Die Entstehung unseres Sonnensystems

Der Nachthimmel mit seinen funkelnden Sternen hat schon immer die Menschen in seinen Bann gezogen. Dabei gab oft die merkwürdige Verteilung der Sterne Anstoß für lebhafte Mythen- und Legendenbildung. Aber auch der aufgeklärte Mensch an der Schwelle des 21. Jhdt spürt – allen nüchternen Daten und Fakten zum Trotz – den unerklärlichen Zauber, der in einer klaren Nacht vom Sternenhimmel ausgeht.

Die außerordentliche Bedeutung der Sonne ist von alters her bekannt und führte bei fast allen Kulturvölkern zu ihrer Verehrung. Doch woher kam die Sonne, wie war sie beschaffen und wie vollzog sich der Wechsel der Tages- und Jahreszeiten? Bei den alten Kulturvölkem entstanden zahlreiche Mythen und Legenden. Zum Beispiel lenkte bei den Griechen der junge Sonnengott Helios ein Viergespann feuriger Sonnenrosse über das Himmelszelt. Bei den Ägyptern wurde die Sonnenverehrung unter König Echnaton im 2. Jahrtausend vor Chr. sogar zur Staatsreligion erklärt. Heute wissen wir, wie die Sonne aufgebaut ist und daß sie die Erde noch über Jahrmilliarden erwärmen wird.

Mit dem Verständnis der Himmelsmechanik im 17. Jahrhundert wurde es erstmals möglich, die Masse unserer Sonne zu bestimmen. Erst im 19. Jahrhundert konnte durch die Entdeckung der Spektrallinien erste wissenschaftliche Erklärungen über die Zusammensetzung der Sonne gefunden werden. Das durch ein Prisma zerlegte Licht zeigte nämlich zahlreiche dunkle Linien im Sonnenspektrum. Aus deren Lage konnte man die chemische Zusammensetzung der Sonne und die Temperaturunterschiede zwischen dem inneren Bereich und der äußeren Hülle schließen.

Heute wissen wir, daß die Sonne eine riesige heiße Gaskugel ist, wie wir sie zu Tausenden mit bloßem Auge in einer sternklaren Nacht am Himmel sehen können. In ihrem Inneren wird bei einer Temperatur von ungefähr 14 Mio Grad durch Kernfusion Wasserstoff zu Helium verbrannt. Dabei werden gewaltige Energiemengen freigesetzt, die die Sonne von ihrer Oberfläche (der sogenannten Photosphäre“) abstrahlt. Dies geschieht bereits seit ungefähr 4,6 Mia Jahren. Auf der Oberfläche der Sonne herrscht eine Temperatur von knapp 6 0000 C. Darüber besitzt die Sonne eine komplexe Atmosphäre, bestehend aus Chromosphäre und Korona. Die Korona besteht aus dünnem über 2 Mio. Grad heißen Gas, welches sich weit in den Interplanetaren Raum hinaus ausdehnt. Nur bei einer totalen Sonnenfinsternis oder bei einer künstlich erzeugten Finsternis ist diese Korona sichtbar. Schon vor 2000 Jahren entdeckten chinesische Astronomen dunkle Bereiche auf der Sonne. Doch erst Galilei erkannte wie diese Sonnenflecken entstehen, weiter wandern und wieder verschwinden. Es handelt sich dabei um magnetische Wirbelgebiete an der Oberfläche der Sonne, wobei diese in einer Periode von 11 Jahren vermehrt auftreten. Die Sonnenflecken bestehen aus einem dunklen um ca 2000° C kühlerem Gebiet, der Umbra, das von einer hellen Region, der Penumbra, umgeben ist. Sonnenflecken haben verschiedene Formen und Größen, wobei manche einen Durchmesser bis zu 100 000 km – das entspricht 8! Erddurchmessern – erreichen können. Die Sonne hat einen Durchmesser von 1,392Mio Kilometer und die 330 000fache Masse der Erde. Die Sonne mit ihren täglichen veränderten Sonnenflecken zu beobachten und zu fotografieren ist ein faszinierendes Gebiet der Himmelsbeobachtung. Doch Achtung! Schauen Sie nie durch ein Fernglas oder Teleskop ohne Sonnenfilter in die Sonne.

