1 DER AUFBAU DES UNIVERSUMS

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1 6 Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern 1 DER AUFBAU DES UNIVERSUMS 1.1 Unser Sonnensystem Unser Sonnensystem besteht aus einem durchschnittlichen Stern, der Sonne, und vielen kleineren Körpern, die um die Sonne kreisen: Planeten und ihre Monde Planetoide, Astroide, Meteoride Meteorite Kometen Zwischen diesen Körpern hat es Gas und Staub. Alle diese Körper leuchten nicht selber, sondern werden von der Sonne wie von einer Glühbirne beleuchtet; dies ist ein grundsätzlicher Unterschied. 1.2 Die Sonne Die Sonne ist eine riesige Kugel aus Gas. Wie alle Sterne leuchtet sie und strahlt Wärme ab. Die Energie, die dazu nötig ist, erzeugt sie in ihrem Kern. Auf der Sonnenoberfläche sind oft dunkle Flecken, die so genannten Sonnenflecken, zu sehen. Häufig finden Gasausbrüche und Explosionen statt. Die Sonne ist ein ganz normaler, durchschnittlicher Stern. Viele Sterne sehen also ähnlich aus wie die Sonne und bestehen auch aus leuchtendem Gas. 1.3 Die Planeten Die Planeten sind riesige Kugeln aus Materie, welche die Sonne umkreisen. Sie sind viel kleiner als die Sonne (siehe Tabelle 1: Grössenvergleiche). Planeten sind nicht etwa Sterne, denn Sterne leuchten selber, Planeten aber nicht. Die wichtigsten Daten der neun Planeten unseres Sonnensystems sind in der Tabelle 2 eingetragen. Die Planeten kann man in zwei Gruppen unterteilen: erdähnliche Planeten: kleine Planeten (Merkur, Venus, Erde, bestehen aus Gestein Mars, Pluto) besitzen wenige oder gar keine Monde und auch keine Ringe Gasplaneten: grosse Planeten (Jupiter, Saturn, bestehen aus Gas Uranus, Neptun) besitzen viele Monde und Ringe Angenommen ist so gross wie also Wirkliche Grösse: Sonne Stecknadelkopf 2.8 mm 1'392'000 km Jupiter Dicke der Stecknadel 0.28 mm 142'796 km Erde Spitze der Stecknadel mm 12'756 km Distanz Sonne-Erde Massstab/Lineal 30 cm 149'597'900 km ( ~2.5 Mio. km) Distanz Sonne-Jupiter AJB-Mitglied 1.5 m 779'000'000 km Distanz Sonne-Pluto Breite der Sternwarte 12 m 5'966'000'000 km Distanz Sonne-nächster Stern Bern-Luzern 80 km 36'895'950'000'000'000 km Tabelle 1 Grössenvergleiche

2 Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern 7 Merkur Venus Erde Mars Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto Symbol kleinster Abstand zu Sonne (Mio km) , , größter Abstand zu Sonne (Mio. km) , , Umlaufzeit (in Jahren) 0,24 0,61 1 1,88 11,87 29,63 86,04 165,49 251,86 Durchmesser (km) Masse (in Erdmassen) 0,0553 0, , ,8 95,14 14,54 17,20 - mittlere Dichte (g/cm 3 ) 5,43 5,24 5,515 3,93 1,33 0,7 1,58 1,71 2,1 Fluchtgeschwindigkeit (km/s) 4,25 10,4 11,2 5, ,4-20,6-23,7 - Rotationsperiode 58,65d 243,0d 23h56 24h37 9h55 10h14 16h 48 18h12 6,39d Anzahl Monde Tabelle 2 Wichtige Daten der Planeten ( Besitzt Ringsystem ) Daten: Monde So wie die Planeten die Sonne umkreisen, umkreisen die Monde die Planeten. Monde bestehen aus Gestein und oft auch aus Eis. Grosse Monde sind kugelförmig wie die Planeten, kleine hingegen unregelmässig wie Kartoffeln. 1.5 Planetoid / Asteroid / Meteoride Asteroide ist der Sammelbegriff für kleine Planeten. Die meisten sind kartoffelförmig, nur die Grössten haben eine einigermassen runde Form. Die meisten Asteroide befinden sich in Ansammlungen, so genannten Gürteln. Die ausgeprägtesten sind der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter und der Kuipergürtel hinter Pluto. Grosse Asteroide werden Planetoide genannt. Sie haben in der Regel eine runde Form und können Monde haben. Meteoride sind die Winzlinge unter den Asteroiden. Sie sind nur einige cm bis mm gross. 1.6 Meteore Meteore nennt man die Leuchterscheinung, die beim Eintreten eines Asteroiden durch die starke Reibung mit den Luftmolekülen der Erdatmosphäre entsteht. Man nennt sie auch Sternschnuppen. 1.7 Meteorite Meteorite sind Objekte, die gross genug sind, um beim Eintritt in die Erdatmosphäre nicht vollständig zu verglühen, so dass sie auf der Erdoberfläche einschlagen können.

