planeten im sonnensystem - lsw.uni-heidelberg.de · saturn – südpol hurrikan aufnahme: 752 nm /...
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• Die 8 Planeten 4 + 4 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
Übersicht
• 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.
IAU Definition von Planeten
Voyager am Rande des Sonnensystems Geschwindigkeit: 17 km/s = 3,6 AE/Jahr
Heliosphäre
Heliopause
Termination
Shock Bugwelle
~ 100 AE
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.
Venus
Phasen
Entdeckung der
Venus-Phasen
war
entscheidend
für die Richtigkeit
des heliozentrischen
Systems.
Venus
Aufbau
Metallischer
Kern
Silikat
Mantel Venus
Kruste
~ 100 km
Tektonisch
inaktiv
seit 1 Mrd
Jahren
Venus-Transit 6.12.1882
7. Dezember 1631
(von Johannes Kepler
vorausberechnet)
4. Dezember 1639
3. Juni 1769
9. Dezember 1874
6. Dezember 1882
8. Juni 2004
6. Juni 2012
11. Dezember 2117
8. Dezember 2125
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2500 km
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).
Der
Mars
-
Eis-
kappen Der Rote Planet:
Mars in natürlichen
Farben, aufgenommen
am 26. Juni 2001
mit HST. Die Färbung
entsteht durch
Eisen(III)-
Oxid-Staub (Rost).
Jupiter / Cassini 7.12.2000
Jupiter gilt heute
als Standard-
Gasplanet mit
„Rocky Core“
Masse: 0,001 MS
Masse: 318 ME
Radius: 0,1 RS
Rotation: ~ 10 h
sehr schnell
Ausgeprägte
Wolkenbänder
„Jetstreams“
Extrem starke
Magnetosphäre
Jupiter
Galileo
Mission
Sonde wurde 1989
von NASA gestartet,
erreichte 1995
Jupiterbahn
und stürzte 2003 ab.
Jupiter –
Aufbau
Die äußeren Schichten des Jupiter
bestehen aus molekularem
Wasserstoff (H2). In größeren Tiefen
geht dieses gasförmige Element in
den flüssigen Zustand über.
Jupiter –
Aufbau
Die äußeren
Schichten des
Jupiter bestehen aus
molekularem
Wasserstoff (H2).
In größeren Tiefen
geht dieses
gasförmige Element
in den flüssigen
Zustand über.
Jupiter vom Südpol Die Atmosphäre
zerfällt in einzelne
Streifen, die
unterschiedlich
rotieren.
Dadurch ent-
stehen Scherin-
stabilitäten
Wirbelbildung.
Streifen in
Äquatornähe
rotieren am
schnellsten.
Die Wirbel werden
durch Konvektion
angetrieben.
Jet-Strom
170 m/s
Computer-
Simulation:
Strömungen
in der
Atmosphäre
organisieren
sich durch
die schnelle
Rotation in
zylinder-
förmige
Säulen.
Konvektion
von innen
treibt die
Winde an.
Jupiter
Mond Io Mond Io:
Umlaufperiode:
1 d 18 h 27,6 m
Rotation gebunden
Helligkeit: 5 mag
Albedo: 0,6
Halbachse:
421.800 km
Farbe:
Schwefel
Entdeckung:
7. Januar 1610
Jupiter
Mond
Europa Mond Europa:
Umlaufperiode:
3 d 13 h 14,6 m
Rotation gebunden
Helligkeit: 5,3 mag
Albedo: 0,68
Halbachse:
670.900 km
Oberfläche:
Eis mit Furchen
Entdeckung:
7. Januar 1610
Jupiter
Mond
Ganymed
Mond Ganymed:
Umlaufperiode:
7 d 3 h 42,6 m
Rotation gebunden
Helligkeit: 4,6 mag
Albedo: 0,44
Halbachse:
1.070.400 km
Oberfläche:
Krater (alt), Platten
Entdeckung:
7. Januar 1610
Jupiter
Mond
Callisto
Mond Callisto:
Umlaufperiode:
16 d 16 h 32,2 m
Rotation gebunden
Helligkeit: 5,7 mag
Albedo: 0,19
Halbachse:
1.833.000 km
Oberfläche:
Krater (alt), Eis
Entdeckung:
7. Januar 1610
Giovanni
Domenico
Cassini
8. Juni 1625 in
Perinaldo nahe
Nizza, Italien;
† 14. September
1712 in Paris;
Astronom und
Mathematiker
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.
Die Roche-Grenze (1850)
- die Entstehung der Ringe
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 Gezeiten-
kräften nicht mehr widerstehen
und löst sich auf.
Nach einiger Zeit entsteht
durch diese differentielle
Rotation ein Ring.
M
R m d
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.
Ein Vergleich der Magnetosphären von Erde, Jupiter,
Saturn, Uranus und Neptun - liegen schief zur Rotations-
achse. 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.
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.
• 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.
Jupiter und Saturn
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.
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.