Sie hat einen Durchmesser von 1,392 Mio Kilometer und die 330 000fache Masse der Erde

MERKUR: Planet der Extreme

der sonnennächste Planet ist in der römischen und griechischen Mythologie mit dem Götterboten Hermes identisch. Selten zeigt sich Merkur am nächtlichen Himmel. Seine Oberfläche ist von Einschlägen durch Meteoriten mit Kratern übersät. Zudem ist er gewaltigen Temperaturschwankungen zwischen +400o C und – 200o C ausgesetzt. Merkur: Planet der Extreme

Auch wenn Merkur der sonnennächste Planet ist, so gehören seine Nächte dennoch zu den kältesten im Sonnensystem. Da Merkur keine Atmosphäre besitzt, die seine Oberfläche gegen die energiereiche Sonnenstrahlung schützt oder Temperaturschwankungen ausgleicht, sind die Unterschiede zwischen Tag und Nacht gewaltig. Noch dazu rotiert der Planet nicht wie unsere Erde in 24 Stunden um seine eigene Achse, sondern er benötigt 59 Tage. Daher liegen die Tagestemperaturen bei 470 Grad C, während die Nachttemperaturen unvermittelt auf – 190 Grad C abfallen. Die Nasa Raumsonde Mariner 10 lieferte bei ihren Vorbeiflügen eine ganze Reihe außergewöhnlicher Aufnahmen dieses innersten Planeten. Ähnlich wie auf der Oberfläche des Mondes sind auf Merkur die Einschläge von Meteoriten, Asteroiden und Kometen erhalten geblieben. Merkur steht mit 58 Millionen Kilometer Entfernung der Sonne am nächsten. Er umrundet sie in nur 88 Tagen. Der innerste Planet unseres Sonnensystems ist mit bloßem Auge am schwierigsten zu beobachten. Wenn man aber weiß, wo er gerade am Himmel steht, ist er einfach zu finden: entweder weit im Westen nach Sonnenuntergang oder im Osten am frühen Morgen. Durch ein kleines Teleskop können sogar die Phasen, ähnlich wie die Phasen des Mondes, beobachtet werden. Allerdings sind die Sichtbedingungen nahe dem Horizont häufig schlecht, und wir werden uns mit einem unruhigen Bild von Merkur abfinden müssen.

VENUS: Der Morgen- und Abendstern

Zwar ist die stets in Wolken gehüllte Venus der hellste Planet am Himmel, doch gibt sie ihre Geheimnisse nur zögernd preis. Venus, die römische Liebesgöttin, trägt ihren Namen zu unrecht. Denn auf der Venus herrschen keineswegs liebliche Zustände, sondern ihre Oberfläche ist heiß und ihre Atmosphäre aus Kohlendioxid sehr lebensfeindlich. Wir können ihre Oberfläche nicht direkt sehen, es sei dem mit Hilfe eines Radarsystems, wie es die Nasa Raumsonde Magellan an Bord hatte. Sie maß Temperaturen bis 500 Grad C, die höchste im ganzen Sonnensystem. Aufnahmen der gelandeten Venera Sonde zeigen eine Steinwüste mit Vulkanen, Schluchten und kilometerlangen erstarrten Lavaströmen. Die Venus kann man nicht am Himmel übersehen, da sie mit Abstand der hellste „Stern“ ist. Wenn man den Standort weiß, so ist sie sogar am Tag zu erkennen. Bei ihrem Lauf um die Sonne ist die Venus einmal als Abendstern oder als Morgenstern zu sehen. Beim Blick durch ein Teleskop zeigt die Venus Phasen, wie der Mond und der Planet Merkur.

Die Venus ist der zweite Planet unseres Sonnensystems und neben Sonne und Mond das am hellsten leuchtende Gestirn am Himmel. Sie ist ungefähr so groß wie unsere Erde und wird oft fälschlich als Abend- oder Morgenstern (Venus ist ein Planet und nicht ein Stern) bezeichnet. Die Venus ist in eine dichte Wolkendecke aus Stickstoff, Schwefel, Argon und Kohlendioxyd gehüllt.

ERDE: Unser Lebensraum

Die Erde – ein von Leben erfüllter blauer Planet – ist in vielerlei Hinsicht einmalig im Sonnensystem. Unsere Erde hat eine Atmosphäre mit einem Stickstoffanteil von 78% und einem Sauerstoffanteil von 21%. Diese Atmosphäre schützt uns vor ungewünschten Strahlungen aus dem All. Wolken aus Wasserdampf bedecken eine sich ständig verändernde Oberfläche. Im Inneren der Erde befindet sich ein fester Kern aus Eisen und Nickel. Darüber liegt ein äußerer Erdkern, in dem das Eisen und das Nickel in flüssiger Form vorliegt. Das vorhandene Magnetfeld der Erde wird auf Grund der Bewegung dieser flüssigen Masse vermutet. Die Erdoberfläche ist in tektonische Platten aufgeteilt, die sich auf diesem zähflüssigen Mantel bewegen. Erdbeben und vulkanische Aktivitäten konzentrieren sich an den Plattengrenzen. Am Außergewöhnlichsten ist wohl die Tatsache, dass unsere Erde soweit wir wissen, der einzige Planet in unserem Sonnensystem ist, auf dem es Leben gibt. Mit der heutigen Technologie ist es möglich Satelliten ins All zu schicken um das Universum zu erforschen. Die Raumfahrt hat es möglich gemacht, Menschen auf den Mond zu schicken. Vielleicht können wir eines Tages sogar den Mars zu besuchen. Ein amerikanischer Autor schrieb: Einmal nur stünde ich gerne auf dem Mond, um in die Tiefen des Alls zu blicken und zu sagen: „Wie herrlich ist heute Nacht die Erde am Himmel aufgegangen!“

Mond: Unser natürlicher Nachbar

Der Mond ist mit 3500 km Durchmesser und einer Entfernung von 384.000 km der einzige natürliche Begleiter unserer Erde. Bereits mit bloßem Auge können auf der Mondscheibe Einzelheiten wahrgenommen werden. Nach der Erfindung des Fernrohres gelang es Astronomen Berge, Krater und Rillen auf der Mondoberfläche zu beobachten und die ersten Karten zu erstellen. So wurden die Krater nach bedeutenden Natur- forschern und Philosophen benannt. Ins- gesamt können von der Erde allerdings nur 59% der Mondoberfläche gesehen werden. Die Frage nach der Entstehung des Mondes ist auch heute noch umstritten. Vermutlich ist er aber ebenso alt wie die Planeten, nämlich 4,6 Mia Jahre alt. In der Gegenwart entfernt sich der Mond von der Erde, sodaß er in seiner früheren Geschichte unserem Heimatplaneten sehr nahe gestanden haben muss.

Mit der Landung des ersten Menschen auf dem Mond hat sich ein Traum verwirklicht. Am 21.7.1969 betrat Neil Armstrong als erster Mensch den Mond mit den inzwischen historisch gewordenen Satz:

„Dies ist ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein großer Sprung für die Menschheit.“

MARS: Der Rote Planet

Gibt es Leben auf dem Mars? Diese Frage beschäftigte lange Zeit die Wissenschaft. Erst Aufnahmen der Viking Sonden zeigten, dass es keine „Marsmenschen“ gibt. Doch der Mars ist weiterhin das erklärte Ziel der Raumfahrt. Denn bei +20 Grad C auf der Tagseite und –120 Grad C auf der Nachtseite wäre er, als einziger Planet in unserem Sonnensystem, nicht allzu lebensfeindlich für uns Menschen. Der Mars hat eine kraterreiche Oberfläche, die teilweise durch erodierende Sandstürme eingeebnet wurde. Besonders bemerkenswert ist der 25 km hohe Vulkan mit dem Namen Olympus Mons. Ebenso die Valles Marineris. Sie sind ein auffälliges Canon-System mit 4000 km Länge und 7 km Tiefe . Wenn man den Mars bei guter Sicht mit einem Teleskop beobachtet, sind erstaunliche Einzelheiten auf seiner Oberfläche zu erkennen. Die meisten Strukturen auf dem Mars verändern sich von einer Beobachtung zur anderen. So hat er, wie die Erde, Jahreszeiten welche eine Veränderung der polaren Eiskappen hervorrufen. Oft toben wochenlang unvorstellbare Staubstürme aus rotem Sand und Gestein. Daher sein Name – der „Rote“ Mars.

Mars der „Rote Planet“, der seinen Namen dem gleichnamigen römischen Kriegsgott verdankt, übt seit jeher einen besonderen Reiz auf die Phantasie der Menschen aus. Mit Fernrohren lassen sich von der Erde aus bereits Oberflächeneinzelheiten erkennen. Riesige Krater, Canyons und gewaltige Staubstürme bis zu 300 km/h kennzeichnen diesen Planeten. Olympus Mons mit einem Durchmesser von 600 km ist der eindrucksvollste, heute allerdings nicht mehr aktive Vulkan auf dem Mars. Sowohl das berühmte Marsgesicht (eine Gebirgskette) als auch die eisigen Polkappen sind das Markenzeichen vom Mars.

JUPITER: Der Riesenplanet

Mit der über 300-fachen Erdmasse und der rund 2,5-fachen Masse aller anderen Planeten zusammen, ist Jupiter der mit Abstand größte Planet unseres Sonnensystems. Ähnlich wie Saturn, Uranus und Neptun ist Jupiter ein riesiger Gasball. Seine Athmospähre besteht aus einer Mischung von Wasserstoff, Helium, Methan und Amoniak. Unter der obersten Wolkendecke liegen Gasschichten zunehmender Dichte und im Zentrum ein fester Kern. Da Jupiter in knapp zehn Stunden sehr schnell um seine Achse rotiert, bilden sich die für uns schon charakteristischen Wolkenbänder. Ein riesiger Wirbelsturm – bekannt als der „Große Rote Fleck“ – ist etwa 4-mal so groß wie unsere Erde. Dieser Große Rote Fleck wurde bereits 1644 von Robert Hooke beobachtet. Seit dieser Zeit ändert der Wirbelsturm von Jahr zu Jahr seine Geschwindigkeit und seine Farbsättigung. Jupiter umkreisen 30 Monde. Die berühmtesten sind die Galileischen Monde Io mit seinen vulkanischen Tätigkeiten, Europa, Kallisto und Ganymed. Diese Monde kann man schon mit einem Feldstecher sehen. Äußerst reizvoll ist es, einen Durchgang eines der vier Monde durch den Jupiter am Fernrohr zu beobachten. Dies ist jedoch erst ab einem Teleskop mit 200mm Spiegeldurchmesser möglich.

SATURN: Herr der Ringe

Mit seinem majestätischen Ringsystem ist Saturn für jede Art von Teleskop eines der aufregendsten Beobachtungsobjekte. Saturns Ringe bestehen aus unzähligen Stein- und Eisbrocken – von Staubkorn- bis zu Hausgröße. Voyager-Sonden registrierten Hunderte von sehr engen Ringen, die bis zu 400 000 km in den Raum ragen. Eine Theorie für die Entstehung der Ringe wurde im 19. Jh. von Edouard Roche, einem französischen Mathematiker, aufgestellt. Er errechnete, dass ein Objekt, wenn es nahe genug an einen Planeten herankommt, durch dessen Gravitationskraft auseinander gerissen werden kann. Irgendwann in der Vergangenheit müssen mehrere Objekte in die Nähe des Saturn gekommen, zerborsten sein und so das Ringmaterial geliefert haben. Saturn hat 30 bisher bekannte Monde, die sich über oder unterhalb des Planeten befinden. Der Größte mit dem Namen Titan ist mit 5150 km Durchmesser der zweitgrößte in unserem Sonnensystem . Titan besitzt eine Gashülle aus Stickstoff und Methan. Er ist somit der einzige bekannte Mond mit einer Atmosphäre. Der Planet Saturn hat einen Kern aus Metall. Seine Hülle besteht zum Großteil aus Wasserstoff, Helium und Amoniak. Auf der Oberfläche toben gewaltige Stürme bis zu 1000 km/h. Wenn Sie zum ersten Mal ihr Teleskop auf den kleinen, fernen Lichtball mit seinem Ringsystem richten, werden Sie bestimmt begeistert sein und diesen Anblick nie vergessen.