3 8 Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern 1.8 Kometen Kometen bewegen sich auf sehr langgestreckten Bahnen um die Sonne. Deshalb sind sie manchmal nahe bei der Sonne (Perhel) und manchmal weit von ihr entfernt (Aphel). Ein Komet, der gerade weit von der Sonne entfernt ist, besteht nur aus dem Kometen Kern. Dieser Kern ist sehr klein (nur einige Kilometer Durchmesser) und besteht aus Eis und Gestein. Wenn der Komet in die Nähe der Sonne kommt, schmilzt das Eis und eine riesige Gashülle bildet sich rund um den Kern. Der Sonnenwind bläst diese Hülle weg, so dass ein Schweif entsteht. Wenn sich der Komet dann wieder von der Sonne entfernt, verschwindet der Schweif wieder, doch er hinterlässt meist eine Drecksspur, welche zu Meteorschauern führt, z.b. dem Leonidenschauer. Abbildung 1 Schweifbildung bei Kometen 1.9 Sterne Sterne unterscheiden sich in verschiedenen Eigenschaften: Grösse: Es gibt Zwerge, mittelgrosse Sterne (wie die Sonne), Riesen und Überriesen. Temperatur und Farbe: kühle Sterne (3000 C) sind rot, lauwarme (6000 C) gelb und heisse ( C) blau. Helligkeit: Je grösser und heisser ein Stern, desto heller ist er. Es gibt auch Zwillingssterne, die zusammen entstanden sind. Man nennt sie Doppelsterne. Sie kreisen gegenseitig umeinander:

4 Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern 9 Es gibt sogar Mehrfachsterne (das heisst Drillinge, Vierlinge usw.). Schliesslich gibt es Sterne, die ihre Helligkeit verändern, so genannte Veränderliche, die wir unterteilen können in: Bedeckungs Veränderliche sind Doppelsterne, die einander gegenseitig von Zeit zu Zeit verdecken. Dann ist der hintere Stern nicht sichtbar und somit erscheint das ganze Doppelsternsystem dunkler. Physische Veränderliche werden tatsächlich grösser und kleiner, heisser und kühler und verändern so ihre Helligkeit Nebel Abbildung 2 Ein Doppelsternsystem Nebel werden in zwei Gruppen unterteilt: Diffuse Nebel Diffuse Nebel sind riesige Wolken aus Gas oder Staub oder beidem. Gasnebel werden von Sternen erhitzt und beginnen deshalb zu leuchten. Staubnebel werden oft von Sternen beleuchtet. Staubnebel leuchten also nicht selber, sondern reflektieren das Licht von Sternen; man nennt sie deshalb auch Reflexionsnebel. Staubnebel, in denen es keine Sterne gibt, sind dunkel und verdecken alles, was dahinter ist; sie heissen deshalb auch Dunkelnebel. Planetarische Nebel Alte Sterne stossen ihre äussersten Schichten ab. So entsteht eine Hülle um den Stern, die sich ausdehnt. Solche Hüllen nennt man planetarische Nebel, weil sie im Fernrohr wie Planeten aussehen also wie kleine runde Scheibchen. Abbildung 3 Planetarischer Nebel M57 (Quelle: Riesige, alte Sterne stossen nicht einfach nur ihre Hülle ab, sondern explodieren geradezu. Eine solche Explosion nennt man Supernova, und der übriggebliebene Nebel heisst Supernova Rest.

