Das Sonnensystem
Das Sonnensystem. Es zeigt die Sonne, die inneren Planeten, den Asteroidengürtel, äußere Planeten und einen Kometen.
Im Zentrum des Sonnensystems befindet sich die Sonne. Sie ist ein Stern wie Milliarden anderer Sterne am Himmel. Die anderen Sterne sind aber so weit von uns entfernt, dass sie wie winzige Punkte aussehen. Die Sonne ist wichtig für uns, weil sie uns Wärme, Licht und Energie gibt um zu leben. Ohne die Sonne gäbe es also kein Leben auf der Erde! Alle anderen Dinge im Sonnensystem kreisen um die Sonne herum. Die Planeten sind die größten dieser Objekte, und die Erde ist einer von den acht Planeten. Aber die Planeten sind ziemlich unterschiedlich! Mehr über die Sonne.
Viele der Planeten haben Monde. Ein Mond kreist immer um seinen Planeten. Der Merkur hat keinen Mond"Mercury has no moons.", die Venus auch nicht, die Erde hat einen und der Jupiter hat 63!"Jupiter has 63!"
Die der Sonne am nächsten gelegenen Planeten werden die Inneren Planeten genannt. Das sind Merkur, Venus, Erde und Mars. Dahinter kommt ein breiter Ring von Asteroiden, das sind Brocken von Gestein, die viel kleiner sind als ein Planet. Dieser Ring wird Asteroidengürtel genannt. Im Asteroidengürtel gibt es auch einen Zwergplaneten (kleiner als ein normaler Planet), der Ceres heißt. Anschließend kommen die äußeren Planeten: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Weiter außen sind noch einige Zwergplaneten. Einen davon kennst du vielleicht: Pluto, der früher noch Planet genannt wurde. Weitere Zwergplaneten sind Eris, Makemake und Haumea.
Die Planeten sind nach römischen Göttern benannt, die vor langer Zeit von den Menschen verehrt wurden. Die Namen und die Reihenfolge der Planeten kannst Du Dir ganz einfach mit einer Eselsbrücke merken: „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel“. Die Anfangsbuchstaben der einzelnen Worte stehen jeweils für einen Planeten:
- Merkur
- Venus
- Erde
- Mars
- Jupiter
- Saturn
- Uranus
- Neptun
Weil das „M“ zweimal vorkommt, kannst Du Dir einfach merken, dass Merkur zuerst kommt.
Hinter der Umlaufbahn des Neptuns gibt es einen weiteren ausgedehnten Ring, ähnlich dem Asteroidengürtel, den Kuipergürtel. Gesprochen: \\\Keupa\\\, Kuiper war der Nachname der Person, die als erstes über diesen Asteroidengürtel schrieb. Die meisten Körper des Kuipergürtel sind im Teleskop nur sehr schwer zu erkennen.
Außerhalb des Kuipergürtels befindet sich noch die Oortsche Wolke. Die Wissenschaftler vermuten, dass das ein Gebiet ist, woher die Kometen kommen. Es ist sehr weit von der Sonne entfernt, viel, viel weiter als der Pluto, mehr als 1000 mal so weit. Es liegt sozusagen am Rand unseres Sonnensystems. Und ja, „Oort“ war der Nachname des ersten Menschen, der über diese Wolke etwas schrieb.
Zwischen all diesen Dingen befindet sich Staub. Die Staubteilchen sind sehr weit voneinander entfernt, aber sie leuchten im Licht der Sonne. Vor Sonnenaufgang im September oder Oktober kann man sie im Osten glühen sehen. Wir nennen es das Zodiakallicht, wenn sich die Staubkörner zwischen der Erde und der Sonne befinden und Gegenschein, wenn sich die Staubkörner auf der anderen Seite der Erde befinden.
Wenn Teile des Staubes auf die Erdatmosphäre treffen, dann leuchten sie hell auf. Wir nennen das Sternschnuppen oder Meteoriten.
Dahinter ist ein großer leerer Raum ohne Luft oder andere Sachen. Der unserer Sonne nächstliegende Stern ist tausende Male weiter weg als unser gesamtes Sonnensystem groß ist. Das Universum ist ein wirklich riesiges Gebilde!
Was hält das Sonnensystem zusammen?
