusbewegung vom berechneten Sollwert entdeckt und nicht durch Zufall.

Pluto

Der (letzte) Planet und kleinste hat von den Raumsonden bisher keine Beachtung bekommen, seine Oberfläche ist daher und auf Grund seiner Entfernung noch sehr wenig erforscht. Mit seinem Mond zusammen, der zu 52% so groß ist wie er selbst, haben nicht einmal die Masse unseres Mondes. Pluto legt die am stärkste elliptische Bahn, er kann aus der Draufsicht damit die Neptunbahn schneiden. Aus der Seitenansicht aber kann er bis zu einer Milliarde km höher liegen, eine "Kollisionsgefahr" ist daher ausgeschlossen. Mit der durchschnittlichen Entfernung von fast 40 AE umkreist er die Sonne in langsamen 247 Jahren. Sein für ihn großer Mond gibt ihm die Eigenrotation von etwa 6,5 Tagen, auch die Rotationsachse haben sie gemein, mit 118° Neigung zur Senkrechten liegt er also auch. Pluto wurde vor etwa 70 Jahren entdeckt.

Bis auf dem wenig erforschten Pluto haben alle Gasplaneten, wie der Saturn, rotierende Ringe um sich!

Man vermutet noch einen weiteren Planeten oder eine Ansammlung von Asteroiden hinter dem Pluto. Die starke Dunkelheit verhindert die Sicht.

Asteroidengürtel

Zwischen dem Mars und Jupiter gibt es einen Asteroidengürtel. Asteroiden sind Steine von ein Paar cm bis ein Paar km groß sind. Der auf die Erde knallte vor einigen Millionen Jahren, der Dinokiller, war wahrscheinlich hatte wahrscheinlich 10 km Durchmesser. Wenn auf die Erde ein 1 km großer Asteroid fallen würde, der würde die Menschheit auslöschen, dieser hätte die Sprengkraft von vielen Millionen Atombomben. Die Wahrscheinlichkeit ist aber so gering, dass das fast unmöglich ist, man könnte sowieso auch nirgendwohin fliehen können, außer noch die Beobachtungsmöglichkeiten heute, die alles unter Kontrolle halten. Wir haben die Möglichkeit sie Abzulenken oder als letzte Möglichkeit sie sprengen. Sie geraten uns dann außer Kontrolle, wenn sie auf etwas Treffen, dass sie in Bruchteilen Verwandelt.

Bevor man den Asteroidengürtel entdeckte hat man ihn ausgerechnet. Nein, es war so: "Gaus" ein deutscher Mathematiker aus dem 19. Jahrhundert entwickelte eine Methode um die Planetenbahnen auszurechnen. Er rechnete aus wo sie sein sollte und hat dann nachgeprüft, sie stimmte. Nach seinen Berechnungen sollte zwischen Mars und Jupiter ein Planet sein. Mit der zeit hat man dann entdeckt, dass dort gar kein Planet ist, sondern Tausende Steine, von denen der größte 20 km Durchmesser hat. Ihre Gesamtmasse ist kleiner als die von unserem Mond, das wäre also kein Planet geworden. Sie haben etwas Regel ähnliches, sie stoßen zwar gegeneinander, treten aber nie aus ihrem Bereich. Man könnte sagen der Asteroidengürtel Grenzt zwischen den Stein- und den Gasplaneten.

Kometen

Kometen sind von der Größe her Asteroiden ähnlich. Das sind die mit dem Schweif hinter sich. Sie bestehen aus kosmischem Eis und Partikeln, die vom Sonnenwind gelöst werden, wenn sie in die Heliosphäre eindringen und dann ihren Schweif hell aufleuchten. Dieser Schweif zeigt daher immer in die Richtung gegen die Sonne. Sie sind nicht aus dem Planetensystem, sondern werden von den schweren Körpern in der Milchstraße hin und her gezogen.

Fakten und Zahlen

Zurück zur Hauptseite        Gästebuch      Zurück zur 2. Lektion

zu7al@arcor.de