Das Sonnensystem

Die Sonne

Die Sonne ist das Zentrum unseres Sonnensystems und der Ausgangspunkt des Planetenwegs.

Sie vereint über 99% der Masse des Sonnensystems und lässt mit dieser gewaltigen Schwerkraft alle Planeten, Asteroiden und Kometen um sich kreisen. Im Vergleich mit der Erde ist die Sonne 333’000 mal schwerer und sie hat den 109-fach grösseren Durchmesser. Die Sonne ist im Mittel 149,6 Millionen Kilometer von der Erde entfernt. Ihr Licht benötigt für diese Strecke 8 Minuten und 19 Sekunden.

Die Sonne besteht aus Plasma, also ionisiertem Gas. Sie leuchtet seit 4,6 Milliarden Jahren. Ihre Energie bezieht sie aus einem Kernfusionsprozess im Zentrum, wo sie Wasserstoff in Helium umwandelt. Dort herrschen Temperaturen von 15 Millionen Grad Celsius.

Auf ihrer Oberfläche hingegen ist die Sonne nur noch 5’500°C heiss. Von der Erde aus können wir die Sonnenoberfläche als weisse Kugel sehen. Mit Teleskopen und speziellen Filtern lassen sich Phänomene wie dunkle Flecken beobachten, die manchmal in Erscheinung treten. Diese sogenannten Sonnenflecken sind um ca. 1’000°C kühlere Regionen auf der Sonnenoberfläche und leuchten deshalb weniger hell.

Von der Sonnenoberfläche strömt ständig ein Teilchenwind ins Weltall hinaus, der Sonnenwind. Bei grossen Protuberanzen (Gasausbrüchen) und starken Explosionen können grosse Mengen dieser Teilchen (vorwiegend Protonen und Elektronen) weggeblasen werden. Diese erzeugen dann auf der Erde farbenprächtige Polarlichter. Die Sonne enthält trotz dieses Materie-Verlusts noch soviel Masse und Brennstoff, dass sie für weitere 5 Milliarden Jahre strahlen kann.

Merkur

Der Merkur ist der sonnennächste und kleinste Planet im Sonnensystem. Er ist nur um 40% grösser als unser Mond und ähnelt ihm vom oberflächlichen Aussehen sehr. Denn er ist wie der Erdmond mit Kratern übersät, die von eingeschlagenen Asteroiden stammen. Im Inneren ist er aber ganz anders zusammengesetzt: Unter der Gesteinsoberfläche enthält Merkur einen Eisenkern in der Grösse unseres Mondes.
Merkur fliegt aufgrund seiner Sonnennähe sehr schnell um die Sonne. Für eine Umrundung braucht er nur 88 (Erden-)Tage. Auf der Sonnenseite wird es auf ihm bis zu 430°C heiss, auf der Nachtseite hingegen kühlt er sich bis auf -180°C ab.
Mit blossem Auge ist Merkur nur in der Morgen- oder Abenddämmerung zu sehen. Seine Sichtbarkeit ist aber meist schwierig und beschränkt sich auf nur wenige Tage pro Jahr.

Venus

Die Venus spielt für uns die Rolle des “Abend-” und “Morgensterns”. Aufgrund ihrer Atmosphäre voller weisser Wolken reflektiert sie soviel Sonnenlicht, dass sie der hellste Planet an unserem Abend- oder Morgenhimmel ist.
Auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne kann Venus der Erde von allen Planeten am nächsten kommen.

Venus ist als Nachbarin der Erde fast ebenso gross, jedoch eine völlig andere Welt.
Ihre dichte Atmosphäre, die aus Kohlendioxid und Schwefelsäure besteht, erzeugt auf der steinigen Oberfläche eine konstante Temperatur von 464°C und einen Druck von über 90 bar. Damit sind die Bedingungen auf der Venus so extrem, heiss und giftig, dass keine Lebewesen auf ihr vorkommen können.
Die Venusoberfläche kann wegen der planetenumspannenden Wolken nicht gesehen werden.
Nur durch Radaruntersuchungen von Raumsonden aus konnten ihre Bodenstrukturen erforscht werden. Es gibt nur wenige Einschlagkrater, dafür viele seltsame Gebilde wie Gräben, Risse und Blasenformationen, die auf vulkanische Aktivität zurückgehen.

