Früher glaubten die Menschen, dass die Erde das Zentrum des Universums sei; dass sich Sonne, Mond, Planeten und Sterne alle drehtenuns.Erst nach Jahrhunderten fortlaufender Beobachtungen und verbesserter Instrumentierung verstanden Astronomen, dass wir tatsächlich Teil eines größeren Planetensystems sind, das sich um die Sonne dreht. Und erst im letzten Jahrhundert haben wir verstanden, wie groß unser Sonnensystem ist.
Und selbst jetzt lernen wir noch. In den letzten Jahrzehnten hat sich die Gesamtzahl der Himmelskörper und Monde, von denen bekannt ist, dass sie die Sonne umkreisen, erweitert. Wir sind auch gekommen, um die Definition von „Planet“ zu diskutieren (in der Tat ein kontroverses Thema!) und haben zusätzliche Klassifikationen eingeführt – wie Zwergplanet, Kleinplanet, Plutoid usw. – um neue Funde zu berücksichtigen. Wie viele Planeten gibt es und was ist das Besondere an ihnen? Lassen Sie uns sie nacheinander durchgehen, oder?
Quecksilber:
Wenn Sie von der Sonne nach außen reisen, Quecksilber ist der nächste Planet. Es umkreist die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von 58 Millionen km (36 Millionen Meilen). Quecksilber ist luftlos und weist daher ohne nennenswerte Atmosphäre zum Halten der Hitze dramatische Temperaturunterschiede auf. Die der Sonne zugewandte Seite erfährt Temperaturen von bis zu 420 ° C (788 ° F), und dann sinkt die Seite im Schatten auf -173 ° C (-279,4 ° F).
MESSENGER-Bild von Merkur von seinem dritten Vorbeiflug. Bildnachweis: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Carnegie Institution of Washington
Wie Venus, Erde und Mars ist Merkur ein terrestrischer Planet, was bedeutet, dass er größtenteils aus feuerfesten Mineralien wie Silikaten und Metallen wie Eisen und Nickel besteht. Diese Elemente werden auch zwischen einem metallischen Kern und einem Silikatmantel und -kruste unterschieden, wobei Merkur einen überdurchschnittlich großen Kern besitzt. Mehrere Theorien wurden vorgeschlagen, um dies zu erklären, die am weitesten verbreitete ist, dass der Einschlag eines Planetesimals in der Vergangenheit einen Großteil seines Mantelmaterials weggeblasen hat.
Merkur ist der kleinste Planet im Sonnensystem und misst an seinem Äquator nur 4879 km im Durchmesser. Mit einer Dichte von 5,427 g/cm² ist er jedoch der zweitdichteste Planet im Sonnensystem3– das ist das zweite nur auf der Erde. Aus diesem Grund erfährt Merkur eine Anziehungskraft, die ungefähr 38% der Anziehungskraft der Erde beträgt (0,38 .).g).
Merkur hat auch die exzentrischste Umlaufbahn aller Planeten im Sonnensystem (0,205), was bedeutet, dass seine Entfernung von der Sonne zwischen 46 und 70 Millionen km (29-43 Millionen Meilen) beträgt. Der Planet braucht auch 87.969 Erdentage, um eine Umlaufbahn zu vollenden. Aber mit einer durchschnittlichen Umlaufgeschwindigkeit von 47,362 km/s braucht Merkur auch 58,646 Tage, um eine einzelne Umdrehung zu vollenden.
In Kombination mit ihrer exzentrischen Umlaufbahn bedeutet dies, dass es 176 Erdentage dauert, bis die Sonne auf dem Merkur an dieselbe Stelle am Himmel (also einen Sonnentag) zurückkehrt, die doppelt so lang ist wie ein einzelnes Herm-Jahr. Merkur hat auch die geringste axiale Neigung aller Planeten im Sonnensystem – ungefähr 0,027 Grad – im Vergleich zu Jupiters 3,1 Grad, der zweitkleinsten.
Die Raumsonde MESSENGER befindet sich seit März 2011 im Orbit um Merkur – doch ihre Tage sind gezählt. Bildnachweis: NASA/JHUAPL/Carnegie Institution of Washington
Merkur wurde nur zweimal von Raumfahrzeugen besucht, das erste war das Seemann 10 Sonde, die Mitte der 1970er Jahre einen Vorbeiflug an dem Planeten durchführte. Erst 2008 machte eine andere Raumsonde von der Erde einen knappen Vorbeiflug an Merkur (die BOTE Sonde), die neue Bilder von gemacht hat seine Oberfläche , beleuchten seine geologische Geschichte , und bestätigte die Vorhandensein von Wassereis und organischen Molekülen in seiner nördlichen Polarregion.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Merkur dadurch besonders ist, dass er klein und exzentrisch ist und zwischen extremen Hitze und Kälte variiert. Es ist auch sehr mineralreich und ziemlich dicht!
Venus:
Venus ist der zweite Planet im Sonnensystem und in Bezug auf Größe und Masse der virtuelle Zwilling der Erde. Mit einer Masse von 4.8676×1024kg und einem mittleren Radius von etwa 6.052 km ist er etwa 81,5% so massiv wie die Erde und 95% so groß. Wie die Erde (und Merkur und Mars) ist es ein terrestrischer Planet, der aus differenzierten Gesteinen und Mineralien besteht.
