Sonnensystem
 Schematische Darstellung unseres Sonnensystems - weder Abstände noch Größen sind maßstabsgetreu
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Unter einem Sonnensystem versteht man entweder den Raumbereich, in dem die sich darin befindenden Körper aufgrund ihrer eigenen Gravitationskräfte umeinander kreisen, oder die Körper selbst in diesem Bereich. Man kann grundsätzlich zwei Arten unterscheiden:
- Sternensysteme: Zwei oder mehr Sterne sind gravitativ aneinander gebunden, siehe Doppelstern.
- Planetensysteme: Die Ansammlung von Körpern, die sich durch die Gravitationskraft gebunden um einen Einzelstern bewegen. Die größten dieser Körper werden als Planeten bezeichnet.
Unser Sonnensystem
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Im Speziellen meint man mit dem Sonnensystem das System von Planeten und anderen Objekten um den Stern Sonne, in dem sich unser Heimatplanet (die Erde) befindet. Im glühenden Zentralstern von etwa 1,39 Millionen Kilometern Durchmesser sind 99,8 % der Gesamtmasse des Systems konzentriert.
Um die Sonne herum bewegen sich die Planeten (siehe auch Tabelle der Planeten). Im allgemeinen spricht man von den neun Planeten, dem im Mittel am weitesten entfernten Planeten Pluto wird jedoch seit der Entdeckung anderer Plutinos, ähnlich großer Objekte mit vergleichbaren Bahneigenschaften, der Planetenstatus mehr und mehr aberkannt. Weitere Mitglieder des Sonnensystems sind Millionen von Asteroiden (auch Planetoiden oder Kleinplaneten genannt) und Kometen, die vorwiegend in drei Zonen des Sonnensystems anzutreffen sind, dem Asteroidengürtel, dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke.
Der Sonne am nächsten befinden sich die inneren, erdähnlichen Planeten Merkur (Abstand zur Sonne 57,9*106 km), Venus (108,2*106 km), Erde (149,6*106 km) und Mars (227,9*106 km). Ihr Durchmesser beträgt zwischen 4878 km und 12756 km, ihre Dichte zwischen 3,95 g/cm³ und 5,52 g/cm³.
Zwischen Mars und Jupiter befindet sich der so genannte Asteroidengürtel, eine Ansammlung von Kleinplaneten (Planetoiden bzw. Asteroiden). Die meisten dieser Asteroiden sind nur wenige Kilometer groß (siehe Liste der Asteroiden) und nur wenige haben einen Durchmesser von 100 km oder mehr, Ceres ist mit 1023 km der größte dieser Körper. Ihre Bahnen sind teilweise stark elliptisch, einige kreuzen sogar die Merkur- (Bacchus) bzw. Uranusbahn (Chiron).
Zu den äußeren Planeten zählen die Gasriesen Jupiter (778,3*106 km), Saturn (1,429*109 km), Uranus (2,875*109 km) und Neptun (4,504*109 km) mit Dichten zwischen 0,7 g/cm³ und 1,66 g/cm³ sowie Pluto (5,900*109 km).
Seit den 1990ern hat man mehr als 500 Objekte gefunden, die sich jenseits der Neptunbahn bewegen. Diese Objekte bilden den Kuipergürtel, der sich in einem Abstand von 6-7,5 Mrd. km zur Sonne befindet und ein Reservoir für die Kometen mit mittleren Umlaufperioden ist. Die Objekte dieser Zone sind wahrscheinlich nahezu unveränderte Überbleibsel aus der Entstehungsphase des Sonnensystems, man nennt sie deshalb auch Planetesimale.
Jenseits des Kuipergürtels befindet sich in einem Abstand von rund einem Lichtjahr die Oortsche Wolke. Man vermutet, dass aus dieser durch Gravationsstörungen gelegentlich vorbeiziehender Sterne Körper herausgerissen werden und als langperiodische Kometen in die inneren Bereiche des Sonnensystems gelangen. Einige dieser Kometen verbleiben dann auf stark elliptischen Bahnen in der Nähe der Sonne, andere werden von den Planeten, insbesondere von Jupiter, gestört und abgelenkt, so dass sie aus dem Sonnensystem katapultiert oder auf Planeten oder in die Sonne verschluckt stürzen.
Den Rand unseres Sonnensystems bildet die Heliopause, die Grenzschicht zwischen Sonnenwind und interstellarem Gas. Man vermutet sie in einer Entfernung, die ungefähr dem 150fachen des Abstands Erde-Sonne (4fache von Pluto-Sonne) entspricht, der genaue Abstand ist jedoch bis heute nicht bekannt.
Die inneren Planeten sowie Jupiter und Saturn waren schon in der Antike bekannt. Sie wurden von den Römern als Götter betrachtet und sind nach diesen benannt. Uranus, Neptun und Pluto wurden zwischen 1781 und 1930 entdeckt und ebenfalls nach römischen Göttern benannt.
Im Gravitationsfeld aller Planeten bis auf Merkur und Venus befinden sich kleinere Himmelskörper, so genannte Monde (Trabanten, Satelliten). Sie sind bis auf den Erdmond und den Plutomond Charon wesentlich kleiner als ihr Planet.
Da astronomische Dimensionen für die meisten Menschen schwer vorstellbar sind, ist ein maßstabsgerecht verkleinertes Modell unseres Sonnensystems hilfreich, um sich die Größenverhältnisse und Distanzen der Objekte unseres Sonnensystems zu veranschaulichen.