Warum umkreisen die Planeten die Sonne? Warum umkreisen Monde Planeten? Warum macht sich die Sonne nicht davon und lässt die Planeten hinter sich? Die Antwort auf all diese Fragen haben mit der Gravitation zu tun. Die Gravitation ist die Anziehungskraft, die jede Masse auf jede andere Masse ausübt. Ein Gegenstand auf der Erde ist „schwer“, weil die Erde ihn nach unten zieht, der Gegenstand fällt, weil er von der Erde angezogen wird. Die Anziehungskraft zwischen kleineren Körpern ist zu schwach, um sie zu spüren, aber die Anziehungskraft der Sonne und der Planeten ist recht stark, da diese sehr massiv sind.
Wir spüren die Anziehungskraft der Sonne nicht, weil sie auch die Erde, auf der wir stehen, anzieht. Aber die Gravitation der Sonne ist groß genug, um die Erde nicht wegfliegen zu lassen. Obwohl sich die Erde so schnell bewegt, bleibt sie auf der Bahn um die Sonne. Es ist so, als wären sie unsichtbar aneinander festgebunden. Genauso funktioniert es mit Monden, die ihre Planeten umkreisen. Sie werden durch die Gravitationskraft auf ihren Bahnen gehalten. Übrigens steht auch die Sonne selbst nicht still im Weltraum. Das ganze Sonnensystem umkreist das Zentrum unserer Galaxie. Und alles hält zusammen, weil es die Gravitationskraft gibt.
Wenn sich die Erde nicht bewegen würde, würde sie wegen der Gravitationskraft in die Sonne fallen. Da sie aber sehr schnell um die Sonne herum läuft und dabei ständig „um die Kurve“ fliegt, wird sie nach außen gedrückt, genauso wie du im Auto in der Kurve nach außen gedrückt wirst. Diese Kraft, die auf jeden Körper wirkt, der sich um eine Kurve bewegt, heißt Fliehkraft oder Zentrifugalkraft. (Zentrifugen sind Apparate, in denen Flüssigkeiten schnell gedreht und so die schwereren Bestandteile der Mischung an die Wand gedrückt werden.)
Die Gravitationskraft und die Zentrifugalkraft halten sich für jeden Planeten genau das Gleichgewicht, und so kreisen diese immer weiter auf ihren Bahnen.
Über Gravitation, Masse und Gewicht
Materie ist das, woraus alle Dinge bestehen. Die Masse eines Körpers sagt uns, welche Menge von Materie er enthält. Zwei Bananen haben die doppelte Masse einer Banane. Aber ein Stück Eisen, was so groß ist wie eine Banane, hat mehr Masse, denn im Eisen ist die Materie dichter zusammengedrückt (es ist deshalb auch schwerer). Je mehr Masse ein Ding hat, desto mehr wird es von der Gravitation angezogen und desto stärker zieht seine Gravitation andere Objekte an.
Die Kraft, mit der die Erde uns anzieht, nennen wir Gewicht. Die Astronauten wiegen auf dem Mond viel weniger als auf der Erde, weil der Mond eine kleinere Masse als die Erde hat. Deshalb ist auch seine Gravitationskraft kleiner, er zieht nicht so doll. Jeder Himmelskörper besitzt eine eigene Gravitation. Die Banane wird auf dem Mond viel langsamer zu Boden fallen, da der Mond nicht so stark an ihr zieht.
Die Gravitationskraft eines Körpers ist umso stärker, je näher man dran ist, und um so schwächer, je weiter man weg ist. Auf einem hohen Berg wiegen wir ein klein bisschen weniger als an einem viel niedrigeren Punkt. Das ist so, weil wir auf dem Berg viel weiter vom Erdmittelpunkt, respektive Erdkern entfernt sind.
Die Anziehungskraft der Erde oder von anderen Himmelskörpern hört im Weltraum nicht auf, sie wird nur immer schwächer. Wenn man eine Banane stark genug im richtigen Winkel werfen könnte, so würde sie die Erde umkreisen. So bringen Raketen Astronauten in den Weltraum. Wenn Du die Banane noch viel viel stärker in die richtige Richtung werfen würdest, dann würde sie von der Erde wegfliegen und nie wieder zurückkommen – aber unsere Arme sind nicht so stark.
Wer entdeckte das Sonnensystem?