Aber abgesehen von diesen Ähnlichkeiten unterscheidet sich die Venus sehr von der Erde. Seine Atmosphäre besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid (96%), zusammen mit Stickstoff und einigen anderen Gasen. Diese dichte Wolke verhüllt den Planeten, macht die Oberflächenbeobachtung sehr schwierig und hilft, ihn auf 460 °C (860 °F) aufzuheizen. Der Luftdruck ist auch 92-mal höher als der der Erdatmosphäre, und giftige Wolken aus Kohlendioxid und schwefelsaurem Regen sind an der Tagesordnung.
Die Ähnlichkeit der Venus in Größe und Masse hat dazu geführt, dass sie „Schwesterplanet der Erde“ genannt wird. Bildnachweis: NASA/JPL/Magellan
Die Venus umkreist die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von etwa 0,72 AE (108 Millionen km) fast ohne Exzentrizität. Tatsächlich hat er mit seiner am weitesten entfernten Umlaufbahn (Aphel) von 0,728 AE (108.939.000 km) und seiner engsten Umlaufbahn (Perihel) von 0,718 AE (107.477.000 km) die kreisförmigste Umlaufbahn aller Planeten im Sonnensystem. Der Planet umkreist die Sonne alle 224,65 Tage, was bedeutet, dass ein Jahr auf der Venus 61,5% so lang ist wie ein Jahr auf der Erde.
Wenn die Venus zwischen Erde und Sonne liegt, einer Position, die als untere Konjunktion bezeichnet wird, nähert sie sich der Erde mit einer durchschnittlichen Entfernung von 41 Millionen km am nächsten. Dies geschieht im Durchschnitt alle 584 Tage und ist der Grund, warum Venus die der Erde am nächsten liegende Planet . Der Planet umkreist die Sonne alle 224,65 Tage, was bedeutet, dass ein Jahr auf der Venus 61,5% so lang ist wie ein Jahr auf der Erde.
Im Gegensatz zu den meisten anderen Planeten im Sonnensystem, die sich gegen den Uhrzeigersinn um ihre Achsen drehen, dreht sich die Venus im Uhrzeigersinn (sogenannte „retrograde“ Rotation). Es rotiert auch sehr langsam, wobei es 243 Tage auf der Erde dauert, um eine einzelne Rotation abzuschließen. Dies ist nicht nur die langsamste Rotationsperiode aller Planeten, sondern bedeutet auch, dass ein einzelner Tag auf der Venus länger dauert als ein Venusjahr.
Die Atmosphäre der Venus ist auch dafür bekannt, zu erleben Gewitter . Da es auf der Venus keinen Niederschlag gibt (außer in Form von Schwefelsäure), wird vermutet, dass der Blitz durch Vulkanausbrüche verursacht wird. Mehrere Raumschiffe haben die Venus besucht, und einige Lander haben es sogar an die Oberfläche geschafft, um Bilder ihrer höllischen Landschaft zu senden. Obwohl sie aus Metall waren, überlebten diese Lander nur wenige Stunden.
Das Besondere an der Venus ist, dass sie der Erde sehr ähnlich ist, aber auch radikal anders. Seine dichte Atmosphäre könnte ein Lebewesen zerquetschen, seine Hitze könnte Blei schmelzen und sein saurer Regen könnte Fleisch, Knochen und Metall gleichermaßen auflösen! Es dreht sich auch sehr langsam und relativ zu den anderen Pflanzen rückwärts.
Erde:
Die Erde ist unser Zuhause und der dritte Planet von der Sonne. Mit einem mittleren Radius von 6371 km und einer Masse von 5,97×1024kg ist er der fünftgrößte und der fünftmassereichste Planet im Sonnensystem. Und mit einer mittleren Dichte von 5,514 g/cm³ ist er der dichteste Planet im Sonnensystem. Die Erde ist wie Merkur, Venus und Mars ein terrestrischer Planet.
Aber im Gegensatz zu diesen anderen Planeten wird der Erdkern zwischen einem festen inneren Kern und einem flüssigen äußeren Kern unterschieden. Der äußere Kern dreht sich auch in die entgegengesetzte Richtung wie der Planet, was vermutlich einen Dynamoeffekt erzeugt, der der Erde ihre schützende Magnetosphäre verleiht. In Kombination mit einer Atmosphäre, die weder zu dünn noch zu dick ist, ist die Erde der einzige Planet im Sonnensystem, von dem bekannt ist, dass er Leben unterstützt.
Die Erdschichten, die den inneren und äußeren Kern, den Mantel und die Kruste zeigen. Bildnachweis: Discovermagazine.com
In Bezug auf ihre Umlaufbahn hat die Erde eine sehr geringe Exzentrizität (ca. 0,0167) und reicht in ihrer Entfernung von der Sonne zwischen 147.095.000 km (0.983 AE) im Perihel bis 151.930.000 km (1.015 AE) im Aphel. Dies ergibt eine durchschnittliche Entfernung (auch bekannt als Haupthalbachse) von 149.598.261 km, die die Grundlage einer einzelnen Astronomischen Einheit (AE) ist.