URANUS: Der „GEKIPPTE“

Uranus, der sich durch seine stark gekippte Drehachse wie ein Rad auf seiner Bahn dreht, war der erste der drei Planeten, die in der Neuzeit entdeckt wurden. Als William Herschel am 13. März 1781 das Sternbild Zwillinge betrachtete, fiel ihm ein Objekt auf, das alles andere als sternartig aussah. Nachdem Mathematiker die Umlaufbahn dieses Objektes berechneten, war klar, dass ein neuer Planet entdeckt wurde. Uranus ist ein Gasgigant mit einem Durchmesser von 51 000 km. Er umläuft die Sonne in 84 Jahren. Mit 98° ist seine Polachse sehr stark geneigt, und liegt daher fast in der Bahnebene. Wie die anderen Gasplaneten hat Uranus eine undurchdringliche Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium, Methan und Amoniak. Die Temperaturen liegen bei –210° C. Der blaugrüne Planet hat insgesamt 15 Monde, wobei Titania der Größte einen Durchmesser von 1580 km hat. Uranus hat ebenso wie Saturn ein Ringsystem von 11 Ringen. Diese sind jedoch so dünn und lichtschwach, dass sie nur mit Sonden fotografiert werden können.

In klaren Nächten ist Uranus als blaugrünes Scheibchen in größeren Teleskopen zu erkennen. Schon mit einem kleinen Fernrohr ist deutlich das ausgeprägte Ringsystem des SATURN und sein größter Mond Titan zu erkennen. Für viele Beobachter ist der erste Blick auf diesen Planeten ein unvergeßliches Erlebnis.

NEPTUN: Der fernste Riese in unserem Sonnensystem

Als die Voyager Sonde 2 im August 1989 Neptun und seine Monde passierte zeigten die Aufnahmen, dass Neptun eine blaue Atmosphäre vorwiegend aus Wasserstoff, Helium und phantastisch hellen Methan-Eiswolken aufweist. Der Methananteil ist auch der Grund für das grünlich-blaue Aussehen des Planeten im Fernrohr. Es toben Windgeschwindigkeiten bis zu 2000 km/h und er hat einen großen Wirbelsturm, den sogenannten „ Großen Blauen Fleck“ in dem unsere Erde hineinpassen würde. Der Kern besteht vor allem aus Gestein mit einer inneren Temperatur von fast 7 000° C. Neptun besitzt auch ein Magnetfeld halb so stark wie unsere Erde. Ebenso entdeckten die Voyager Sonden die Existenz eines dunklen schmalen Ringsystems bestehend aus kleinen und kleinsten Gesteinsteilen von 1 mm bis einigen Metern Größe. Neptun umkreist in 165 Jahren die Sonne mit einer Umlaufgeschwindigkeit von 5 km/s. Obwohl er sich im Mittel 4500 Mio km von der Sonne entfernt befindet, strahlt Neptun mehr Energie ab, als er von der Sonne erhält. Der blaue Planet hat 8 Monde, wobei der Größte Triton – so groß wie unser Erdmond – sich auf einer gegenläufigen Bahn, also entgegen der Rotationsrichtung des Planeten bewegt. Die Beobachtung des blauen Planeten mag schwer sein. Denn ihn als winziges bläuliches Scheibchen zwischen den vielen Sternen zu erkennen, ist nicht leicht. Aber in der Suche nach ihm liegt der größte Reiz.

Pluto: Kein Planet mehr

1930 entdeckte Clyde Tombaugh am Lowell Observatorium in Texas diesen fernsten Planten in unserem Sonnensystem. Mit einer Umlaufzeit von 249 Jahren bewegt sich Pluto auf einer stark ellyptischen und verkippten Bahn um unsere Sonne. Er wird dabei von seinem Mond Charon begleitet. Pluto hat einen Durchmesser von nur 2300 km, wobei Charon mit dem halben Durchmesser im Verhältnis zum Planeten ungewöhnlich groß ist. Beobachtungen zeigen, dass er eine dünne Atmosphäre vorwiegend aus gefrorenen Gasen wie Ammoniak, Methan und Kohlendioxid hat, die gefriert, wenn er sich auf seiner Bahn dem sonnenfernsten Punkt nähert. Mit einer Oberflächentemperatur von –230° C ist er einer der unwirtlichsten Planeten unseres Sonnensystems.