Jeder, der nach oben in den klaren Himmel sieht, kann sieben helle Objekte sehen. Das sind unsere Sonne, unser Mond, der Merkur, die Venus, der Mars, der Jupiter und der Saturn. Menschen wussten schon seit langer Zeit von ihnen. Die Griechen und Römer glaubten, dass sie mit den Göttern verbunden seien. In Babylon hatte man die Tage der Woche nach ihnen benannt. Fast jeder war sich sicher, dass alle Dinge die Erde umkreisen. Sie wussten nicht, dass wir in einem Sonnensystem leben.
Im Jahr 1543 fand Nikolaus Kopernikus heraus, dass die Planeten die Sonne umkreisen. Nur der Mond umkreist die Erde. Aber Kopernikus hatte die meiste Zeit seines Lebens Angst, das zu sagen. Dann richtete aber Galileo Galilei sein Teleskop in den Himmel. Er fand Monde, die den Jupiter umkreisten. Er war sich sicher, dass Kopernikus mit seiner Idee recht hatte und bekam große Schwierigkeiten, als er das sagte. Es brauchte 70 Jahre, um die Wissenschaftler davon zu überzeugen, dass die Planeten die Sonne umkreisen. Aber heute versteht fast jeder, dass wir in einem Sonnensystem leben.
Die Menschen bauten bessere Teleskope und fanden noch viel mehr Dinge im Himmel – Monde, Planeten, Asteroiden. Selbst heute werden weitere Dinge gefunden. Erst vor Kurzem fanden Astronomen Dinge wie etwa den Pluto. Eines wird 2003 UB313, genannt und ist größer als der Pluto.
Seit August 2006 werden diese dem Pluto ähnlichen Objekte Zwergplaneten genannt.
Wie erforschten wir das Sonnensystem?
Das Bild der Sonne erscheint auf einem Blatt Papier (Jahr 1625).
Bevor das Teleskop erfunden wurde, erforschten die Menschen den Himmel mit bloßen Augen. Sie sahen, wie die Planeten über den Himmel wanderten. Sie lernten vorherzusagen, wo die Sonne, der Mond und die Planeten am Himmel zu finden sein würden. Sie bauten Observatorien – das sind Plätze, um den Himmel zu beobachten. Sie beobachten die Sonne und die Sterne, um die Zeit im Jahr zu wissen. In China wusste man sogar, wann der Mond die Sonne verdeckt.. Die meisten Menschen dachten, dass Himmelskörper Kriege oder Frieden auf der Erde auslösen können.
Die Voyager-2 Sonde.
Nachdem das Teleskop zum ersten Mal gebaut wurde, wurde es von den Menschen immer mehr verbessert. Astronomen sahen, dass die Planeten nicht wie die Sterne sind. Es gibt Welten wie die Erde. Sie konnten sehen, dass einige Planeten Monde hatten. Die Menschen begannen darüber nachzudenken, wie diese Welten aussehen würden. Als erstes dachten einige, dass die anderen Planeten und Monde auch von Menschen oder Tieren bewohnt seien. Sie überlegten, wie es wäre, auf einer der anderen Welten zu leben. Dann bauten sie noch bessere Teleskope und sahen, dass es keine Pflanzen oder Tiere auf dem Mond gibt oder gar auf dem Mars.
Der Astronaut Buzz Aldrin auf dem Mond.
Jetzt können wir die anderen Welten erforschen, indem wir dorthin reisen. Insgesamt zwölf Astronauten waren vor 30 Jahren auf dem Mond spazieren. Sie brachten Gestein und Staub zurück auf die Erde. Sonden flogen an den Planeten Venus, Mars und an den äußeren Planeten vorbei. Die Bilder, die sie machten, zeigten uns das meiste, was wir heute über diese Planeten wissen. Roboter landeten auf dem Mars im Jahr 1971, 1976, und 1997. Sie machten tausende Bilder vom Planeten. Zwei Roboter-Sonden, „Spirit“ und „Opportunity“, arbeiten noch immer auf dem Mars. Sie senden uns Fotos und Videos zurück zur Erde. Außerdem untersuchen sie, woraus die Steine und das Gestein auf dem Mars bestehen.
Bis jetzt haben wir noch kein Leben gefunden, außer auf der Erde. Vielleicht lebten einst kleine einzellige Lebewesen auf dem Mars. Vielleicht gibt es Leben unter dem Eis auf Europa, einem der Monde des Jupiters. Neue Missionen sind geplant, um zu erforschen, ob es auf diesen Welten irgendwo Leben gibt.