Die Erde hat eine Umlaufzeit von 365,25 Tagen, was 1.000017 julischen Jahren entspricht. Dies bedeutet, dass der Erdkalender alle vier Jahre (im sogenannten Schaltjahr) einen zusätzlichen Tag enthalten muss. Obwohl ein einzelner Sonnentag auf der Erde als 24 Stunden lang angesehen wird, benötigt unser Planet genau 23 Stunden 56 Minuten und 4 Sekunden, um eine einzige Sternumdrehung (0,997 Erdentage) zu vollenden.
Die Erdachse ist auch um 23,439281° von der Senkrechten ihrer Bahnebene geneigt, was für die Erzeugung saisonaler Schwankungen auf der Planetenoberfläche mit einer Periode von einem tropischen Jahr (365,24 Sonnentage) verantwortlich ist. Dies führt nicht nur zu Temperaturschwankungen, sondern auch zu Schwankungen in der Sonneneinstrahlung, die eine Hemisphäre im Laufe eines Jahres erhält.
Die Erde hat nur einen einzigen Mond: dasMond . Dank Untersuchungen von Mondgesteinen, die von der Apollo-Missionen , besagt die vorherrschende Theorie, dass der Mond vor etwa 4,5 Milliarden Jahren durch eine Kollision zwischen der Erde und einem marsgroßen Objekt (bekannt als Theia ). Diese Kollision erzeugte eine massive Trümmerwolke, die unseren Planeten umkreiste und schließlich zu dem Mond verschmolz, den wir heute sehen.
Ein Bild der Erde, aufgenommen von Apollo-11-Astronauten. Bildnachweis: NASA
Was macht die Erde besonders, abgesehen davon, dass sie unsere Heimat ist und wo wir entstanden sind? Es ist der einzige Planet im Sonnensystem, auf dessen Oberfläche flüssiges, fließendes Wasser im Überfluss vorhanden ist, eine lebensfähige Atmosphäre und eine schützende Magnetosphäre hat. Mit anderen Worten, es ist der einzige Planet (oder Sonnenkörper), den wir kennen, auf dem Leben auf der Oberfläche existieren kann.
Darüber hinaus wurde kein Planet im Sonnensystem so gut wie die Erde untersucht, weder von der Oberfläche noch aus dem Weltraum. Tausende von Raumfahrzeugen wurden gestartet, um den Planeten zu untersuchen und seine Atmosphäre, Landmassen, Vegetation, Wasser und den menschlichen Einfluss zu messen. Unser Verständnis dessen, was unseren Planeten in unserem Sonnensystem einzigartig macht, hat bei der Suche nach erdähnlichen Planeten in anderen Systemen geholfen.
März:
Der vierte Planet von der Sonne ist März , der auch der zweitkleinste Planet im Sonnensystem ist. Es hat einen Radius von etwa 3.396 km am Äquator und 3.376 km an seinen Polargebieten – das entspricht etwa 0,53 Erden. Obwohl es ungefähr halb so groß ist wie die Erde, beträgt seine Masse – 6,4185 x 10²³ kg – nur 0,151 der Masse der Erde. Seine Dichte ist auch niedriger als die der Erde, was dazu führt, dass es etwa 1/3 der Erdanziehungskraft (0,376 .) erfährtg).
Seine axiale Neigung ist der der Erde sehr ähnlich, da sie 25,19° zu ihrer Orbitalebene geneigt ist (die axiale Neigung der Erde beträgt etwas mehr als 23°), was bedeutet, dass der Mars auch Jahreszeiten erlebt. Der Mars hat fast keine Atmosphäre, um die Wärme der Sonne einzufangen, und so können die Temperaturen im Marswinter auf ein Tief von -140 ° C (-220 ° F) sinken. Im Hochsommer können die Temperaturen jedoch mittags am Äquator bis zu 20 °C (68 °F) erreichen.
Jüngste Daten des Rovers Curiosity und zahlreicher Orbiter haben jedoch ergeben, dass der Mars einst eine dichtere Atmosphäre hatte. Sein Verlust, nach Daten der NASA Marsatmosphäre und flüchtige Entwicklung (MAVEN) wurde die Atmosphäre im Laufe eines Zeitraums von 500 Millionen Jahren, beginnend vor 4,2 Milliarden Jahren, durch Sonnenwind entfernt.
In seiner größten Entfernung von der Sonne (Aphelion) kreist der Mars in einer Entfernung von 1.666 AE oder 249,2 Millionen km. Im Perihel, wenn es der Sonne am nächsten ist, kreist es in einer Entfernung von 1,3814 AE oder 206,7 Millionen km. In dieser Entfernung benötigt der Mars 686.971 Erdtage, das entspricht 1,88 Erdjahren, um eine Rotation der Sonne zu vollenden. In Marstagen (auch bekannt als Sols, die einem Tag und 40 Erdminuten entsprechen) beträgt ein Marsjahr 668.5991 Sols.
