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Vortrag: Unser Sonnensystem – Hurtigruten Polarlicht + Sterne, GRP 103
Unser Sonnensystem
Das Sonnensystem besteht aus einem zentralen, selbstleuchtenden Stern, der Sonne. Sie
wird umkreist von insgesamt neun 1 wesentlich kleinere Planeten und unzähligen kleinen
Fels- und Eisbrocken, wie z.B. die Kometen und Asteroiden. Nur die Sonne leuchtet selbst,
alle Planeten und Kleinkörper reflektieren nur das Sonnenlicht, das sie empfangen.
Die Sonne (siehe dazu auch Script Unsere Sonne)
Die Sonne ist ein gewöhnlicher, recht kleiner Stern, wie es etwa 100 Milliarden allein in unserer
Galaxie, der Milchstrasse gibt. Sie beinhaltet 99,99 % der Gesamtmasse unseres Sonnensystems.
Die Energieerzeugung der Sonne entsteht durch Kernfusion, der Verschmelzung
von Wasserstoff zu Helium. Durch diese Kernverschmelzung entsteht ein Massenverlust
der pro Sekunde vier Millionen Tonnen beträgt! Strahlung gibt sie vorwiegend im sichtbaren
Licht ab, aber das gesamte elektromagnetische Spektrum ist vorhanden.
Die Sonne ist 150 Millionen km von der Erde entfernt und hat einen Durchmesser von 1,4
Mio. km (109 Erden müßte man aneinanderreihen, um den Durchmesser der Sonne zu erhalten).
Ihre Rotationsdauer beträgt am Äquator 25 Tage, die Rotation ist differentiell, d.h. an
den Polen langsamer als am Sonnenäquator (29 Tage). Das führt zu Verwicklungen in den
Magnetfeldlinien die vom Sonneninneren bis in die äußersten Schichten der Sonne ragen.
Wo sie die sichtbare „Oberfläche“ durchbrechen, beobachten wir Sonnenflecken
Schematischer Aufbau der Sonne
Im Sonnenkern findet die Fusion von Wasserstoff zu Helium, der „Motor der Sonne“ bei einer
Temperatur von ca. 15 Millionen Grad statt. In den Konvektionszonen wird die entstehende
Wärme und Strahlung zur Oberfläche transportiert, was tausende von Jahren dauert. Temperatur
dort: ca. 500.000 Grad Celsius. Die Photosphäre gibt das Licht und die Wärme an
den Weltraum ab. Sie ist für uns durch ein Teleskop mit Filtern sichtbar. Hier liegt die Temperatur
bei „nur“ noch etwa 6000 Grad Celsius. Dort sind auch die Sonnenflecken zu beobachten.
Die darüberliegende Chromosphäre erzeugt Protuberanzen, große Materialauswürfe,
die nur in Spezialteleskopen sichtbar sind. Die äußere Sonnenatmosphäre, die Korona,
wird durch bislang unverstandene Prozesse wieder auf 1 bis 2 Millionen Grad aufgeheizt. Wir
sehen sie nur bei einer totalen Sonnenfinsternis.
1 Lesen Sie dazu bitte den Abschnitt am Ende des Scriptes

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Beobachtbare Phänomene
Sonnenflecken: Dunkle, zentrale Region, die Umbra und die hellere, umgebende Region,
die Penumbra. Sonnenflecken sind Bereiche, in denen die Konvektionsströme, welche heißes
Material aus dem Sonneninnern bringen, durch Magnetismus gestört. Treten magnetische
Verwirbelungen durch die differentielle Rotation der Sonne auf, kommt es regelrecht
zur Bündelung von magnetischen Linien und zu Flußröhren, wo die Strömung besonders
stark stattfindet.
Grosse Sonnenfleckengruppe
in der
Photosphäre der
Sonne (Foto: W.
Paech)
Sonnenfleckenzyklus: Die Anzahl der Sonnenflecken variiert in einem Zyklus von grob und
hat während dieses Zyklus ein Maximum und ein Minimum. Es gibt im Laufe der Jahrhunderte
kräftigere und schwächere Maxima, z.B. das Maunder-Minimum in den Jahren 1645-1715,
wo die jährliche mittlere Durchschnittstemperatur deutlich abgefallen war.
Granulation: Unregelmäßige, körnige Struktur der Sonnenoberfläche. Eine Granule ist etwa
700 km groß, ihre Lebensdauer beträgt ca. 8 min. Die Granulen sind der Ausdruck für die
unter der Sonnenoberfläche stattfindenden Konvektion.
Mit 0,9 km/sec. brodelt das Gas nach
oben, kühlt sich wieder ab, gibt somit
Strahlung und Wärme an das Weltall
ab. Danach sinkt das Gas wieder
nach unten, macht Platz für neuere,
heiße Materie.
Granulation (links) in der Nähe eines
Sonnenflecks (Foto: Univ. Göttingen
– Vakuum Sonnenteleskop Teneriffa)