Wie ist es entstanden?
Die Sonne und die Planeten bilden sich aus einer Scheibe aus Schmutz und Gasen.
Unser Sonnensystem ist ein Teil der Milchstraßengalaxie. Galaxien sind große Ansammlungen von Staub, Gasen, Sternen und anderen Himmelskörpern. In unserer Milchstraßengalaxie gibt es Wolken von Staub und Gas, in der neue Sterne entstehen. Unser Sonnensystem entstand in einer Wolke. Ein Teil dieser Wolke wurde kleiner und weniger weit verteilt. Es bildete sich eine dicke, sich drehende Scheibe von Gas und kleinen Staubteilchen. Diese Scheibe war in der Mitte am dicksten. Langsam stürzte die Mitte ein, bis daraus eine Sonne wurde. Wir erforschen immer noch, wie sich die Planeten gebildet haben. Die meisten Wissenschaftler glauben, dass sie aus dem übriggebliebenen Gas und Staub entstanden.
So könnte es gewesen sein. Der Rest der Scheibe drehte sich weiter um die Sonne. Die kleinen Teilchen stießen miteinander zusammen, und einige blieben haften. So entstanden aus dem Staub nach und nach Körnchen, die ihrerseits Klumpen in Kiesgröße bildeten, dann Kiesel und dann Steine. Die Zusammenstöße der Steine bildeten Felsen, und aus zusammenstoßenden Felsen wurden noch größere Dinge. Diese großen Gebilde fegten die übrigen Reste zusammen und bildeten Planeten, Monde und Asteroiden.
Die Sonne wurde immer heißer, als sie kollabierte. Sie begann zu strahlen. Die Temperatur im Zentrum erreichte eine Temperatur von einer Million Grad. Die Sonne begann damit, eine Menge Licht und Wärme zu erzeugen. Das Licht und die Wärme verdrängten den meisten verbliebenen Staub und das Gas zwischen den inneren Planeten. Das Licht und die Wärme sind das Sonnenlicht, was wir jeden Tag auf der Erde sehen und fühlen können.
Was passiert mit unserem Sonnensystem?
In etwa 5 Milliarden Jahren wird die Sonne den meisten Teil ihres Treibstoffs, also den Wasserstoff, verbraucht haben. Damit wird sie in den letzten Zyklus ihres Lebens eintreten. Sie wird kollabieren und anschließend wird sich die äußere Hülle der Sonne aufblähen. Sie wird zu einem Roten Riesen.
Sie wird dabei so groß werden, dass einige der Planeten innerhalb der Sonne sein werden. Diese Planeten werden verbrennen. Welche Planeten dadurch zerstört werden, hängt davon ab, wie viel der Sonnenmasse verloren geht. Ein heftiger Sonnenwind wird den größten Teil der äußeren Hülle von der Sonne wegwehen. Die Sonne wird deshalb viel weniger Masse besitzen. Die Gravitationskraft der Sonne wird kleiner. Und die Planeten werden sich noch weiter von der Sonne weg bewegen.
Nachdem sie ein Roter Riese geworden ist, wird die Sonne damit beginnen, das Helium zu verbrennen und dadurch noch kleiner werden. Dann ist sie kein roter Riese mehr. Die Sonne wird ihr Helium in etwa hundert Millionen Jahren verbraucht haben. Dann wird sie noch einmal zu einem roten Riesen und noch mehr Gas wird in den nächsten hunderttausend Jahren weggeweht werden.
Der massive schnell alternde Stern Eta Carinae stößt eine riesige Gaswolke aus und bildet einen planetarischen Nebel.
Ein planetarer Nebel wird sich bilden. Dieser kann ein paar Tausend bis zu ein paar Zehntausend Jahre existieren. Er wird im Licht der Sonne glühen.
Im Zentrum könnte die Sonne zu einem kleinen Stern schrumpfen, der Weißer Zwerg genannt wird. Ein solcher Stern ist etwa so groß wie die Erde. Es würden zirka Hundert solcher weißen Zwerge gebraucht, um die Größe der heutigen Sonne einzunehmen. Die Sonne hat nun keinen Treibstoff mehr. Sie hat noch jede Menge Wärme gespeichert und wird langsam kühler und trüber. Dann, in etwa Hundert Milliarden Jahren, geht ihr Licht ganz aus.