Wie Merkur, Venus und Erde ist der Mars ein terrestrischer Planet, der hauptsächlich aus Silikatgestein und Metallen besteht, die in Kern, Mantel und Kruste unterschieden werden. Das rot-orange Aussehen der Marsoberfläche wird durch Eisenoxid verursacht, besser bekannt als Hämatit (oder Rost). Das Vorhandensein anderer Mineralien im Oberflächenstaub ermöglicht andere übliche Oberflächenfarben, einschließlich Gold, Braun, Hellbraun, Grün und andere.
Obwohl flüssiges Wasser auf der Marsoberfläche aufgrund seiner dünnen Atmosphäre nicht existieren kann, gibt es innerhalb der polaren Eiskappen – Planum Boreum und Planum Australe – große Konzentrationen von Eiswasser. Darüber hinaus erstreckt sich ein Permafrostmantel vom Pol bis in Breitengrade von etwa 60°, was bedeutet, dass Wasser in Form von Eiswasser unter einem Großteil der Marsoberfläche existiert. Radardaten und Bodenproben haben auch in den mittleren Breiten das Vorhandensein von flachem Untergrundwasser bestätigt.
MSL Curiosity Selfie auf der Marsoberfläche. Bild: NASA/JPL/Cal-Tech
Der Mars hat zwei winzige Monde von der Größe eines Asteroiden: Phobos und Deimos . Aufgrund ihrer Größe und Form ist die vorherrschende Theorie, dass der Mars diese beiden Monde erworben hat, nachdem sie durch die Schwerkraft des Jupiter aus dem Asteroidengürtel geworfen wurden.
Der Mars wurde von Raumfahrzeugen intensiv untersucht. Es gibt derzeit mehrere Rover und Lander an der Oberfläche und eine kleine Flotte von Orbitern, die über ihnen fliegen. Zu den jüngsten Missionen gehören der Curiosity Rover, der zahlreiche Beweise für die Wasservergangenheit des Mars gesammelt hat, und die bahnbrechende Entdeckung des Fundes organische Moleküle auf der Oberfläche . Zu den bevorstehenden Missionen gehören die der NASA Einblick Lander und die Exomare Rover.
Daher liegt die besondere Natur des Mars darin, dass er auch terrestrisch ist und am äußeren Rand der bewohnbaren Zone der Sonne liegt. Und während es heute ein kalter, trockener Ort ist, hatte es früher eine dickere Atmosphäre und viel Wasser an seiner Oberfläche.
Jupiter:
Mächtiger Jupiter ist der vierte Planet für unsere Sonne und die größter Planet unseres Sonnensystems . Jupiters Masse, Volumen, Oberfläche und mittlerer Umfang betragen 1,8981 x 1027kg, 1.43128 x 10fünfzehnkm3, 6.1419 x 1010km2, und 4,39264 x 105km bzw. Um dies in die richtige Perspektive zu rücken, der Jupiterdurchmesser beträgt ungefähr das 11-fache des Erddurchmessers und das 2,5-fache der Masse aller anderen Planeten im Sonnensystem zusammen.
Jupiter hat eine spektakuläre Aurora, wie diese Ansicht, die vom Hubble-Weltraumteleskop aufgenommen wurde. Bildnachweis: NASA, ESA und J. Nichols (Universität Leicester)
Da es sich jedoch um einen Gasriesen handelt, hat es eine relativ geringe Dichte – 1.326 g/cm3– das ist weniger als ein Viertel der Erde. Das bedeutet, dass das Volumen des Jupiter zwar etwa 1.321 Erden entspricht, aber nur 318-mal so massiv ist. Die geringe Dichte ist eine Möglichkeit, mit der Wissenschaftler feststellen können, dass es hauptsächlich aus Gasen besteht, obwohl die Debatte darüber, was im Kern existiert, immer noch wütet (siehe unten).
Jupiter umkreist die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung (Haupthalbachse) von 778.299.000 km (5,2 AE), die von 740.550.000 km (4,95 AE) im Perihel und 816.040.000 km (5,455 AE) im Aphel reicht. In dieser Entfernung benötigt Jupiter 11,8618 Erdenjahre, um eine einzelne Umlaufbahn um die Sonne zu vollenden. Mit anderen Worten, ein einziges Jupiterjahr dauert 4.332,59 Erdtage.
Die Rotation des Jupiter ist jedoch die schnellste aller Planeten des Sonnensystems und vollendet eine Rotation um seine Achse in etwas weniger als zehn Stunden (9 Stunden, 55 Minuten und 30 Sekunden, um genau zu sein). Daher dauert ein einzelnes Jupiter-Jahr 10.475,8 Jupiter-Sonnentage. Diese Umlaufzeit beträgt zwei Fünftel der des Saturn, was bedeutet, dass die beiden größten Planeten unseres Sonnensystems eine 5:2-Umlaufresonanz bilden.
Ähnlich wie die Erde erlebt Jupiter Polarlichter in der Nähe seines Nord- und Südpols. Aber auf Jupiter ist die Polarlichtaktivität viel intensiver und hört selten auf. Die intensive Strahlung, das Magnetfeld des Jupiter und die Fülle an Material von Ios Vulkanen, die mit der Ionosphäre des Jupiter reagieren, erzeugen eine wirklich spektakuläre Lichtshow.
