8 Planeten im Sonnensystem

Transkript

1 8 Planeten im Sonnensystem Max Camenzind Senioren-Uni Bad Kissingen

2 Übersicht Die 8 Planeten sehr geordnet 2006: IAU Definition von Planeten Die 8 Planeten und ihre Erforschung Die Anfänge: Pioneer-Sonden und Voyager Die vier inneren Planeten: Merkur, Venus, Erde und Mars; Die vier äußeren Planeten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun; Kuiper-Gürtel und Zwergplaneten

3 IAU 2006: 8 Planeten & 5 Zwerge Trans-Neptun

4 IAU Definition von Planeten Planeten sind Objekte, die sich auf einer Bahn um die Sonne befinden, über eine ausreichende Masse verfügen, um durch ihre Eigengravitation eine annähernd runde Form (hydrostatisches Gleichgewicht) zu bilden, die Umgebungen ihrer Bahnen bereinigt haben und selbst keine Sterne sind (keine Braune Zwerge). sonst Zwergplaneten oder Monde.

5 Raumsonden erkunden das Sonnensystem Raumsonden erkunden das Sonnensystem seit 40 Jahren

6 Pioneer 10 / 11 erproben Fly-By an Jupiter

7 Voyager 1/2 gestartet 1977 Plakette

8 Jupiter mit Red Spot Voyager Aufnahme

9 Voyager Aufnahme

10 Vulkanausbruch auf Io Voyager Aufnahme

11 Voyager / Video

12 Voyager am Rande des Sonnensystems Geschwindigkeit: 17 km/s = 3,6 AE/Jahr Bugwelle Termination Shock Heliopause Heliosphäre ~ 100 AE

13 Der Merkur

14 Merkur - Erde

15 Merkur MESSENGER / NASA

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17 Merkur Caloris Becken 3 x Deutschland Messenger Aufnahme

18 Merkur - SOHO Transit Nächster Transit 9. Mai 2016

19 Merkur Transit Nur wenn die Erde in der Nähe der Bahnknoten der Merkurbahn steht und Merkur sich dann gerade zwischen Sonne und Erde befindet, kann man einen Merkurtransit beobachten.

20 Merkur - Aufbau Kruste Flüssiger Kern Mantel

21 Planet Venus Erde Vergleich

22 Venus Phasen Entdeckung der Venus-Phasen war entscheidend für die Richtigkeit des heliozentrischen Systems.

23 Venus Phasen Sonne im Zentrum

24 Venus Berge

25 Venus Aufbau Venus Kruste ~ 100 km Tektonisch inaktiv seit 1 Mrd Jahren Silikat Mantel Metallischer Kern

26 Venus Transits Knoten

27 Venus-Transit Dezember 1631 (von Johannes Kepler vorausberechnet) 4. Dezember Juni Dezember Dezember Juni Juni Dezember Dezember 2125

28 Erde der Blaue Planet

29 Wasser bedeckt 70% Fläche Woher stammt das Wasser?

30 Rückseite des Mondes Kartierung Reconnaissance Auflösung: 300 m Farbe: Elevation Südpol: South Pole-Aitken Basin 2500 km

31 Erde Aufbau fest flüssig

32 Erde ist eine Kartoffel ESA-Satellit GOCE

33 Präzession Erdachse

34 Präzession eines Kreisels

35 Pol- Wanderung Einmal in Jahren Nutation durch Mond in 18,6 Jahren mit Amplitude von 9,2

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37 Magnetosphäre der Erde

38 Magnetische Polwanderung

39 Erdmagnetosphäre schirmt den Sonnenwind ab

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41 Erde Aurora in Australien 2012

42 Sonnenstürme quetschen die Erdmagnetosphäre

43 Der Mars Der Rote Planet: In der Bildmitte liegt das System der Mariner-Täler. Ganz links die Tharsis-Vulkane (Bildmosaik von Viking 1 Orbiter, 1980).

44 Der Mars - Eiskappen Der Rote Planet: Mars in natürlichen Farben, aufgenommen am 26. Juni 2001 mit HST. Die Färbung entsteht durch Eisen(III)- Oxid-Staub (Rost).

45 Erde - Mars

46 Mars-Rover Spielzeuge der Wissenschaftler?

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48 Spirit Mars Rover 2010

49 Mars-Rover Sojourner

50 Mars-Rover Opportunity

51 Mars-Panorama / Rover-Images

52 Mars-Rover / Kayser Krater

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54 Mars-Reconnaissance Orbiter

55 Rover Spirit inspiz. Columbia Hills

56 Rover Opportunity Victoria Krater

57 Mars Nordpol / Global Surveyor

58 Aktuell: Mars Rover Curiosity

59 Mars-Rover Curiosity

60 Mars Rover Curiosity Landeplatz

61 Mars Rover Curiosity Touchdown August 2012

62 Die Mars-Monde Phobos (27 km) und Deimos

63 Jupiter / Cassini Jupiter gilt heute als Standard- Gasplanet mit Rocky Core Masse: 0,001 M S Masse: 318 M E Radius: 0,1 R S Rotation: ~ 10 h sehr schnell Ausgeprägte Wolkenbänder Jetstreams Extrem starke Magnetosphäre