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Protuberanzen: Gaseruptionen am Sonnenrand. Sie können bis zu mehreren Millionen km
über die Sonnenoberfläche bei Geschwindigkeiten von 100 km/sec. aufsteigen. Meist treten
sie in Schleifen oder Bögen auf, es gibt allerdings auch Fälle, wo die Energie des Ausstoßes
so hoch ist, daß die Materie in den Weltraum hinausgeschleudert wird und nicht mehr zur
Sonnenoberfläche zurückkehrt.
Links: Protuberanzen am Sonnenrand die in Bögen den Magnetfeldlinien folgen (Sonnensonde
SOHO) und rechts: Die Sonnenkorona während der totalen Sonnenfinsternis 1999
(Rumänien, Foto: Paech)
Sonnenfinsternisse: Können partiell, ringförmig oder total sein, richtet sich nach der Überdeckung
durch den Mond. Nur bei totaler Sonnenfinsternis ist die Korona zu sehen, da die
helle Photosphäre dann vom Mond überdeckt ist. Bei einem Sonnenfleckenmaximum ist die
Korona fast kreisförmig, bei einem Minimum stark elliptisch.
Merkur
Merkur und Venus sind die sogenannten „inneren Planeten“, welche zwischen Sonne und
Erde kreisen, sie können nie am Nachthimmel beobachtet werden, sondern lediglich zur Zeit
ihrer größten Elongation (scheinbarer Winkelabstand zur Sonne) am Morgen- und Abendhimmel.
Sie zeigen folglich Phasen wie unser Mond. Merkur ist der sonnennächste Planet, er
umrundet die Sonne in 88 Tagen.
Die Elongation des Merkur beträgt nur 28°, da er
eine sehr enge Bahn um die Sonne beschreibt.
Er besitzt keine Atmosphäre, seine Oberfläche
ähnelt der des Mondes, vernarbt, zerklüftet und
mit Kratern übersät. Auf der Tagseite wird es
400 Grad heiß, die Nachtseite kühlt auf –100
Grad ab.
Daten zum Merkur
Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation (Merkurtag)
46 – 70 Millionen km,
88 Tage
4880 km
59 (Erden)Tage
Caloris Becken auf dem Merkur
(Mariner 10 – NASA)

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Venus
Venus ist der zweite innere Planet, ihre Umlaufzeit um die Sonne beträgt 225 Tage. Die O-
berfläche ist mit Teleskopen nicht beobachtbar, da sie von strukturlosen Wolken bedeckt
wird. Darunter ist es mehr als 500 Grad heiß, die Atmosphäre übt einen ungeheueren Druck
auf den Venusboden aus, Leben ist dort unmöglich.
Viele alte Vulkane und Lavaflüsse wurden mittels Radartechnik
von der Raumsonde „Magellan“ unter der Wolkendecke
aufgespürt. Die Venus ist Morgen- oder Abendstern,
sie hat eine größere Elongation als der Merkur, mit 48° ist
sie besser beobachtbar, auch ihre Phasen kann man dann
im Teleskop sehen.
Daten zur Venus
Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation (Venustag)
108 Millionen km
225 Tage
12 100 km
243 Tage (Tageslänge
grösser als das Venusjahr !!)
Die obere Venusatmosphäre im ultravioletten Licht (Foto: NASA)
Erde und Mond
Die Erde ist der dritte Planet von der Sonne
aus gezählt. Er ist der einzige Planet des Sonnensystems
der höheres Leben ermöglicht.
Die Erde aus der Sicht eines modernen Wettersatelliten
mit Blick auf den afrikanischen
Kontinent (Meteosat – ESA)
Daten zur Erde
Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation (Erdtag)
149-152 Millionen km
365,25 Tage
12 750 km
23 Std, 56 min
nicht 24 Std !!
Der Mond
Die Rotationsdauer des Mondes ist gleich seiner Umlaufdauer um die Erde, also 29 1/2 Tage,
man spricht von einer gebundenen Rotation. Da der Mond eine elliptische Umlaufbahn
beschreibt, also während seines Umlaufes unterschiedliche Geschwindigkeiten hat, sehen
wir mehr als 50 % seiner Oberfläche. Diese sogenannte Libration läßt uns 59 % der Oberfläche
beobachten.
Der Mond hat das 0,008fache der Erdmasse, er entfernt sich pro Jahr um 12,5 cm von der
Erde.

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Beobachtbare Phänomene
Die Mondphasen: Neumond, erstes Viertel,
Vollmond und letztes Viertel erklärt sich durch
die Stellung des Mondes zur Erde und zur
Sonne. Terminator (lat. Abgrenzung) nennt
man die Grenzlinie zwischen der beleuchteten
und der unbeleuchteten Mondoberfläche.
Das sogenannte aschgraue Mondlicht entsteht
durch die Rückstrahlung des Sonnenlichtes
in der Erdatmosphäre.
Der Mond hat keine Atmosphäre, deshalb gibt es auch keine Dämmerungszonen.
Maria: Dunkle, große Flecken, ausgedehnte Tiefebenen. Sie sehen wie Meere aus und wurden
deshalb von Galileo so bezeichnet. Die Gebiete heißen Oceanus, Sinus (Bucht), Lacus
(See) oder Palus (Sumpf). Terrae: Hochländer mit zerklüfteten Landschaften und Bergen.
Krater: Hauptsächlich Meteoriteneinschläge und nur wenige erloschene Vulkane. Viele Kraterwälle
sind recht flach, ihre Wände sind nicht sehr hoch. Sie erscheinen nur deshalb so,
weil der Schattenwurf durch das Sonnenlicht sehr schräg verläuft.
Mondmaria und Krater in einer Aufnahme des 2.2m Teleskops auf dem Calar Alto (MPI)
Strahlensysteme: Verstreuter Staub, welcher bei einem Einschlag eines Meteoriten aus
dem entstehenden Krater herausgeschleudert wurde. Die Zentralberge der Krater entstanden
durch den Rückstoß des Mondbodens bei Meteoriteneinschlägen.
Daten zum Mond
Abstand zur Erde
Umlauf um die Erde
Äquatordurchmesser
Rotation (Mondtag)
350 000 – 406 000 km
29Tage
3500 km
27.5 Tage