Erde

Die Erde, der “blaue Planet”, ist der grösste der 4 Gesteinsplaneten des Sonnensystems und umkreist die Sonne an 3. Stelle. Sie unterscheidet sich von allen anderen vor allem dadurch, dass auf ihrer Oberfläche grosse Mengen flüssigen Wassers vorkommen.
Wasser gilt als Voraussetzung für alle Lebewesen. Die Temperaturen sind für die Entwicklung zahlreicher Lebensformen gerade richtig. Die Erdoberfläche wird ständig umgestaltet: Von der Fülle der Lebewesen, dem Wetter (Erosion) und der Kontinentaldrift.

Die sauerstoffreiche Atmosphäre ist das Produkt der Photosynthese-betreibenden Pflanzen und Bakterien. Während der ersten ca. 4 Milliarden Jahre der Erdgeschichte gab es kaum Sauerstoff in der Atmosphäre.
Das Erdklima ist langfristigen Schwankungen unterworfen, wobei sich Eiszeiten mit Warmzeiten abwechseln. In den Eiszeiten sind die Pole und weite Teile des Landes vereist, in den Warmzeiten fehlt das Eis an den Polen völlig, was z.B. zur Zeit der Dinosaurier der Fall war.

Die heute gemessene Klimaerwärmung kann aber auf Grund von langjährigen Messergebnissen sehr eindeutig auf Veränderungen zurückgeführt werden, welche durch den Menschen in den letzten Jahrzehnten verursacht worden sind.

Mond

Der Mond ist der erdnächste Himmelskörper. Er ist neben der Sonne bei Vollmond das hellste Objekt am Himmel. Im Sonnensystem ist er der fünftgrösste Mond aller Planeten.

Mit blossem Auge sieht man dunkle Flecken auf der Mondoberfläche. Dabei handelt es sich um erstarrte Lavameere aus der Entstehungszeit des Mondes, als er noch heiss und vulkanisch aktiv war. Mit Teleskopen erkennt man, dass der Mondboden dieser “Mare” genannten “Meere” flach ist, wogegen die hellen Gebiete voller Krater und Berge sind.
Das Aussehen des Mondes hat sich seit über 3 Milliarden Jahren kaum mehr verändert, weil er keine Atmosphäre und keine eigene Aktivität hat. Seither kamen nur ein paar neue Asteroiden- und Meteoriten-Einschläge dazu.
Bisher wurde der Mond von 12 Astronauten betreten. Mit Hilfe der Gesteinsproben, die während den Apollo-Missionen in den Jahren 1969 bis 1972 vom Mond mitgebracht worden sind (total rund 380 kg), konnte das Rätsel um die Entstehung und Herkunft des Mondes gelöst werden.

Der Mond entstand nach der Kollision eines marsgrossen Himmelskörpers mit der Erde in der Frühzeit des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren. Dabei wurden grosse Mengen Trümmer von der Ur-Erde weggesprengt, worauf sich eine Wolke aus Gas, Staub und Gestein im nahem Weltraum um die Erde bildete. Ein grosser Teil davon fiel wieder zurück auf die Erde, die restlichen Gesteinsbrocken formierten sich zum Mond.

Mars

Wegen seiner rötlich-braunen Farbe heisst Mars auch der Rote Planet. Auf ihm gibt es die längsten und tiefsten Canyons sowie die höchsten und grössten Vulkane im ganzen Sonnensystem.
Seine Oberfläche ist heute wüstenhaft sandig und steinig, wobei aber viele Spuren von flüssigem Wasser zeugen, das in grossen Mengen während früherer Zeiten auf Mars vorgekommen ist. Das Wasser liegt nun in Form von Eis an den Polen vor. Die Durchschnittstemperatur auf Mars liegt bei frostigen -63°C. Winde in der dünnen Atmosphäre können Sandstürme erzeugen, die manchmal den ganzen Planeten einhüllen.

Mars ist trotz der Kälte der erdähnlichste Planet. Deswegen wurde und wird er intensiv mit Raumsonden und Landegeräten, die teilweise ferngesteuert auf Mars herumfahren können, erforscht.

2 kleine Monde umkreisen den Mars, Phobos und Deimos, welche wahrscheinlich eingefangene Asteroiden sind.
Mars leuchtet an unserem Sternenhimmel charakteristisch rötlich oder orange. Er benötigt knapp 2 (Erden-)Jahre für eine Umrundung der Sonne. Dadurch kommt er etwa alle 2 Jahre in Erdnähe, wobei sich in Teleskopen dunkle und helle Oberflächendetails sowie die vereisten Polkappen erkennen lassen.