64 Jupiter der größte Planet

65 Die Galileischen Monde

66 Jupiter Galileo Mission Sonde wurde 1989 von NASA gestartet, erreichte 1995 Jupiterbahn und stürzte 2003 ab.

67 Galileo mit Io

68 Jupiter - Erde

69 Jupiter Abplattung Schnelle Rotation: 9h 50min

70 Jupiter und Braune Zwerge

71 Jupiter Aufbau Die äußeren Schichten des Jupiter bestehen aus molekularem Wasserstoff (H 2 ). In größeren Tiefen geht dieses gasförmige Element in den flüssigen Zustand über.

72 Jupiter Aufbau Die äußeren Schichten des Jupiter bestehen aus molekularem Wasserstoff (H 2 ). In größeren Tiefen geht dieses gasförmige Element in den flüssigen Zustand über.

73 Jupiter Turbulenz mit Red Spot, Red Spot jun. und 3. Red Spot

74 Jupiter Red Spot

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76 Die Atmosphäre zerfällt in einzelne Streifen, die unterschiedlich rotieren. Dadurch entstehen Scherinstabilitäten Wirbelbildung. Streifen in Äquatornähe rotieren am schnellsten. Die Wirbel werden durch Konvektion angetrieben. Jupiter vom Südpol

77 Computer- Simulation: Strömungen in der Atmosphäre organisieren sich durch die schnelle Rotation in zylinderförmige Säulen. Konvektion von innen treibt die Winde an. Jet-Strom 170 m/s

78 Jupiter Ringsystem

79 Jupiter Magnetosphäre Sonnenwind Bug Schock Neutrale Schicht

80 Jupiter Io Torus Io

81 Jupiter Polarlichter

82 Jupiter Mond Io Mond Io: Umlaufperiode: 1 d 18 h 27,6 m Rotation gebunden Helligkeit: 5 mag Albedo: 0,6 Halbachse: km Farbe: Schwefel Entdeckung: 7. Januar 1610

83 Vulkanischer Schlot - Schwefelsee 75 km

84 Io Aufbau Gestein Eisen Nickel

85 Jupiter Mond Europa Mond Europa: Umlaufperiode: 3 d 13 h 14,6 m Rotation gebunden Helligkeit: 5,3 mag Albedo: 0,68 Halbachse: km Oberfläche: Eis mit Furchen Entdeckung: 7. Januar 1610

86 Oberfläche Europa

87 Europa Aufbau Wasser Ozean Eis Eisen Nickel Gestein

88 Europa-Jupiter-Mission EJSM Laplace geplant 2020 NASA / ESA

89 Jupiter Mond Ganymed Mond Ganymed: Umlaufperiode: 7 d 3 h 42,6 m Rotation gebunden Helligkeit: 4,6 mag Albedo: 0,44 Halbachse: km Oberfläche: Krater (alt), Platten Entdeckung: 7. Januar 1610

90 Ganymed Aufbau Wasser Ozean Eis Eisen Nickel Gestein

91 Jupiter Mond Callisto Mond Callisto: Umlaufperiode: 16 d 16 h 32,2 m Rotation gebunden Helligkeit: 5,7 mag Albedo: 0,19 Halbachse: km Oberfläche: Krater (alt), Eis Entdeckung: 7. Januar 1610

92 Galilei Mond Kallisto Aufnahme Voyager 1 Krater Valhalla

93 Saturn Herr der Ringe

94 Saturn Aurora

95 Saturn Erde Cassini

96 Mission verlängert bis 2017

97 Giovanni Domenico Cassini 8. Juni 1625 in Perinaldo nahe Nizza, Italien; 14. September 1712 in Paris; Astronom und Mathematiker

98 Cassini Sonde

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100 Saturn von der Erde aus Saturn-Ringe sind um 27 Grad geneigt. verschiedene Winkel von der Erde aus. Die Ringebene hält absolute Position bei. Positionen alle 15 Jahre während des Umlaufs.

101 Saturn Ring - Inklination

102 Cassini-Huygens - Saturn

103 Saturn - Schattenspiele

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106 Die Roche-Grenze (1850) - die Entstehung der Ringe M R d m Weit entfernt von der Roche-Grenze bildet die Masse praktisch eine Kugel. Näher an der Roche-Grenze deformiert sich der Satellit durch die Gezeitenkräfte zu einem Ellipsoid. Innerhalb der Roche-Grenze kann der Körper den Gezeitenkräften nicht mehr widerstehen und löst sich auf. Nach einiger Zeit entsteht durch diese differentielle Rotation ein Ring.