Die Raumsonde Juno ist nicht die erste, die Jupiter besucht. Galileo ging Mitte der 90er Jahre dorthin und Voyager 1 machte ein schönes Bild der Wolken auf seiner Mission. Bildnachweis: NASA
Jupiter erlebt auch heftige Wettermuster . Windgeschwindigkeiten von 100 m/s (360 km/h) sind bei zonalen Jets üblich und können bis zu 620 km/h (385 mph) erreichen. Stürme bilden sich innerhalb von Stunden und können über Nacht einen Durchmesser von Tausenden von Kilometern erreichen. Ein Sturm, der Großer roter Fleck , wütet seit mindestens den späten 1600er Jahren. Der Sturm ist im Laufe seiner Geschichte immer kleiner geworden und hat sich ausgebreitet; aber im Jahr 2012 wurde vorgeschlagen, dass der Giant Red Spot könnte irgendwann verschwinden .
Jupiter besteht hauptsächlich aus gasförmiger und flüssiger Materie. Er ist der größte der Gasriesen und teilt sich wie diese in eine gasförmige äußere Atmosphäre und ein Inneres, das aus dichteren Materialien besteht. Seine obere Atmosphäre besteht aus etwa 88–92 % Wasserstoff und 8–12 % Helium, bezogen auf das Volumen der Gasmoleküle, und ca. 75 % Wasserstoff und 24 % Helium nach Masse, das verbleibende 1 % besteht aus anderen Elementen.
Das Innere enthält dichtere Materialien, so dass die Verteilung ungefähr 71 % Wasserstoff, 24 % Helium und 5 % andere Elemente nach Masse beträgt. Es wird angenommen, dass der Kern des Jupiter eine dichte Mischung von Elementen ist – eine umgebende Schicht aus flüssigem metallischem Wasserstoff mit etwas Helium und einer äußeren Schicht hauptsächlich aus molekularem Wasserstoff. Der Kern wurde auch als felsig beschrieben, aber auch dies bleibt unbekannt.
Jupiter wurde von mehreren Raumfahrzeugen besucht, darunter die der NASA Pionier 10 und Reisen Raumfahrzeuge 1973 bzw. 1980; und durch die Cassini und Neue Horizonte Raumschiff in jüngerer Zeit. Bis zur jüngsten Ankunft von Juno , nur der Galilei Die Raumsonde ist jemals in eine Umlaufbahn um Jupiter eingetreten, und sie stürzte 2003 auf den Planeten, um zu verhindern, dass sie einen der eisigen Monde des Jupiter kontaminierte.
Illustration von Jupiter und den Galileischen Satelliten. Bildnachweis: NASA
Kurz gesagt, Jupiter ist massiv und hat massive Stürme. Aber im Vergleich zu den Planeten des inneren Sonnensystems ist es deutlich weniger dicht. Jupiter hat auch die meisten Monde im Sonnensystem, mit 67 bestätigte und benannte Monde umkreist es. Es wird jedoch geschätzt, dass auf dem Planeten bis zu 200 natürliche Satelliten existieren könnten. Kein Wunder, warum dieser Planet nach dem König der Götter benannt ist.
Saturn:
Saturn ist der zweitgrößter Planet im Sonnensystem. Mit einem mittleren Radius von 58232 ± 6 km ist er etwa 9,13-mal so groß wie die Erde. Und bei 5.6846×1026kg ist es ungefähr 95,15 so massiv. Da es sich jedoch um einen Gasriesen handelt, hat es ein deutlich größeres Volumen – 8.2713×1014km3, was 763,59 Erden entspricht.
Der sechstfernste Planet, Saturn, umkreist die Sonne in einer durchschnittlichen Entfernung von 9 AE (1,4 Milliarden km; 869,9 Millionen Meilen). Aufgrund seiner leichten Exzentrizität betragen die Perihel- und Aphelentfernungen im Durchschnitt 9,022 (1.353,6 Millionen km; 841,3 Millionen mi) bzw. 10,053 AU (1.513.325.783 km; 940,13 Millionen mi).
Mit einer durchschnittlichen Umlaufgeschwindigkeit von 9,69 km/s benötigt Saturn 10.759 Erdentage für einen einzigen Umlauf der Sonne. Mit anderen Worten, ein einzelnes Kronenjahr entspricht etwa 29,5 Erdenjahren. Wie bei Jupiter rotieren die sichtbaren Merkmale des Saturn jedoch je nach Breitengrad unterschiedlich schnell, und verschiedenen Regionen wurden mehrere Rotationsperioden zugeordnet.
Dieses Porträt mit Blick auf Saturn und seine Ringe wurde aus Bildern erstellt, die am 10. Oktober 2013 von der NASA-Raumsonde Cassini aufgenommen wurden. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/G. Ugarkovic
Als Gasriese besteht Saturn überwiegend aus Wasserstoff- und Heliumgas. Mit einer mittleren Dichte von 0,687 g/cm²3, Saturn ist der einzige Planet im Sonnensystem, der weniger dicht als Wasser ist; was bedeutet, dass es keine definierte Oberfläche hat, aber es wird angenommen, dass es einen festen Kern hat. Dies liegt daran, dass Temperatur, Druck und Dichte von Saturn zum Kern hin stetig ansteigen.