Die Entstehung des Sonnensystems
Vor etwa 4,6 Milliarden Jahren bewegte sich an Stelle unseres Sonnensystems eine ausgedehnte Materiewolke um das Zentrum der Galaxis. Die Wolke bestand zu über 99 % aus den Gasen Wasserstoff und Helium sowie einem geringen Anteil aus nur mikrometergroßen Staubteilchen (präsolare Minerale), die sich aus schwereren Elementen und Verbindungen, wie Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, anderen Kohlenstoffverbindungen, Ammoniak und Siliziumverbindungen zusammensetzten. Der Wasserstoff und der überwiegende Teil des Heliums war bereits beim Urknall entstanden. Die schwereren Elemente und Verbindungen wurden im Innern von Sternen erzeugt und bei deren Explosion freigesetzt. Die Materiewolke zog sich infolge der eigenen Schwerkraft zusammen und verdichtete sich. Den Anstoß hierzu könnte die Explosion einer relativ nahen Supernova gegeben haben, deren Druckwellen durch die Wolke wanderten. Da die Materie in der Wolke nicht homogen zusammengesetzt war, wurde bei der Kontraktion ein Drehimpuls wirksam, der die Wolke in Rotation versetzte. Die dabei entstehenden, nach außen wirkenden Fliehkräfte führten dazu, dass sich die Wolke in den Außenbereichen zu einer rotierenden Scheibe ausbildete.
Fast die gesamte Materie der Wolke stürzte in das Zentrum und bildete eine Protosonne, die weiter kollabierte. Im Innern dieses Gaskörpers stiegen Druck und Temperatur so weit an, bis ein Kernfusionsprozess gezündet wurde, bei dem Wasserstoffkerne zu Heliumkernen verschmelzen. Die dabei freigesetzte Energie erzeugte einen Strahlungsdruck, welcher der Gravitation entgegen wirkte und die weitere Kontraktion aufhielt. Ein stabiler Stern - unsere Sonne - war entstanden.
In der verbleibenden Akkretionsscheibe führten Instabilitäten und unterschiedliche Massekonzentrationen zur Bildung von Planetesimalen, den Bausteinen der Planeten. Diese kilometergroßen Gebilde besaßen genug Masse und damit Gravitationskräfte, um sich mit anderen Planetesimalen zu größeren Objekten zu vereinigen. Dabei verlief das Wachstum nicht gleichmäßig. Die schwersten Objekte übten die größten Gravitationskräfte aus, zogen Materie aus einem weiten Umkreis an und konnten so noch schneller wachsen. Der "Protojupiter" störte schließlich mit seinem Gravitationsfeld andere Planetesimale und beeinflusste deren Wachstum. Offensichtlich verhinderte er auch die Bildung eines größeren Körpers zwischen der Mars- und Jupiterbahn, was zur Entstehung des Asteroidengürtels führte. Einen maßgeblichen Einfluss auf die Prozesse der Planetenentstehung hatte der Abstand der Protoplaneten zur jungen Sonne. In Sonnennähe kondensierten schwerflüchtige Elemente und Verbindungen aus, während leichtflüchtige Gase durch den kräftigen Sonnenwind weggerissen wurden. Hier entstanden die inneren Planeten, Merkur, Venus, Erde und Mars mit festen silikatischen Oberflächen. In den kälteren Außenregionen konnten die entstehenden Planeten auch die leichtflüchtigen Gase, wie Wasserstoff, Helium und Methan festhalten. Hier bildeten sich die "Gasriesen" Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.
Ein Teil der Materie, der nicht von den Planeten eingefangen wurde, verband sich zu kleineren Objekten, den Kometen und Planetoiden. Da diese Himmelskörper seit der Frühzeit des Sonnensystems nahezu unverändert blieben, kann deren Erforschung wichtige Hinweise zu dessen Entstehungsgeschichte liefern. Ebenfalls sehr wertvolle Erkenntnisse brachte die Untersuchung von Meteoriten. Dies sind Bruchstücke von Planetoiden, die ins Schwerefeld der Erde gerieten.
Merksatz zur Reihenfolge der Planeten
Von der Sonne aus gesehen:
- "Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten."
(Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto)
Und selten auch:
- "Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere Planeten neu."
(Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Pluto, Neptun; aufgrund der eliptischen Umlaufbahn des Pluto ist seine Distanz zur Sonne zu bestimmten Zeiten kleiner als die des Neptun)
Anmerkung
Im November 2003 wurde ein Objekt mit dem vorläufigen Namen Sedna entdeckt, von dem man bisher nicht weiß, wie man es ins Sonnensystem einordnen soll. Obwohl Sedna in den Medien häufig als Planet bezeichnet wird, trifft dies nicht zu, da er deutlich kleiner als Pluto ist und sich einer stark elliptischen Bahn in der Region zwischen dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke bewegt.
Siehe auch: Urknall, Universum, Galaxie, Komet, Meteor, Meteoroid, Meteorit, Ekliptik
Videos
- Real Video: alpha centauri: Wie ist das Sonnensystem entstanden?
- Real Video: alpha centauri: Gibt es einen 10. Planeten?
Weblinks
- http://www.astronomia.de/sonnensy.htm
- http://www.blinde-kuh.de/weltall/ - ist zwar eigentlich für Kinder gemacht, aber das schadet ja nicht :-)
- http://www.wappswelt.de/tnp/nineplanets/overview.html
- http://www.solarviews.com/germ/homepage.htm
- [1] Solar System Dynamics des Jet Propulsion Laboratory, z.B. mit Informationen über die neuesten Endeckungen von Monden im Sonnensystem
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Sonne | Merkur | Venus | Erde | Mars | Asteroidengürtel | Jupiter | Saturn | Uranus | Neptun | Pluto |