107 Saturn Ringbildung durch Mond Simulation: Robin M. Canup 2010

108 Saturns Wolkenbänder Aufnahme Cassini

109 Erde Merkur - Titan

110 Cassini startet Huygens

111 Huygens landet auf Titan am

112 Titan Atmosphäre (Voy) - Seen

113 Aufbau Titan Huygens

114 Saturn Südpol Hurrikan Aufnahme: 752 nm / Cassini Der Monstersturm weist das Erscheinungsbild eines irdischen Hurrikans auf. Die dunkle innere Fläche entspricht dem Auge, das von einem dicken Ring heller Wolken umgeben ist. Das Auge weist einen Durchmesser von etwa 8000 Kilometer auf (Erde)! Windgeschwindigkeiten in dem im Uhrzeigersinn rotierenden Wirbel bis zu 550 Kilometer pro Stunde.

115 Hexagonale Wolken Saturn Nordpol Aufnahme Cassini (2009)

116 Planet Uranus 1781 von W. Herschel entdeckt Aufnahme Voyager 2 (1986)

117 Jahreszeiten auf Uranus

118 Uranus Aufbau

119 Neptun Le Verrier 1846

120 Neptun 1 mal rum P = 16 h Wolkenaktivität je nach Jahreszeit 1 NJahr = 165 EJahre i = 29 Grad

121 Neptun Dunkler Spot / Voyager a la Red Spot auf Jupiter ist verschwunden

122 Neptun Helligkeitsänderungen

123 Neptun Mond Triton

124 Gezeitenkräfte

125 Ein Vergleich der Magnetosphären von Erde, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun - liegen schief zur Rotationsachse. Die Magnetosphären von Uranus und Neptune sind gegenüber den Zentren versetzt und stark angestellt gegenüber ihren Rotationsachsen. Jupiter, Saturn und Neptun haben magnetische Nordpole, während die Erde dort den magnetischen Südpol aufweist.

126 Zusammenfassung Planetenbahnen folgen in guter Näherung den drei Kepler Gesetzen (Konsequenz aus Newtonscher Gravitationstheorie von 1687). werden korrigiert durch Einsteinsche Gravitation (1915: Periheldrehung Merkur, Gravitationswellenabstrahlung). Sonnensystem hat 4 Gesteinsplaneten und 4 Gasplaneten, sowie mehrere Zwergplaneten. Alle Planeten wurden extensiv untersucht durch Planetensonden. Mars ist von besonderem Interesse für die Menschheit.

127 Jupiter und Saturn Jupiter ist der größte und massenreichste Planet im Sonnensystem. Jupiter und Saturn haben wahrscheinlich rocky Cores, umgeben von einer dicken Schicht flüßigen und metallischen Wasserstoffs mit einer äußeren Schicht aus normalem flüssigem Wasserstoff. Beide weisen in etwa dieselbe chemische Zusammensetzung auf, die sehr ähnlich zu der Sonne ist. Die sichtbaren Strukturen von Jupiter existieren in den äußersten 100 km der Atmosphäre. Saturn hat ähnliche Strukturen, jedoch schwächer ausgeprägt. Jupiter und Saturn weisen insgesamt drei Wolkenschichten auf.

128 Jupiter und Saturn Jupiter hat vier große Satelliten. Die beiden inneren Galileischen Monde, Io und Europa, sind etwa so groß wie unser Mond. Die beiden äußeren Monde, Ganymed und Callisto, sind vergleichbar zu Merkur. Io ist von einer Schwefel-Schicht bedeckt, die in vulkanischen Explosionen abgelagert worden ist. Europa ist von einer Schicht gefrorenen Wassers bedeckt, die von vielen Furchen durchzogen ist. Die stark verkraterte Oberfläche von Ganymed wird durch gefrorenes Wasser gebildet mit large polygons of dark, ancient crust separated by regions of heavily grooved, lighter-colored, younger terrain. Callisto hat eine stark verkraterte alte Schicht aus gefrorenem Wasser.

129 Uranus und Neptun Uranus und Neptun sind ziemlich ähnlich in Masse, Größe und chemischer Zusammensetzung. Jeder hat einen rocky Core umgeben von einem dicken Mantel aus Wasser; die magnetischen Dipolachsen sind stark angestellt und beide Planeten werden von einem System dünner dunkler Ringe umgeben. Uranus ist einzigartig: seine Rotationsachse liegt praktisch in der Bahnebene, was zu ausgeprägten Jahreszeiten führt. Uranus hat 5 Satelliten moderater Größe, der bizzareste Mond ist Miranda. Triton ist der größte Satellit von Neptun - eine eisige Welt mit einer dichten Stickstoff-Atmosphäre. Triton bewegt sich retrograd und wurde wahrscheinlich von Neptuns Gravitation eingefangen. Triton bewegt sich langsam auf Neptun zu in einer spiralförmigen Bewegung und wird wahrscheinlich zerbrechen und ein Ringsystem bilden.