Standardplanetenmodelle deuten darauf hin, dass das Innere des Saturn dem von Jupiter ähnelt und einen kleinen felsigen Kern hat, der von Wasserstoff und Helium mit Spuren verschiedener flüchtiger Stoffe umgeben ist. Dieser Kern hat eine ähnliche Zusammensetzung wie die Erde, ist jedoch aufgrund des Vorhandenseins von metallischem Wasserstoff dichter, was auf den extremen Druck zurückzuführen ist.
Als Gasriese ist das Äußere Atmosphäre von Saturn enthält 96,3 Vol.-% molekularen Wasserstoff und 3,25 Vol.-% Helium. In der Saturnatmosphäre wurden auch Spuren von Ammoniak, Acetylen, Ethan, Propan, Phosphin und Methan nachgewiesen. Wie Jupiter hat es auch ein gebändertes Aussehen, aber Saturns Bänder sind in der Nähe des Äquators viel schwächer und breiter.
Gelegentlich weist die Atmosphäre des Saturn langlebige Ovale auf, die Tausende von Kilometern breit sind, ähnlich denen, die üblicherweise auf Jupiter beobachtet werden. Während Jupiter den Großen Roten Fleck hat, hat Saturn regelmäßig den sogenannten Großen Weißen Fleck (auch bekannt als Great White Oval). Dieses einzigartige, aber kurzlebige Phänomen tritt einmal in jedem Saturnjahr, etwa alle 30 Erdenjahre, um die Sommersonnenwende der nördlichen Hemisphäre auf.
Der riesige Sturm, der durch die Atmosphäre auf der Nordhalbkugel des Saturn tobt, überholt sich selbst, während er den Planeten in dieser farbgetreuen Ansicht der NASA-Raumsonde Cassini umkreist. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SSI
Die anhaltendes hexagonales Wellenmuster um den Nordpol wurde erstmals imReisenBilder. Die Seiten des Sechsecks sind jeweils etwa 13.800 km (8.600 mi) lang (das ist länger als der Durchmesser der Erde) und die Struktur rotiert mit einer Periode von 10h 39m 24s, was der Rotationsperiode von . entspricht Das Innere des Saturn.
Der Südpolwirbel wurde unterdessen erstmals mit dem Hubble-Weltraumteleskop . Diese Bilder zeigten das Vorhandensein eines Jetstreams, aber keine sechseckige stehende Welle. Diese Stürme erzeugen schätzungsweise Windgeschwindigkeiten von 550 km/h, sind in ihrer Größe mit der Erde vergleichbar und dauern vermutlich seit Milliarden von Jahren an. Im Jahr 2006 wurde die Raumsonde Cassini einen hurrikanähnlichen Sturm beobachtet das hatte ein klar definiertes Auge. Solche Stürme waren auf keinem anderen Planeten als der Erde beobachtet worden – nicht einmal auf dem Jupiter.
Natürlich das erstaunlichste Feature von Saturn sind seine Ringe . Diese bestehen aus Eispartikeln in der Größe von Sandkörnern bis zur Größe eines Autos. Einige Wissenschaftler glauben, dass die Ringe nur wenige hundert Millionen Jahre alt sind, während andere meinen, sie könnten so alt sein wie das Sonnensystem selbst.
Saturn wurde viermal von Raumfahrzeugen besucht: Pionier 11 , Voyager 1und2waren nur Vorbeiflüge, aberCassiniist tatsächlich in eine Umlaufbahn um den Saturn eingetreten und hat Tausende von Bildern des Planeten und seiner Monde aufgenommen. Apropos Monde: Saturn hat insgesamt 62 Monde entdeckt (bisher), obwohl Schätzungen darauf hindeuten, dass es bis zu 150 haben könnte.
Eine Collage aus Saturn (unten links) und einigen seiner Monde: Titan, Enceladus, Dione, Rhea und Helene. Bildnachweis: NASA/JPL/Space Science Institute
Saturn ist also wie Jupiter ein riesiger Gasriese, der einige sehr interessante Wettermuster erlebt. Es hat auch viele Monde und eine sehr geringe Dichte. Was Saturn jedoch wirklich auszeichnet, ist sein beeindruckendes Ringsystem. Während jeder Gas- und Eisriese einen hat, ist der Saturn mit bloßem Auge sichtbar und sehr schön anzusehen!
Uranus:
Als nächstes kommt Uranus , der siebte Planet von der Sonne. Mit einem mittleren Radius von ca. 25.360 km und einer Masse von 8,68 × 1025kg, Uranus ist ungefähr 4-mal so groß wie die Erde und 63-mal so groß wie sein Volumen. Als Gasriese ist jedoch seine Dichte (1,27 g/cm3) ist deutlich niedriger; Daher ist es nur 14,5 so massiv wie die Erde.
Die Variation der Entfernung von Uranus von der Sonne ist auch größer als bei jedem anderen Planeten (ohne Zwergplaneten oder Plutoide). Im Wesentlichen variiert die Entfernung des Gasriesen von der Sonne von 18,28 AE (2.735.118.100 km) im Perihel bis 20,09 AU (3.006.224.700 km) im Aphel. Bei einer durchschnittlichen Entfernung von 3 Milliarden Kilometern von der Sonne benötigt Uranus etwa 84 Jahre (oder 30.687 Tage) für eine einzelne Sonnenumlaufbahn.
