Spektralatlas für Astroamateure - UrsusMajor

Spektralatlas für Astroamateure 117
25 Reflexionsspektren im Sonnensystem
25.1 Einführung Überblick
Die Objekte unseres Sonnensystems sind bekanntermassen nicht selbstleuchtend, sondern
nur dank reflektiertem Sonnenlicht überhaupt sichtbar. Deshalb enthalten diese Spektren,
mit Ausnahme der Kometen, auch immer die Absorptionslinien des Sonnenlichts. Der Kontinuumsverlauf
des Spektralprofils wird hingegen überprägt, da bestimmte Moleküle, z.B.
CH4 (Methan) in den Atmosphären der grossen Gasplaneten das Licht bei bestimmten Wellenlängen
unterschiedlich stark absorbieren, resp. reflektieren. Die Planetenspektren sind
hier, entsprechend ihren Merkmalen, auf zwei Tafeln verteilt, immer verglichen mit dem
Kontinuumsverlauf des Sonnenlichtes. Sämtliche Profile wurden auf denselben Kontinuums
abschnitt normiert [31]. Sämtliche Objekte standen bei der Aufnahme ca. 30 – 40° über
dem Horizont.
Tafel 90: Reflexionsspektren von Mars und Venus
Die extrem dichte Atmosphäre der Venus erzeugt auf ihrer Oberfläche einen Druck von ca.
90 bar, d.h. ca. 90x so hoch wie auf der Erde. Sie besteht zu ca. 96% aus Kohlendioxid
(CO2). Die restlichen Anteile sind hauptsächlich Stickstoff (N2), Wasserdampf (H2O), und
Schwefelverbindungen in der Form von Schwefeldioxid (SO2) und Schwefelsäure (H2SO4).
Die extrem dünne Atmosphäre des Mars besteht, ähnlich wie bei der Venus, zu ca. 96% aus
CO2, hier jedoch bei einem Oberflächendruck von gerade mal 0.006 bar, d.h. weniger als
1% des Wertes auf der Erdoberfläche. Hier dürfte vor allem die Gesteinsoberfläche des
Planeten das Reflexionsverhalten bestimmen.
Im dargestellten Spektralbereich und bei dieser mässigen Auflösung sind weder bei Venus
noch bei Mars deutliche Abweichungen vom Profiverlauf des Sonnenlichts erkennbar. Experten
können hier jedoch in hochaufgelösten Spektren spezifische Details erkennen und
auswerten.
Tafel 91: Reflexionsspektren von Jupiter und Saturn
Die äussere Atmosphäre Jupiters besteht zu ca. 89% aus Wasserstoff und10% Helium, der
Rest überwiegend aus Methan und Ammoniak.
Saturns äussere Atmosphäre ist leicht anders zusammengesetzt. Sie enthält etwa 93 %
Wasserstoff und nur knapp 7% Helium. Ferner kommen Spuren von Methan, Ammoniak und
anderen Gasen vor.
Gut zu sehen sind hier, konzentriert im nahen Infrarotbereich, die sehr breiten Methan-
(CH4) und Ammoniak- (NH3) Absorptionslücken im Spektralprofil. In diesem Wellenlängenbereich
sind die Intensitätsdifferenzen am deutlichsten in den Zonen λλ 6200 und 7300
sichtbar.
Tafel 94: Spektralprofil des Kometen C/2009 P1 Garradd
Wie die übrigen Objekte des Sonnensystems reflektieren auch Kometen das Sonnenlicht.
Auf ihrer Bahn in das innere Sonnensystem verdampft zunehmend Kernmaterial, welches in
die Koma, und anschliessend in einen getrennten Plasma- und Staubschweif, abströmt. Das
Koma- und Plasma Material besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffverbindungen, welche
permanent mit geladenen Teilchen des Sonnenwindes (vor allem Protonen und Heliumkernen)
beschossen und dadurch angeregt werden. So wird das reflektierte Sonnenspektrum
mehr oder weniger stark mit molekularen Emissionsbanden überprägt. Die auffälligsten
Merkmale sind die C2 Swan Bänder, vor allem die Band Heads bei λλλ 5165, 5636 und
4737 (siehe dazu Kap. 28.2 und den Kommentar zu Tafel 110). Weitere, häufig auftretende
Emissionen sind CN (Cyan) bei λλ 4380 und 3880, NH2 (Amidogen Radikal), sowie C3 bei