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Mars
Mars ist der erste äußere Planet mit einer Umlaufzeit von 688 Tagen um die Sonne. Seine
rote Farbe verdankt er seinem eisenhaltigen Gestein (Rost!). Mars hat eine sehr dünne Atmosphäre
(CO 2 ), die Fluchtgeschwindigkeit beträgt 5 km/sec, gerade genug, um ein paar
wenige Wolken zu erhalten. Wolken und Staubstürme sind im großen Teleskop zu beobachten.
Mars hat eine recht exzentrische Umlaufbahn, was zu starken Klimaränderungen führt.
Pole und Permafrostboden: Mars besitzt vereiste Polkappen aus Wassereis und gefrorenem
Kohlendioxyd. Im Lauf eines Marsjahres wachsen oder vermindern sich diese Eiskappen.
Im Marssommer entweicht das Kohlendioxid in die Atmosphäre, die Eiskappe verringert
sich. Im Permafrostboden, welchen man auf einen Kilometer Dicke schätzt, sollen sich e-
norme Wasserreservoire befinden. Würden sie schmelzen, wäre der Mars mit einem Ozean
bedeckt, welcher bis zu 100 m tief wäre.
Dunkle Zonen mit braun-grünen Details: Es handelt sich um Hochländer, Tiefebenen, die
von Schiaparelli eingeführten "canali", fälschlicherweise als Kanäle übersetzt, existieren nicht
(sie waren eine optische Täuschung). Auf dem Mars gibt es ausgedehnte Tiefebenen, Krater
und Vulkane. Der größte Vulkan im Sonnensystem, der Olympus Mons, hat eine Höhe von
26 km.
Rechts: Der Marsvulkan Olympus Mons (Basis-
Links: Marskanäle nach P. Lowell und
durchmesser. 600km, NASA)
Die Marsoberfläche (Foto: Viking II / Nasa)

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Die Suche nach Leben auf Mars: Seit 1963 wird der Mars systematisch mit Raumsonden
erforscht. Die Landungen der Viking und Pathfinder-Sonden haben Bilder von der Oberfläche
geliefert, die an irdische Wüsten erinnern. Leben wurde in dieser dünnen Kohlendioxid-
Atmosphäre bei Temperaturen von – 50 bis + 10 Grad Celsius allerdings noch nicht gefunden.
Dennoch ist es möglich, dass an Orten, wo z.B. vor Jahrmillionen Wasser geflossen ist,
noch Leben oder die Überreste davon entdeckt werden können.
Leider gab es im Jahr 1999 zwei Rückschläge für die Marsforschung. Der Verlust des Climate
Orbiters und des Polar Landers waren „verheerend“ für die Marsforschung und für das
Ansehen der NASA und der Raumfahrttechnik allgemein. Es hat sich erwiesen, dass die
Technik keineswegs routiniert im Griff der Wissenschaftler ist. Ein Flug zu fremden Planeten,
erst recht eine Landung auf deren Oberfläche, ist noch immer ein sehr teures, riskantes
Unternehmen, vergleichbar mit den Fahrten der großen Entdecker über die Ozeane vor einigen
hundert Jahren.
Das Interesse der ständig anwachsenden Bevölkerungszahl auf der Erde an unserem nächsten
Nachbar im All ist nur verständlich, bedenkt man die Möglichkeiten die der Mars bietet.
Er könnte als Rohstoffquelle dienen und wird vielleicht einmal der erste Außenposten einer
überbevölkerten Erde sein. Die unbemannten Forschungsmissionen der nächsten Jahrzente
könnten ein erster Schritt sein um dieses noch utopische Ziel zu erreichen. Erst Recht gilt
das für eine eventuelle bemannte Marsmission. Die erste Landung von Menschen auf dem
Mars ist vorsichtig für das Jahr 2019 avisiert, genau 50 Jahre nach der Landung auf dem
Mond.
Daten zum Mars
Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation (Marstag)
206 – 250 Millionen km
688 Tage
6 800 km
24 h und 35 min
Der Asteroidengürtel, Kleinplaneten, Planetoiden, Asteroiden
Zwischen den Umlaufbahnen des Mars und Jupiter liegt der Asteroidengürtel, er besteht aus
unzähligen kleineren Gesteinsbrocken (mehrere hundertausend, der größte hat einen Durchmesser
von ca. 1.000 km) und Staub. Von allen bekannten Asteroiden kann man einzig die
Vesta mit dem bloßen Auge erkennen. Sie ist dann allerdings ein winziges Pünktchen, nicht
zu unterscheiden von den sie umgebenden Sternen.
Mehrere Asteroiden wurden von Raumsonden
mittlerweile fotografiert und untersucht.
Es sind sehr unregelmäßig
geformte Felsbrocken mit vielen Kratern.
Es gibt eine Organisation namens
Spacewatch, welche sich um die Erfassung
der vielen einzelnen kleineren
Planeten und dunklen Körper in unserem
Sonnensystem beschäftigt, um
eventuelle Kollisionen mit der Erde vorhersagen
zu können.
Der Planetoid Idas mit seinem Mond
Daktyl (Foto: Raumsonde Galileo – Nasa)