Das Standardmodell der Struktur von Uranus besteht darin, dass sie aus drei Schichten besteht: einem felsigen Kern (Silikat/Eisen-Nickel) in der Mitte, einem eisigen Mantel in der Mitte und einer äußeren Hülle aus gasförmigem Wasserstoff und Helium. Ähnlich wie Jupiter und Saturn machen Wasserstoff und Helium den größten Teil der Atmosphäre aus – ungefähr 83% und 15% –, aber nur einen kleinen Teil der Gesamtmasse des Planeten (0,5 bis 1,5 Erdmassen).
Uranus, wie er 1986 durch die automatisierten Augen von Voyager 2 gesehen wurde. (Quelle: NASA/JPL)
Das dritthäufigste Element ist Methaneis (CH4), das 2,3% seiner Zusammensetzung ausmacht und die Aquamarin- oder Cyanfärbung des Planeten ausmacht. Spuren verschiedener Kohlenwasserstoffe werden auch in der Stratosphäre von Uranus gefunden, von denen angenommen wird, dass sie aus Methan und durch ultraviolette Strahlung induzierter Photolyse hergestellt werden. Dazu gehören Ethan (C2h6), Acetylen (C2h2), Methylacetylen (CH3C2H) und Diacetylen (C2HC2H).
Darüber hinaus hat die Spektroskopie Kohlenmonoxid und Kohlendioxid in der oberen Atmosphäre des Uranus sowie die Anwesenheit eisige Wolken aus Wasserdampf und anderen flüchtigen Stoffen , wie Ammoniak und Schwefelwasserstoff. Aus diesem Grund haben Uranus und Neptun gelten als eine eigene Klasse von Riesenplaneten – bekannt als „Eisriesen“ – da sie hauptsächlich aus schwereren flüchtigen Substanzen bestehen.
Die Rotationsperiode des Inneren des Uranus beträgt 17 Stunden und 14 Minuten. Wie bei allen Riesenplaneten erfährt seine obere Atmosphäre starke Winde in Rotationsrichtung. Daher sind auch seine Wettersysteme in Bänder aufgeteilt, die um den Planeten rotieren, die von der inneren Wärme angetrieben werden, die in die obere Atmosphäre aufsteigt.
Infolgedessen können Winde auf Uranus bis zu 900 km/h (560 mph) erreichen, was zu massiven Stürmen führt, wie sie 2012 vom Hubble-Weltraumteleskop entdeckt wurden. Dunkler Punkt “ war ein riesiger Wolkenwirbel, der 1.700 Kilometer mal 3.000 Kilometer maß.
Am 5. und 6. August 2014 wurden vom Keck-Observatorium riesige Stürme auf Uranus gesichtet. Bildnachweis: Imke de Pater (UC Berkeley), Pat Fry (University of Wisconsin), Keck-Observatorium
Ein einzigartiges Merkmal von Uranus ist, dass es sich auf die Seite dreht. Während alle Planeten des Sonnensystems bis zu einem gewissen Grad um ihre Achsen geneigt sind, hat Uranus die extremste axiale Neigung von 98°. Dies führt zu den radikalen Jahreszeiten, die der Planet erlebt, ganz zu schweigen von einem ungewöhnlichen Tag-Nacht-Zyklus an den Polen. Am Äquator erlebt Uranus normale Tage und Nächte; aber an den Polen erlebt jeder 42 Erdenjahre Tag, gefolgt von 42 Jahren Nacht.
Uranus war der erste Planet, der mit einem Teleskop entdeckt wurde; er wurde erstmals 1781 von William Herschel als Planet anerkannt. Außerhalb der erdbasierten Beobachtungen ist nur ein Raumfahrzeug (Reisen 2) hat Uranus schon einmal aus der Nähe studiert. Es passierte 1986 den Planeten und machte die ersten Nahaufnahmen. Uranus hat 27 bekannte Monde .
Die besondere Natur des Uranus zeigt sich in seiner natürlichen Schönheit, seinem intensiven Wetter, seinem Ringsystem und seiner beeindruckenden Mondlandschaft. Und seine Kompositionen, ein „Eis“-Gigant, verleihen seiner aquamarinen Farbe. Aber vielleicht interessant ist seine Seitwärtsdrehung, die unter den Sonnenplaneten einzigartig ist.
Neptun:
Neptun ist der achte und letzte Planet im Sonnensystem, der die Sonne in einer Entfernung von 29,81 AE (4,459 x 10 .) umkreist9km) am Perihel und 30,33 AE (4,537 x 109km) am Aphel. Mit einem mittleren Radius von 24.622 ± 19 km ist Neptun der viertgrößte Planet des Sonnensystems und viermal so groß wie die Erde. Aber mit einer Masse von 1.0243×1026kg – was ungefähr dem 17-fachen der Erde entspricht – ist es der drittmassereichste und überragende Uranus.