Jupiter

Jupiter ist der grösste Planet im Sonnensystem. Er enthält fast 2,5-mal soviel Masse wie alle anderen Planeten zusammen. Im Vergleich mit der Erde wiegt er 318-mal soviel und sein Durchmesser ist 11-mal grösser.

Jupiter ist ein Gasplanet, er besteht wie die Sonne vor allem aus Wasserstoff und Helium. Seine gewaltige Atmosphäre zeigt zahlreiche farbige Formen wie Wolkenbänder und Wirbel. Der bekannteste und langlebigste davon ist der “Grosse Rote Fleck”. Wie alle Gasplaneten weist er unter der riesigen Atmosphäre keinen festen Boden auf, sondern er wird kontinuierlich dichter. Der Druck erhöht sich im Inneren, so dass sich die Gase verflüssigen. Der feste Kern Jupiters besteht aus metallischem Wasserstoff.

Sehr interessant und jeweils vollkommen unterschiedlich sind die 4 grossen Jupitermonde, nach ihrem Entdecker Galileo Galilei als “Galileische Monde” benannt. Io, der innerste dieser Monde spürt durch Jupiters gewaltige Anziehungskraft so starke Gezeitenkräfte, dass seine Oberfläche durch Vulkanausbrüche ständig umgeformt wird.
Europa, etwas kleiner als unser Mond, ist eine Eiswelt mit zahlreichen Rissen und Spalten auf der Oberfläche. Darunter enthält Europa höchstwahrscheinlich einen Ozean aus flüssigem Wasser.
Ganymed ist der 3. Galileische Mond und zugleich der grösste Mond im Sonnensystem. Er ist grösser als der Planet Merkur und alle Zwergplaneten.

Kallisto ist praktisch gleich gross wie der Merkur und wie Ganymed von Kratern übersät.

Die galileischen Monde können mit einem Fernglas als Punkte in der Äquatorebene des Jupiters beobachtet werden.

Neben den 4 grossen sind heute über 60 kleine Monde von Jupiter bekannt. Sie sind alle unrund und ähneln Asteroiden.

Saturn

Saturn ist der Planet der Ringe. Er ist der zweitgrösste Planet im Sonnensystem und von der Sonne aus gesehen der 6. Planet. Zudem ist er der äusserste Planet, der noch mit blossem Auge gesehen werden kann und deshalb schon im Altertum bekannt gewesen.

Wie Jupiter ist Saturn ein Gasplanet. Saturn bietet aber im Gegensatz zu Jupiter kaum interessante Wolkenstrukturen für Teleskop-Beobachtungen, dafür beeindruckt sein Ringsystem umso mehr. Schon in kleinen Fernrohren sind die Ringe gut zu sehen, darin lässt sich auch eine Lücke, die Cassini-Teilung, ausmachen.
Die Ringe bestehen aus Milliarden kleiner Eisbrocken und Staubteilchen, die in 8 bis 12 Stunden um Saturn kreisen. Alle befinden sich in der gleichen Ebene. Das Ringsystem ist zwischen 10 und 100 Metern dick – bei einem Durchmesser von 280’000 km! Im Vergleich mit den Proportionen eines DIN A4 Blatts Papier sind die Ringe dünner!

Auch die zahlreichen Saturnmonde sind interessant. Der grösste unter ihnen, Titan, besitzt als einziger Mond im Sonnensystem eine dicke Atmosphäre. Auf seiner Oberfläche gibt es Regen, Flüsse und Seen aus Methan, das bei der dort herrschenden Temperaturen von -180°C in flüssiger Form vorkommt.
Die Landung der Raumsonde Huygens im Jahre 2005, hat uns eine Fülle von neuen Bildern und Messdaten geliefert, deren Auswertung noch Jahre in Anspruch nehmen wird.

Die anderen Monde sind Gesteins- und Eisbrocken mit meist kraterübersäter Oberfläche. Der Mond Enceladus fällt durch sein besonderes Verhalten auf. Er ist wie der Mond Io beim Jupiter starken Gezeitenkräften ausgesetzt. Dadurch wird er von Saturns Kräften veranlasst, aus Spalten von seiner Oberfläche aus Wasserdampf in den Weltraum zu blasen.

Uranus

Uranus ist der drittgrösste Planet im Sonnensystem. Er ist genau 4-mal so gross wie die Erde. Uranus ist doppelt so weit von der Sonne entfernt wie Saturn, ein Sonnenstrahl ist zum Uranus 2 Stunden und 40 Minuten unterwegs. Entsprechend lange braucht Uranus für einen Umlauf um die Sonne: 84 (Erden-)Jahre.

Uranus zeigt kaum Details in seiner Atmosphäre. Sein Farbton ist gleichmässig blass grünlich-bläulich. Die Temperatur der obersten Wolkenschicht liegt bei -214°C. Uranus besitzt ein kleines, dünnes Ringsystem aus fast schwarzen Partikeln. Es ist von der Erde aus mit Amateurteleskopen zu sehen. Uranus wird von vielen Monden umkreist. Der grösste von Ihnen, Titania, ist fast halb so gross wie der Erdmond.

Uranus wurde erst in der Neuzeit entdeckt. Am 13. März 1781 fand ihn der englische Astronom William Herschel zufällig im Sternbild Zwillinge. Das heutige Wissen über Uranus und seine Monde verdanken wir vor allem dem Vorbeiflug der Voyager 2, die als bisher einzige Raumsonde im Januar 1986 am Uranus vorbeigeflogen ist und zahlreiche Fotos und Messdaten zur Erde gefunkt hat.

Faszinierend für die Wissenschaft ist auch seine um 90° gedrehte Rotationsachse.

Neptun

Neptun ist der äusserste, 8. und letzte Planet im Sonnensystem. Er ist nur wenig kleiner als Neptun. In seiner blauen Atmosphäre gibt es Details wie weisse Wolken und einen grossen blauen Fleck. Für einen Sonnenumlauf benötigt Neptun rund 165 (Erden-)Jahre. Ähnlich wie Uranus hat auch Neptun ein kleines Ringsystem aus feinen, sehr dunklen Partikeln, die dünne Ringe bilden.

Von den Monden ist besonders der grösste erwähnenswert: Triton. Dieser Eismond ist wegen der sehr hellen Oberfläche, die kaum Licht der weit entfernten Sonne absorbiert, mit -240°C das kälteste Objekt im Sonnensystem. Tritons Oberfläche ist ausserdem einzigartig strukturiert und zeugt von geologischer Aktivität: Geysire stossen Stickstoffeis aus und erzeugen mit Staub vermischte dunkle Flecken. Es wird vermutet, dass Triton als Objekt des äusseren Sonnensystems von Neptun eingefangen worden ist.

Neptun wurde am 23. September 1846 dank Berechnungen aus Bahnabweichungen des Uranus entdeckt. Er ist so weit von der Sonne entfernt, dass er nur mit Teleskopen als Planet erkannt werden kann. Wie beim Uranus verdanken wir das Wissen über Neptun und seinen Monden fast ausschliesslich der Raumsonde Voyager 2, die im August 1989 beim Neptun vorbeigeflogen ist – als bisher einziges von Menschen gesandtes Fluggerät.

Zwergplanet Pluto

Pluto gilt heute als Zwergplanet. Am 24. August 2006 befand die Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union (IAU), Pluto den Status eines Planeten abzuerkennen, den er seit seiner Entdeckung am 18. Februar 1930 innegehabt hatte.

Mit modernen Teleskopen wurden in den letzten Jahren immer mehr grosse Himmelskörper in den äusseren Regionen des Sonnensystems gefunden. Teilweise sind diese grösser als Pluto. Damit kam das Problem auf, welche Objekte nun als “echte” Planeten gelten sollten und welche nicht.
Weil mit weiteren Entdeckungen aus dem Kuiper-Gürtel zu rechnen ist, der Zone jenseits der Neptun-Umlaufbahn, schufen die Astronomen die Objektklasse der Zwergplaneten.

Bei Pluto ist noch keine Raumsonde vorbeigeflogen, deshalb ist das Wissen über ihn bescheiden. Dennoch kennt man heute 3 Monde von Pluto. Charon ist mit der Hälfte des Plutodurchmessers der grösste von ihnen. Pluto selbst ist nur etwa 2/3 so gross wie der Erdmond. Pluto ist nur mit Hilfe grösserer Teleskope als schwach leuchtender Punkt zu sehen.

Die im Januar 2006 gestartete Raumsonde New Horizons wird im Juli 2015 in 9‘600 Kilometern Entfernung an Pluto und in 27‘000 Kilometern Entfernung an dessen Mond Charon vorbeifliegen.