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Jupiter
Jupiter ist der größte Planet unseres Sonnensystems, er beinhaltet ca. 1/1.000 der Sonnenmasse.
Für eine Umrundung der Sonne benötigt er 11.9 Jahre, seine Rotation beträgt knapp
10 Stunden im Äquatorbereich (Jupitertag).
Der Riesenplanet Jupiter mit
Schattenwurf eines Mondes,
Aufnahme der Raumsonde
Galileo – NASA)
Da Jupiter mehr oder weniger nur eine Gaskugel ist, rotiert der Planet – ähnlich wie die Sonne
– differenziell. Die Rotationszeit an den Polen beträgt deshalb etwa 18 Stunden.
Die Oberfläche des Jupiter (sofern er eine hat), kann nicht beobachtet werden. Eine dicke
Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium bildet bizarre Wolkenformationen.
Beobachtbare Phänomene
Der Große Rote Fleck (GRF): Er befindet sich auf der Südhalbkugel des Jupiter und hat die
Ausmaße von 30.000 x 14.000 km. Man glaubt im GRF einen permanent tobenden Hurrikan
mit Windgeschwindigkeiten bis zu 1.000km/h zu sehen, welcher durch Konvektion aus dem
Innern des Jupiter gespeist wird.
Wolkenbänder: Man unterteilt sie in mehrere (bis zu 18) Formationsbänder je nach Lage
von der nördlichen Polarregion bis zur südlichen Polarregion. Die zwei wichtigsten Hauptbänder
(NÄB, SÄB) befinden sich oberhalb und unterhalb des Äquators. NÄB zeigt faszinierende
Einzelheiten und ist dominierend. Das SÄB ist dagegen viel veränderlicher, es kann
ganz undeutlich und verschwommen werden.
Daten zum Jupiter
Mittlerer Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation (Jupitertag)
780 Mio km
11.9 Jahre
143 000 km
knapp 10 Stunden, differenziell

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Die vier galileischen Monde des Jupiter
Das Bild zeigt einen Größenvergleich
der vier Galileischen
Monde zum Jupiter
(Fotomontage: NASA)
Bereits im Fernglas sind Io, Europa, Ganymed und Callisto zu beobachten. Ihre Umlaufbahnen
um Jupiter verläuft in der Äquatorebene des Planeten, so dass Bedeckung und Schattenwurf
zu beobachten ist. Jupiter hat mindestens 63 Monde.
Einige Forschungsergebnisse zu den Hauptmonden aus Sicht von Raumsonden
Seit einigen Jahren richtet sich das Hauptaugenmerk der Forscher auf die vier großen Jupitermonde.
Viele unbeantwortete Fragen, viele unverstandene Erscheinungen vor allem hinsichtlich
der Oberflächen der vier großen Monde, gab es nach dem Vorbeiflug der Voyager-
Sonden in den achtziger Jahren zu untersuchen. Daher wurde die GALILEO-Sonde der Nasa
entwickelt, sie umkreist seit 1995 den Jupiter und untersucht die Monde. Erst 1999 zeichnet
sich ein Bild ab, das es ermöglicht, alle sonderbaren Erscheinungen und Landschaftsformen
auf den Jupitermonden zu erklären. Der Schlüssel zu den Rätseln sind die Wechselwirkungen
der Gravitation und der Magnetfelder unter den Monden und zwischen ihnen und
Jupiter. Je näher ein Mond dem Jupiter ist, desto stärker sind die dadurch ausgelösten Effekte.
Callisto, der äußerste Galileiische Mond
Callisto ist eine Gesteinskugel mit einem Mantel aus Eis. Wahrscheinlich erkaltet bis in den
Kern. Denn durch nichts wird sein Inneres noch erhitzt. Auf der dunklen, von Staub bedeckten
Oberfläche sieht man weißes Eis hervortreten, wo Meteoriten einschlagen. Der Staub
wurde im Laufe von Jahrmillionen in der Jupiterumgebung verteilt. Hauptsächlich durch Zusammenstöße
zwischen kleinen Monden, durch Ios Vulkane und durch Kometen. Er hat sich
auf den Mondoberflächen niedergeschlagen. Je länger die Oberfläche sich nicht verändert
hat, desto dunkler ist sie also durch den Staub. Callisto hat die dunkelste Oberfläche unter
den vier großen Jupitermonden. Eventuell ist unter der obersten, festen, staubbedeckten
Eisschicht noch eine dünne Wasser- oder „Schneematschlage“ zu finden. Von einem "wahrscheinlichen
Ozean" zu sprechen ist vielleicht übertrieben. Die Ursache einer solchen eventuell
nicht völlig gefrorenen Schicht zwischen Gestein und Eismantel wird weiter unten beschrieben.
Ganymed, dritter Mond
Ganymed ist - ebenso wie Callisto - eine Gesteinskugel mit einem Mantel aus Eis. Doch auf
Ganymed wirken die Gravitationskräfte des Jupiter und der anderen Monde stärker. Dadurch
entstehen "Gezeiten" wie auf der Erde (Ebbe und Flut), die den Mond und vor allem seinen

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hunderte km dicken Eismantel, der um die Gesteinskugel liegt, in die Länge zieht, wie Knetmasse
verformt. So entsteht Reibungswärme, dadurch könnte die Eisschicht an der Grenze
zwischen Gestein und Eis geschmolzen sein. Ob es sich um eine Art "Schneematsch" handelt
oder ob die Wärmezufuhr gar ausreicht, um einen Ozean aus flüssigem Wasser entstehen
zu lassen, ist die Frage, welche im Jahr 2000 durch mehrere Vorbeiflüge der Galileo-
Sonde beantwortet werden soll.
Europa, zweitnächster Mond zu Jupiter
Europa ist der sicherste Kandidat für einen richtigen Ozean unter einer hundert Kilometer
dicken Eisschicht. Vor allem aufgrund der nachfolgenden Indizien gilt ein Ozean unter der
Eisdecke von Europa als nahezu 100% sicher:
Oberflächenstrukturen : Europa´s Eismantel ist nicht so stark von dunklem Staub bedeckt
wie bei Ganymed und Callisto, die Oberfläche ist also jünger. Darauf deuten auch Kraterzählungen.
Europa erscheint merkwürdig frisch und hell, die Oberfläche scheint in langsamer,
stetiger Veränderung begriffen.
Schon bei den ersten nahen Passagen von Galileo wurde auf hochaufgelöste Aufnahmen
der merkwürdigen Rillen im Eispanzer gemacht. Die Überraschung war groß, als man Bilder
erhielt, wie sie ein Flugzeug über den gefrorenen Treibeisfeldern an den Erdpolen machen
könnte. Man sah eindeutig Eisschollen, Eisberge sowie gebrochene verschobene und
dann wieder zusammen gefrorene Eisflächen.
Risse und Wellen im Eispanzer des Jupitermondes
Europa (Foto: Raumsonde Galileo
– NASA)
Mögliche Erklärung: Durch die Nähe zu
Jupiter und Io wirken deren Gezeitenkräfte
sehr stark auf Europa. Mittlerweile glaubt
man, daß die Risse in der Eiskruste durch
Gezeiten im Ozean unter dem Eis verursacht
werden. Wellenberge von 50 – 100m
Höhe wölben und brechen die darüberliegende
Kruste in immer wiederkehrenden
Intervallen, was zu den gefundenen Bruchmustern
passen würde.
Magnetfeld: Erst im Januar 2000 wurden die letzten Magnetfeldmessungen gemacht. Zusammen
mit früheren Messungen läßt sich ein Magnetfeld feststellen, das am Äquator seine
Pole hat. Diese ändern sich immer wieder. Die gemessenen Stärken lassen sich nur durch
einen Dynamoeffekt mit einem Ozean aus flüssigem, elektrisch leitendem Salzwasser zwischen
dem Gesteinskern und einer 100km dicken Eisschicht erklären. Die Vermutung, daß
sich in diesem Ozean auf Europa Leben gebildet haben könnte, wird derzeit weiter gestärkt.
Der Fund von Bakterien in einem ewig dunklen See viele Kilometer unter dem Eis der Antarktis
der Erde beweist, daß auch unter den Bedingungen, die auf Europa herrschen, primitives
Leben existieren könnte.

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Io, der innerste Mond
Io, der „Pizzamond“ (Aufnahme Foto: Galileo
– NASA)
Io ist der wohl farbenprächtigste Körper
im Sonnensystem. Und der vulkanisch
aktivste. Io wird von Jupiter, Europa und
Ganymed´s Anziehung dermaßen „durchgeknetet“,
dass sein Inneres bis auf eine
dünne Kruste glutflüssig ist. Wo diese
dünne Kruste aufbricht, tritt ungewöhnlich
heiße Lava hervor. Etliche Vulkane
schleudern ihr Material bis zu 400 km
hoch. Veröffentlichungen der NASA von
Januar 2000 zeigen ein weiteres Phänomen:
eine Art "Polarlichter", die in verschiedenen
Farben den gesamten Mond
umgeben. An den Polen scheinen sie rot,
um den Äquator intensiv blau und grün.
Die Lichteffekte sind auf die Wechselwirkungen in den Magnetfeldern die sich zwischen Io
und Jupiter aufbauen, zurückzuführen. Ebenso spielen die geladenen Teilchen aus den Vulkanausbrüchen
eine Rolle.
Saturn
Der Saturn hat annähernd die Größe Jupiters, seine Umlaufzeit um die Sonne beträgt 29,5
Jahre. Seine Rotation beträgt 10 Stunden (Saturntag).
Der Ringplanet Saturn, Aufnahme des Hubble Space Teleskopes (NASA)

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Oberfläche: Saturn ist ein Gasriese wie Jupiter, aber doppelt so weit von der Sonne entfernt.
Deshalb sind in den Wolkenformationen die Strukturen weißlich, verwaschen, nicht so
gut strukturiert wie die Wolkenformationen auf Jupiter. Für Amateure mit größeren Teleskopen
untergliedert sich die Saturnatmosphäre in helle Zonen, dunkle Bänder parallel zur Ä-
quatorrichtung. Am Äquator sieht man ein helles Band. Daran schließen sich nach oben wie
nach unten dunkle Bänder. Die Pole sind dunkel bis grau. Da die Saturnatmosphäre keine
oder nur selten Flecken zeigt, ist die Rotationsdauer schlecht messbar.
Saturnringe: Erst im 17. Jhd. von Christian Huygens wurde die tatsächliche Natur des "dreifachen
Planeten" erkannt. Die Ringe schweben "frei" in der Äquatorebene des Saturns. Ä-
quator und Ringe sind um 27° gegen die Bahnebene geneigt. Das führt während der 29-
jährigen Umlaufbahn zur unterschiedlichen Perspektive auf die Ringe. Mal sind sie stark geöffnet,
mal schaut man direkt auf die Ringkante.
Cassini-Teilung: 1675 entdeckt Cassini die Teilung der Ringe. Insgesamt enthalten die Ringe
Tausende von Einzelringen (wie die Rillen einer Schallplatte), selbst die Cassini-Lücke besteht
aus Ringsegmenten.
Saturnmonde: Von den derzeit 60 Monden des Saturn können die Monde Tethys, Dione,
Rhea, Japetus und Titan im Amateurteleskop beobachtet werden. Daten dafür gibt es in jedem
astronomischen Jahrbuch, bzw. jeder entsprechenden Planetariumssoftware.
Titan ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer dichten, von Wolken verhangenen
Atmosphäre, die den Blick auf die Oberfläche versperrt. Es werden Seen oder Meere von
unbekannter chemischer (aber wahrscheinlich hochgiftiger) Zusammensetzung erwartet.
Klarheit bringt die Cassini-Sonde, eine mehrere Tonnen schwere Raumsonde, so groß wie
ein Bus, die 2004 an Saturn eintrifft.
Daten zum Saturn
Mittlerer Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation
1.400 Milliarden km
29.5 Jahre
120 000 km
knapp 10 Stunden, differenziell
Uranus
Uranus ist ebenfalls ein Gasriese aus Wasserstoff, Helium
und Methan 27 Monde umkreisen Uranus. Auch Uranus hat
– ähnlich dem Saturn – ein allerdings schwach ausgeprägtes
Ringsystem, welches von der Erde aus aber nicht beobachtbar
ist. Uranus ist im Gegensatz zu Jupiter und Saturn
in den oberen Gasschichten völlig strukturlos.
Daten zum Uranus
Mittlerer Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation
2.85 Milliarden km
84 Jahre
51 000 km
15.6 Stunden
Uranus und seine 5 grossen Monde. Fotomontage Voyager
II (NASA)

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Neptun
Neptun ist ein Zwillingsbruder des Uranus,
jedoch blau gefärbt von Methangasen. Er
wird von 13 Monden umkreist. Der interessanteste
ist Triton, da er eine Art „Eisvuklanismus“
bei Temperaturen um –200 Grad
aufweist. So ähnlich wie Triton dürfte auch
der etwa gleich große Pluto aussehen. Auch
Neptung wird von einem schwach ausgeprägtem
Ringsystem umgeben.
Daten zum Neptun
Mittlerer Abstand zur Sonne 4.5 Milliarden km
Umlauf um die Sonne 164.8 Jahre
Äquatordurchmesser 50 000 km
Eigenrotation
18.4 Stunden
Neptun, Aufnahme von Voyager II - Foto: NASA
Pluto
Pluto ist der letzte Planet 2 unseres Sonnensystems mit einer Umlaufzeit von 248 Jahre. O-
berflächendetails sind nicht zu beobachten, allerdings ist es reizvoll auf Fotografien die
schwach scheibchenförmige Struktur unter den punktförmigen Sternen sichtbar zu machen.
Fotografisch können über mehrere Tage die Bahnbewegungen verfolgt werden. Im Jahr
2006 wurde eine Raumflugmission – New Horizon - gestartet, die Reisezeit wird knapp 10
Jahre betragen!
Erst vor einigen Jahren wurde ein Mond des Pluto
entdeckt. Die Astronomen nannten ihn Charon. Heute
kennt man 3 Monde
Abstand zur Sonne
Umlauf um die Sonne
Äquatordurchmesser
Eigenrotation
4.3 (min) bis 7.4 Milliarden km
247.7 Jahre
2300 km
6.4 Tage
Pluto hat eine sehr starke elliptische Bahn um die Sonne, die ihn während des Sonnenumlaufes
näher an die Sonne bringt als Neptun. So wird er zeitweise zum 8. Planeten.
Kometen
Ein Komet besteht aus Kern, Koma und Schweif, welcher immer von der Sonne wegzeigt.
Der Kern ist ein Eisbrocken von 1 – 50 km Durchmesser, mit Staub und Felsen verdreckt,
der von ganz weit draußen kommt. Sobald er sich der Sonne nähert, verdampft das Eis und
reißt Staub mit sich. So entsteht die Koma. Sie wird vom Sonnenwind nach hinten getrieben,
2 Lesen Sie zum Pluto bitte den Abschnitt am Ende des Scriptes

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Der Schweif bildet sich. Er unterteilt sich in Staub- und Gasschweife. Der Staubschweif
leuchtet durch Reflektion des Sonnenlichtes, die Gasschweife hingegen werden durch die
Sonnenenergie zum Eigenleuchten (Resonanzleuchten) gebracht.
Als Herkunftsort aller Kometen gilt die sogenannte
Oortsche Wolke in ca 1/2 bis 2 Lichtjahren
Entfernung. Man kann sie sich als eine
kugelförmige Schale vorstellen, die weit außerhalb
um die Sonne kreist. Nach modernen
Vorstellungen soll sie mehrere 100 Millionen
„Rohkometen“ enthalten.
Der Komet Hyakutake (Foto: W.Paech)
Zur Entstehung unseres Sonnensystems
Zur Entstehung des Sonnensystems gab und gibt es verschiedene Theorien. Die im Moment
modernste erklärt sich aus Gesetzmäßigkeiten, die wir heute im Sonnensystem beobachten:
• Die fast kreisförmigen Bahnen der Planeten liegen alle annähernd in einer Ebene.
• Die meisten Planeten und Monde haben gleichen Umlaufsinn, der mit der Rotation der
Sonne übereinstimmt.
• Die Sonne vereinigt fast die gesamte Masse des Sonnensystems, auf alle anderen Körper
des Sonnensystems entfallen nur 1/750 der Gesamtmasse.
• Die Sonne besitzt nur 2% des Drehimpulses des Systems, 98% des Drehimpulses entfallen
auf die Umlaufbahnen der Planeten um die Sonne.
• Planeten mit großen Massen und geringen Dichten bewegen sich im äußeren Bereich
des Sonnensystems (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun). Kleine Planeten mit großen
Dichten befinden sich im inneren Bereich (Merkur, Venus, Erde und Mars).
Moderne Vorstellung zur Entstehung:
‣ Eine interstellare Gas- und Staubwolke beginnt durch einen äußeren Einfluss (z.B.
Schockwelle einer Supernova) zu kontrahieren. Bildung eines Protosternes im Kern der
Wolke, der beginnt zu rotieren. Je stärker die Kontraktion unter dem Einfluss der
Schwerkraft, desto schneller die Rotation (Pirouette einer Eisläuferin, die je nachdem ob
Arme ausgestreckt oder angewinkelt langsam oder schnell rotiert).

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‣ Abgabe von Materie durch die Rotation in eine scheibenförmige Anordnung um die Ursonne.
Magnetfelder übertragen den Drehimpuls auf die Scheibe (solche Protosterne
kann man heute beobachten).
‣ Dichteschwankungen in der Scheibe und chemische Reaktionen lassen Protoplaneten
kondensieren. Langsame Entstehung fester, sich immer weiter vergrößernder Partikel
(Planetesimale). Unterschiedliche chemische Zusammensetzung und Dichte der Kondensationsprodukte
in Abhängigkeit der Sonnenentfernung.
Die Abbildung zeigt die Reihenfolge und die maßstäblichen Größenverhältnisse zwischen
der Sonne und den Planeten (nicht die maßstäblichen Abstände)
‣ Kollisionen und Verschmelzungen benachbarter Partikel (Akkredition) bilden langsam
größere Körper. Sie bilden eigene Gravitationsfelder.
‣ Die Gravitation der größten Brocken zieht immer mehr Materie an. Aufschlag von kleineren
Brocken auf den größeren und Verschmelzung mit diesen.
‣ Irgendwann ist die Dichte im Sonnenkern so hoch, dass dort die Kernprozesse einsetzen.
Der entstehende Sonnenwind „bläst“ die Reste des solaren Urnebels nach außen.
PLANETEN
Sonnenferne Planeten konnten wegen ihrer großen Masse viel Wasserstoff und Helium des
solaren Urnebels an sich binden. Sonnenahe Planeten konnten wegen ihrer geringen Masse
diese Urmaterie nicht binden. Die heutige Atmosphäre der Erde stammt nicht aus dem solaren
Urnebel, sondern ist ein Produkt aus Entgasung der Erdrinde und durch Vulkanausbrüche.
Kleine Planeten wie der Merkur können durch zu geringe Gravitation die entstehende
Atmosphäre nicht binden.
MONDE
Viele kleine Monde sind wahrscheinlich eingefangene Planesimale. Die größeren (Jupiter)
haben wahrscheinlich eine ähnliche Entstehung wie die inneren Planeten.