Neptuns Mond- und Ringsystem visualisiert. Bildnachweis: SETI
Neptun benötigt 16 h 6 min 36 s (0,6713 Tage) für eine einzelne Sternumdrehung und 164,8 Erdenjahre für eine einzelne Umlaufbahn um die Sonne. Dies bedeutet, dass ein einzelner Tag auf Neptun 67 % länger dauert, während ein Jahr ungefähr 60.190 Erdtagen (oder 89.666 Neptuntagen) entspricht.
Aufgrund seiner geringeren Größe und höheren Konzentrationen an flüchtigen Stoffen im Vergleich zu Jupiter und Saturn wird Neptun (ähnlich wie Uranus) oft als „Eisriese“ bezeichnet – eine Unterklasse eines Riesenplaneten. Ebenso wie Uranus wird die innere Struktur von Neptun zwischen einem felsigen Kern aus Silikaten und Metallen unterschieden; ein Mantel bestehend aus Wasser, Ammoniak und Methaneis; und eine Atmosphäre bestehend aus Wasserstoff, Helium und Methangas.
Der Kern von Neptun besteht aus Eisen, Nickel und Silikaten, wobei ein Innenmodell ihm eine Masse von etwa dem 1,2-fachen der Masse der Erde gibt. Der Druck im Zentrum wird auf 7 Mbar (700 GPa) geschätzt, etwa doppelt so hoch wie im Erdmittelpunkt, und bei Temperaturen von bis zu 5.400 K. In einer Tiefe von 7000 km können die Bedingungen so sein, dass Methan zerfällt zu Diamantkristallen, die wie Hagelkörner nach unten regnen.
Da die axiale Neigung von Neptun (28,32 °) der der Erde (~23 °) und des Mars (~25 °) ähnelt, erfährt der Planet ähnliche jahreszeitliche Veränderungen. In Kombination mit seiner langen Umlaufzeit bedeutet dies, dass die Jahreszeiten vierzig Erdenjahre dauern. Aufgrund seiner mit der Erde vergleichbaren Achsenneigung ist auch die Variation der Tageslänge im Jahresverlauf nicht extremer als auf der Erde.
Rekonstruktion von Voyager 2-Bildern, die den Großen Schwarzen Fleck (oben links), den Roller (Mitte) und den Kleinen Schwarzen Fleck (unten rechts) zeigen. Bildnachweis: NASA/JPL
Genau wie Jupiter und Saturn hat Neptun Banden von Stürmen die den Planeten umkreisen. Astronomen haben Winde auf Neptun mit einer Geschwindigkeit von 2.100 km/h gemessen, was vermutlich auf die kalten Temperaturen von Neptun zurückzuführen ist – die die Reibung im System verringern könnten. Während ihres Vorbeiflugs 1989 entdeckte die NASA-Raumsonde Voyager 2 den Großen Dunklen Fleck auf Neptun.
Ähnlich wie der Große Rote Fleck des Jupiter ist dies ein antizyklonaler Sturm mit einem Durchmesser von 13.000 km x 6.600 km. Einige Jahre später konnte das Hubble-Weltraumteleskop den Großen Dunklen Fleck jedoch nicht sehen, aber es sah verschiedene Stürme. Dies könnte bedeuten, dass Stürme auf Neptun nicht so lange andauern wie auf Jupiter oder sogar Saturn.
Das aktivere Wetter auf Neptun könnte teilweise auf seine höhere innere Hitze zurückzuführen sein. Obwohl Neptun viel weiter von der Sonne entfernt ist als Uranus und 40% weniger Sonnenlicht erhält, sind die Temperaturen auf der Oberfläche der beiden Planeten ungefähr ähnlich. Tatsächlich strahlt Neptun 2,61-mal so viel Energie aus, wie er von der Sonne erhält. Dies ist genug Wärme, um die schnellsten Winde im Sonnensystem anzutreiben.
Neptun ist der zweite in der Neuzeit entdeckte Planet. Es wurde gleichzeitig von Urbain Le Verrier und John Couch Adams entdeckt. Neptun wurde nur von einer Raumsonde, Voyager 2, besucht, die im August 1989 vorbeiflog. Neptun hat 13 bekannte Monde . Die größte und bekannteste davon ist Triton , von dem angenommen wird, dass es sich um ein ehemaliges KBO handelt, das von Neptuns Schwerkraft erfasst wurde.
Global Color Mosaic of Triton, aufgenommen von Voyager 2 im Jahr 1989. Bildnachweis: NASA/JPL/USGS
So ähnlich wie Uranus hat Neptun ein Ringsystem, einige intensive Wettermuster und eine beeindruckende Anzahl von Monden. Ebenso wie Uranus lässt die Zusammensetzung von Neptun seine aquamarine Farbe zu; außer dass in Neptuns Fall diese Farbe intensiver und lebendiger ist. Darüber hinaus erfährt Neptun einige Temperaturanomalien, die noch erklärt werden müssen. Und vergessen wir nicht die regnenden Diamanten!
Und das sind die Planeten im Sonnensystem. Danke, dass Sie an der Tour teilnehmen! Leider ist Pluto kein Planet mehr, daher wurde er nicht aufgeführt. Wir wissen, wir wissen, nehmen es mit der IAU auf!
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Quellen:
