Aufbau des Sonnensystems

Transkript

1 Aufbau des Sonnensystems

2 Gliederung Sonne Planeten: terrestrische Planeten iovianische Planeten Sonderfall Pluto Asteroidengürtel Kuipergürtel Oortsche Wolke Missionen

3 Die Sonne Durchmesser 1, km Zentrum des Sonnensystems Masse 1, kg Effektive Oberflächentemperatur 5778 K Alter ca. 4, a Energieerzeugung durch Verbrennen von H 2 zu He Hauptreihenstern Hauptbestandteile 90,97 % H 2 8,89 % He geringe Mengen O 2,C, Ne, N 2

4 Planeten Definition: Ein Planet ist ein Himmelskörper, der (a) sich auf einer keplerschen Umlaufbahn um die Sonne bewegt (b) über eine ausreichende Masse verfügt, um durch seine Eigengravitation eine annähernd runde Form (hydrostatisches Gleichgewicht) zu bilden (c) die Umgebung seiner Bahn bereinigt hat

5 Terrestrische Planeten (Merkur, Venus, Erde und Mars) Gemeinsamkeiten bestehen vollständig oder fast vollständig aus festen Bestandteilen Schalenaufbau: im Zentrum ein Eisenkern, darüber Mantel aus Silikaten und Oxiden, dünne Kruste Ähnliche Massen, Durchmesser und Dichten (4 6 g/cm 3 )

6 Merkur - Große Halbachse 0,3871 AE - Äquatordurchmesser 4879 km - Masse 3, kg - Keine Monde - Atmosphäre: 42 % O 2 29 % Na 22 % H 2 Mittlere Temperatur 440 K Druck bar

7 Präzession des Perihels von 5,74" pro Jahr (keine Erklärung durch Newtonsche Mechanik) Vermutung vor Einstein: Asteroidengürtel oder ein weiterer Planet Nachweis gelang nicht Erklärung durch die allgemeine Relativitätstheorie

8 Venus - Große Halbachse 0,723 AE - Äquatordurchmesser km - Masse 4, kg - Keine Monde - Atmosphäre: 96,5 % CO 2 und 3,5% N 2 Mittlere Temperatur 770 K Druck 92 bar - Retrograder Drehsinn und besonders niedrige Rotationsgeschwindigkeit - Ursache unbekannt - Möglicherweise Kollision mit einem Asteroiden

9 Erde Große Halbachse 1AE = 149, m Äquatordurchmesser km Masse 5, kg 1 Mond Atmosphäre: 78,08% N 2 20,94% O 2 0,03 % CO 2 mittlere Temperatur 288 K Druck 1,013 bar

10 Mars - Große Halbachse 1,524 AE - Äquatordurchmesser 6794 km - Masse 6, kg - 2 Monde - Atmosphäre: 95,3% CO 2 2,7% N 2 Druck bar mittlerer Temperatur 210 K

11 Leben auf dem Mars? Spekulation um Marsbewohner 1877 Entdeckung von Marskanälen Mars Global Surveyor: Ergebnis natürlicher Erosion Viking 1 und 2: keine auf Kohlenstoff basierenden Organismen nachweisbar, aber Abgabe großer Mengen O 2 durch den Boden und Nachweis radioaktiver

12 Entdeckung großer Mengen gefrorenen Wassers am Südpol, dann am Nordpol Nachweis von CH 4 in der Atmosphäre Mikrostrukturen, die sich als künstlich erwiesen Insgesamt wohl kein intelligentes Leben, aber Möglichkeit primitiver Lebensformen

13 Iovianische Planten (Jupiter, Saturn, Neptun,Uranus) Gemeinsamkeiten Große Planeten, die überwiegend aus leichten Elementen wie H 2 und He bestehen Geringer Anteil an schwerem Material Keine feste Oberfläche Relativ niedrige Dichte (0,7 bis 1,7g/cm 3 ) Meist rasche Rotation Mehr oder weniger ausgeprägtes Ringsystem und zahlreiche Monde

14 Jupiter - Große Halbachse 5,203 AE - Äquatordurchmesser km - Masse 1, kg - 63 Monde - Hauptbestandteile:75% H 2 24% He - Mittlere Temperatur 165 K - Großer roter Fleck: heftiger Wirbelsturm

15 Galileische Monde

16 4 Galileische Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto 1610 Entdeckung als erste Monde eines anderen Planeten Widerspruch zum geozentrischen Weltbild (da keine Drehung um die Erde) Durchmesser 3122 bis 5268 km, mit die größten im Sonnensystem Planetennahe, nur wenig geneigte Bahnen