5 10 Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern 1.11 Sternhaufen Manchmal liegen viele Sterne nahe beieinander und bilden einen Haufen. Auch hier gibt es zwei Gruppen. Offene Sternhaufen nennt man diejenigen Sternhaufen, die nicht sehr dicht sind und aus etwa 100 jungen Sternen bestehen. Im Fernrohr kann man jeden Stern des Haufens einzeln sehen. Kugelsternhaufen sind Ansammlungen sehr vieler, alter Sterne (bis einige Milliarden Jahre), welche recht nahe beieinander liegen (Distanzen zwischen den Sternen: ca. 1 Lichtjahr 1 ). Kugelsternhaufen sind, wie der Name sagt, kugelförmig. Im Zentrum liegen die Sterne näher beieinander, so dass man im Fernrohr dort nur einen einzigen Klumpen sehen kann. Nur am Rand sieht man einzelne Sterne. Abbildung 4 Kugelsternhaufen M13 aufgenommen von Frédéric Carron und Matthias Baumgartner (Quelle: AJB) Kontrollfragen 1. Welche Körper umkreisen unsere Sonne? 2. Was ist der Unterschied zwischen der Sonne und einem dieser Körper? 3. Was ist unsere Sonne eigentlich?aus was besteht sie? 4. Was gibt es auf der Sonne (mehrere Antworten möglich)? A) Flecken B) Wirbelstürme C)Explosionen D) Gewitter E) Sommersprossen 5. Welche Hauptgruppen von Planeten unterscheidet man? 6. Was ist der Unterschied zwischen diesen beiden Hauptgruppen 7. Was sind Monde? 8. Was ist der Kuipergürtel? 9. Was ist der Unterschied zwischen Asteroiden, Planetoiden und Meteoriden? 10. Was ist eine Sternschnuppe? 1 ein Lichtjahr siehe Masseinheiten Kapitel Physik 1

6 Grundkurs Astronomische Jugendgruppe Bern Galaxien Wie die Milchstrasse bestehen alle Galaxien aus Sternen, Nebeln, offenen Sternhaufen und Kugelsternhaufen. Sie unterscheiden sich vor allem in ihrer Form. Es gibt verschiedene Typen von Galaxien: Spiralgalaxien (wie die Milchstrasse) elliptische Galaxien: kugelförmige oder längliche Galaxien ohne Spiralarme unregelmässige Galaxien: Galaxien, die eine unregelmässige Form haben Galaxienhaufen Wir finden Galaxienhaufen in (fast) allen Grössen: Einige besitzen nur wenige Mitglieder und andere bestehen aus Tausenden von Galaxien. Die meisten Galaxien gehören zu einem Haufen; dennoch können wir auch Einsiedler -Galaxien beobachten Universum Wie das Universum als Ganzes aussieht, ist eine Frage, die sehr schwierig zu beantworten ist. Physiker und Astronomen sind diesem Rätsel jedoch auf der Spur. Abbildung 5 Andromedanebel M 31 (Quelle: Kontrollfragen 11. Was geschieht, wenn ein Gesteinsbrocken auf die Erde trifft? 12. Wie nennt man diese Gesteinsbrocken? 13. Warum bildet sich ein Kometenschweif? 14. Welches sind die Hauptunterschiede bei Sternen? 15. Was ist ein Bedeckungsveränderlicher Stern? 16. Was ist ein Physisch Veränderlicher Stern? 17. Was ist der Unterschied zwischen einem Gasnebel und einem Staubnebel? 18. Was ist der Pferdekopfnebel für ein Nebel? (dunkler Pferdekopf vor hellem Gasnebel) 19. Wie entsteht ein Planetarischer Nebel? 20. Was ist der Unterschied zwischen einem Planetarischen Nebel und einer Supernova? 21. Was ist ein Sternhaufen? 22. Vergleiche Offene Sternhaufen und Kugelsternhaufen! 23. Was ist eine Galaxie? 24. Wie heisst die Galaxie in der wir leben? 25. Wie heisst die "Familie" einer Galaxie?