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PLANETOIDEN
Planetesimale, deren Wachstum durch die Gravitation des Jupiters verhindert wurde.
KOMETEN
Planetesimale in den äußeren Bereichen des Sonnensystems, aus denen sich keine größeren
planetaren Körper bilden konnten. Man vermutet, dass sie aus ziemlich unveränderter
Urmaterie des solaren Nebels bestehen.
Die Titius - Bode Reihe
Die Titius – Bodesche Reihe ist eine einfache numerische Beziehung, mit der sich näherungsweise
die Abstände der Planeten von der Sonne berechnen lassen. Sie stammt von
Daniel Titius (1729 – 1796) und wurde 1772 von Johan Elert Bode publiziert. Zur damaligen
Zeit galt sie nur bis zum Saturn, Uranus wurde erst 1781, Neptun kurze Zeit später und Pluto
erst 1931 entdeckt.
Bode nahm eine Zahlenreihe von 0, 3, 6, 12, 24, 48 96, 192 ... und addierte zu jeder Zahl
den Wert von 4.
So ergibt sich:
4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, 196 usw. Setzt man den dritten Planeten, die Erde – zu 10 und gibt
die Entfernung zur Sonne in astronomischen Einheiten (Erde = 1 AE = 149 597 870 Kilometer),
so ergibt sich folgende Tabelle:
PLANET
berechnete Entfernung
in AE
gemessene Entfernung
in AE
Merkur 0.4 0.39
Venus 0.7 0.72
Erde 1.0 1.00
Mars 1.6 1.92
Planetoiden 2.8 2.90
Jupiter 5.2 5.20
Saturn 10.0 9.54
Uranus 19.6 19.2
Neptun 38.8 30.1
Pluto 77.2 39.5
Zur Zeit der Publikation war die die Reihe bei 2.8 offen, dort befand sich kein Planet. Gezielte
Beobachtungen brachten 1801 den Erfolg, dort wurde der erste Planetoid – die Vesta –
entdeckt. Auch der 1781 entdeckte Uranus fügt sich in diese Reihe.
Neptun passt schon kaum noch und Pluto fällt völlig heraus, dies zeigt auch schon seine
extrem exzentrische Umlaufbahn um die Sonne.
Ob die Titius – Bode Reihe Zufall ist, oder einen physikalischen Hintergrund zur Zeit der Entstehung
des Sonnensystems hat, ist ungeklärt. Allerdings fügen sich auch viele der großen
Monde von Jupiter, Saturn und Uranus in diese Reihe.

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Mini- und Maximal Temperaturen und Atmosphären der Objekte des Sonnensystems
Objekt
Temperatur, min. Temperatur, max Atmosphäre
[ Grad Celsius ] [ Grad Celsius ]
SONNE + 5.500 + 15 x 10 6 Wasserstoff, Helium
Merkur - 180 + 425 --- (Natrium)
Venus + 460 + 460 Kohlendioxid
Erde - 90 + 58 Sauerstoff, Stickstoff
Mond - 173 + 127 ---
Mars -145 + 20 Kohlendioxid
Jupiter - 180 + 20 000* Wasserstoff, Helium
(Methan, Ammoniak)
Saturn - 200 + 12 000* Wasserstoff, Helium
Uranus - 210 + 6 000* Wasserstoff, Helium
Neptun - 210 + 6 000* Wasserstoff, Helium
Pluto -228 -210 ? ? ? (Methan)
* dies sind aus Strahlungsmessungen geschätzte Temperaturen im Kernbereich der Gasplaneten.
Der absoluter Nullpunkt des Weltalls liegt bei –273 Grad Celsius
Masstäbliches Modell des Sonnensystems
Objekt
Durchmesser
[mm]
Vergleich
Abstand zur Sonne
[in Meter]
SONNE 300 Fußball ---
Merkur 1 Stecknadelkopf 12
Venus 2.5 Pfefferkorn 23
Erde 3 Pfefferkorn 32
Mars 1.5 gr. Stecknadelkopf 49
Jupiter 30 Tischtennisball 167
Saturn 26 Tischtennisball 300
Uranus 10 Murmel 600
Neptun 10 Murmel 900
Pluto 1 Stecknadelkopf 1 300
Alpha Centauri 300 Fußball 1. 630 000 (1.630 km)
Alpha Centauri ist der unserer Sonne nächstgelegene Fixstern in einer Entfernung von 4.2
Lichtjahren. In unserem Modell wäre der Stern ebenfalls Fußballgroß und stände in etwa 1.6
Millionen Kilometer! 1 Lichtjahr entspricht der Strecke in Kilometern, die das Licht bei 300
000 km/s in einem Jahr zurücklegt.
300 000 km x 60 x 60 x 24 x 365 = 9 480 000 000 000 km = 9.5 Billionen Kilometer oder
9.5 x 10 12 Kilometer.

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Neues zum Pluto.
Der 24. August 2006 war ein „schwarzer Tag“ für den Planeten Pluto. An diesem Tag entzog
die Internationale Astronomische Union (IAU = internationales Gremium, welches u.a. für
Namensgebung astronomischer Objekte zuständig ist) dem Pluto den Begriff Planet und
ordnete Pluto den Oberbegriff Zwergplanet zu. Übrigens auch ein schwarzer Tag für die Leitenden
der Raummission New Horizon, die fortan keine Planetenmission, sondern „nur noch“
eine Zwergplanetenmission leiten.
Der Grund dafür war der folgende: In den Jahren vor 2006 wurden im äußeren Sonnensystem
mehrere Plutogroße Objekte entdeckt, von denen einer sogar größer im Durchmesser
als der Pluto ist. Inzwischen wurden einige mehr entdeckt. Diese Region des Sonnensystems
nennt man übrigens nun den Kuiper Gürtel.
Da mit zunehmender Instrumententechnik zu erwarten ist, dass in den kommenden Jahren
weitere dieser Körper entdeckt werden und man vermeiden will, dass das Sonnensystem
dann aus 20 oder 30 Planeten besteht, wurde die Namensbezeichnung Planet neu definiert.
Wer möchte kann hier
http://de.wikipedia.org/wiki/Zwergplanet
mehr darüber lesen.
© 2009 Wolfgang Paech
Surftipps:
http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnensystem
und von dort aus weiter zu den einzelnen Planeten