17 Saturn - Große Halbachse 9,582 AE - Äquatordurchmesser km - Masse 5, kg - 60 Monde - Hauptbestandteile 96,3±2,4 % H 2 3,25±2,4 % He - Mittlere Temperatur 134 K

18 Auffälliges Ringsystem Entdeckung durch Galilei einzelne Ringe mit unterschiedlicher Zusammensetzung - Eisbrocken, Gestein, gefrorene Gasklumpen - Viele größere und kleinere Lücken - Durchmesser: fast 10 6 km - Wenige hundert Meter dick - Entstehungstheorien: - Auseinandergebrochener Mond - Kollision mit einem Kometen oder Asteroiden - Gemeinsame Entstehung mit dem Saturn

19 Uranus Große Halbachse 19,201 AE Äquatordurchmesser km Masse 8, kg 27 Monde Mittlere Temperatur 76 K 1781 Entdeckung durch Wilhelm Herschel Schnelle Rotation, geringe Dichte; in Folge deutliche Abplattung Hauptbestandteile 83 ± 3 % H 2 15 ± 3 % He 2,3 % CH 4 Reflektion des Sonnenlichts durch obere Wolkenschichten, Absorption des rötlichen (nicht des blauen) Teils des Lichts durch Methan, infolge erscheint er blau

20 Neptun Große Halbachse 30,047 AE Äquatordurchmesser km Masse 1, kg 13 Monde Mittlere Temperatur 72 K 1612 Entdeckung durch Galilei Erscheint blau wie Uranus Hauptbestandteile 80 ± 3,2 % H 2 19 ± 3,2 % He 1,5 ± 0,5 % CH 4 Spuren von Ethan, Wasserstoffdeuteriden

21 Sonderfall Pluto Große Halbachse 39,482 AE Äquatordurchmesser 2390 km Masse 1, kg 3 Monde Entdeckung 1930 durch das Lowell- Observatorium Keine Bereinigung seiner Bahn, erfüllt die beiden anderen Planeten-Bedingungen Einstufung: Zwergplanet (wie auch Ceres und Eris), Objekt des Kuipergürtels Vielfältige Kritik an dieser Einstufung

22 Asteroidengürtel

23 Ansammlung von Asteroiden Bewegen sich auf keplerschen Umlaufbahnen um die Sonne Größenordnungen kleiner als Planeten Großteil der Asteroiden unseres Sonnensystems Große Halbachse 2,0 bis 3,4 AE Aus dem präsolaren Urnebel hervorgegangen

24 Gesamtmasse aller Asteroiden: 5% unseres Mondes In inneren Bereich (2,0 bis 2,5 AE) dominieren helle Objekte (Spektralklassen E, V und S) Ab 2,5 AE dunkle, kohlenstoffhaltige Asteroiden der Spektralklasse C Ungleichmäßige Verteilung (Bahnstörungen durch Jupiter)

25 Kuipergürtel Scheibenförmige Region außerhalb der Neptunbahn 1951 Entdeckung durch Gerald Kuiper 30 bis 50 AE Entfernung von der Sonne Mehr als Objekte mit Durchmesser >100 km ca. 800 bekannte Objekte, unterteilt in drei Klassen:

26 Resonante KBOs: resonante Bahnen zu Neptun, in Folge Stabilisierung der Bahnen bei ca. 40 AE Klassische KBOs: kleine Exzentrizitäten auf nahezu kreisförmigen Bahnen zwischen 41 und 50 AE und Bahnneigungen von bis zu 30 Gestreute KBOs: große Exzentrizitäten auf Bahnen mit Periheldistanzen nahe 35 AE und Apheldistanzen bis 1000 AE

27 Oortsche Wolke 1950 Entdeckung durch Jan Hendrik Oort Umschließt das Sonnensystem schalenförmig (nahezu isotrop) in einen Abstand von 300 bis AE Gesteins-, Staub- und Eiskörper, die sich nicht zu Planeten zusammenschlossen Gravitativ an die Sonne gebunden Ursprungsort von Kometen

28 Bisher kein direkter Nachweis möglich Indirekt: Überschuss von langperiodischen Kometen mit einer Apheldistanz von über AE

29 Missionen Pioneer 10/11: Jupiter Galileo: Jupiter und seine Monde Voyager 1/2: Saturn, Jupiter, Uranus, Neptun Mars Express: Mars Ulysses: Jupiter, Sonnenkorona, -wind, -magnetfeld, kosmische Strahlen Cassini/Huygens: Saturn und seine Monde

30 Zukünftige Missionen New Horizons (Start 2006): Pluto Juno (Start 2011): Jupiter Phoenix (Start 2008): Mars

31 Quellen Carroll & Ostlie: Modern Astrophysics, Chapters 19 & 20

32 Florian Scheiner Dienstag, 20. November 2007 Ende