Arbeitsblatt: Planten des Sonnensystems

Die Planeten unseres Sonnensystems Abb. 1: Darstellung unseres Sonnensystems. 1. Merkur Merkur ist der sonnennächste Planet. Mit einem Durchmesser von 4880 km ist er nicht viel grösser als unser Mond. Auch seine Oberfläche ähnelt der unseres Mondes stark. Man sieht Einschlagkrater von Meteoriten, Ringgebirge und Rillen. Nur was die Temperaturen auf der Oberfläche angeht, spielt Merkur in einer ganz anderen Liga. Durch die Nähe zur Sonne steigt die Temperatur auf der sonnenzugewandten Seite auf bis zu 430 C, während es auf der sonnenabgewandten Seite bis zu -200 C wird. Merkur besitzt einen sehr speziellen Tages- und Jahresrhythmus. Abb. 2: Merkur. Da sich der Planet nur sehr langsam dreht, dauert ein Tag auf dem Merkur 59 Erdentage. Durch seine Nähe zur Sonne, mit einem Abstand von gerade mal 0.39 AE, ist sein Jahr mit 88 Erdentagen aber sehr kurz. Ein Jahr auf dem Merkur entspricht also 3/2 Merkurtagen. Man nimmt an, dass der Merkur einen erdähnlichen Innenaufbau besitzt, mit einem Planetenkern aus Eisen und einem silikatischen Gesteinsmantel. Anders als auf der Erde sieht man am Nachthimmel des Merkurs keinen Mond. Auch ist er zu klein um ein Ringsystem aus Asteroiden halten zu können. Seinen Namen erhielt der Planet wie auch die anderen Planeten von den Römern. Merkur war der Bote der Götterwelt. 1 2. Venus Venus gilt als die Schwester der Erde. Tatsächlich hat Venus einige Ähnlichkeiten mit der Erde. So ist ihr Durchmesser gerade mal 656 km kleiner als der Durchmesser der Erde. Auch was Innenaufbau und Masse angeht, ähnelt sie stark der Erde. Damit sind die Gemeinsamkeiten aber schon vollständig. Denn im Gegensatz zur Erde besitzt Venus eine viel mächtigere Atmosphäre. Der Atmosphärendruck auf Venus beträgt 90 bar, also 90mal mehr als auf der Erde. Die Atmosphäre selbst besteht zu 96.4 aus Kohlendioxid. Sauerstoff fehlt praktisch vollAbb. 3: Venus. ständig. Eine Wolkendecke aus Schwefeldioxid und Schwefelsäuretröpfchen reicht fast 90 km hoch. Dies erzeugt einen gewaltigen Treibhauseffekt und lässt die Temperaturen an der Oberfläche auf 480 C ansteigen. Auch was Tages- und Jahresrhythmus angeht, herrschen auf Venus andere Gesetze als auf der Erde. Das Venusjahr beträgt zwar 225 Erdentage aber die Eigenrotation der Venus ist sehr viel langsamer. So würde ein Tag auf der Venus 243 Erdentage ausmachen. Und dies auch noch rückläufig. Das bedeutet die Sonne würde im Westen auf und im Osten untergehen. Mit einem Abstand von der Sonne von 108 Mio km ist die Venus sehr viel näher an der Erde als manch ein anderer Planet. Darum kann man die Venus auch gut betrachten. Ein Grund, warum sie auch Morgen- bzw. Abendstern genannt wird. Wie Merkur besitzt auch die Venus weder einen natürlichen Satelliten noch ein Ringsystem. 2 3. Erde Die Erde ist in vielerlei Hinsicht ein besonderer Planet. Das intensive blau und die weissen Wolkenfelder machen sie im Weltall zu einem überwältigenden Anblick. Darum nennt man die Erde auch den blauen Planeten. Auch ist die Erde bis heute der einzige Planet, von dem man weiss das Leben möglich ist. Dennoch ist die Erde ein Planet wie jeder andere auch. Im Vergleich zu den anderen Planeten unseres Sonnensystems ist sie mit einem Durchmesser von 12‘756 km zwar grösser als die anderen Gesteinsplaneten. Im Vergleich zu den Gasplaneten aber ein Zwerg. Abb. 4: Erde Der Abstand zur Sonne beträgt 149.6 Mio km, was in der Astronomie auch als eine Astronomische Einheit (AE) benützt wird. Durch diesen Abstand und einem natürlichen Treibhauseffekt beträgt die Oberflächentemperatur im Mittel 15 C. Ein weiterer Grund warum Leben möglich ist. Die Erde braucht 365 Tage und 6 Stunden um einmal die Sonne zu Umkreisen. Wir nennen dies auch ein Jahr. Im Gegensatz zu Merkur und Venus dreht sich die Erde aber viel schneller um ihre eigene Achse. So beträgt ein Tag auf der Erde 23 Stunden und 56 Minuten. In der Nacht sieht man den Mond, den natürlichen Satelliten der Erde, der im Vergleich zu anderen Planeten und ihren Satelliten ausgesprochen gross ist. Die Grösse unseres Mondes (seine Anziehungskraft) hat viele Einflüsse auf die Erde selbst. Zum Beispiel ist diese Anziehungskraft der Motor der Gezeiten. Obwohl die Erde grösser ist als die anderen Gesteinsplaneten, reicht ihre Grösse aber noch nicht aus, um ein Ringsystem halten zu können. 3 4. Mars Mars ist der nächstäussere Planet nach der Erde und der vierte Planet des Sonnensystems (von der Sonne aus betrachtet). Er wird auch der rote Planet genannt. Diese rötliche Färbung rührt von Eisenoxid her. Weil viele Raumsonden den Mars passiert haben oder auf ihm gelandet sind, gilt Mars als der besterforschte Planet nach der Erde. Ins Zentrum der Forschung gelangte Mars, als Eis auf ihm entdeckt wurde. Die Existenz von Wasser gilt als Grundvoraussetzung für Leben wie wir es kennen. Abb. 5: Mars. Obwohl es auf dem Mars gefroren ist und der Mars, mit einem Durchmesser von 6790 km, halb so gross ist wie die Erde. Könnte es theoretisch einmal Leben auf ihm gegeben haben. Allerdings ist der Mars mit 1.52 AE deutlich weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Deswegen schwanken die Temperaturen zwischen -140 und 0 C. Sein Tag ist mit 24 Stunden und 37 Minuten zwar ein wenig länger als ein Tag auf der Erde, sein Jahr ist jedoch mit 687 Erdentagen fast doppelt so lange wie ein Erdenjahr. Die Oberfläche des Mars weisst gigantische Täler und Berge auf. Zahlreiche echte Vulkanberge sind Zeugen eines vergangenen aktiven Vulkanismus. Der grösste Berg von allen ist mit über 26 km Höhe Olympus Mons, der wohl grösste Berg im Sonnensystem. Die Römer verehrten den Gott Mars als Gott des Krieges. Kein Wunder also nannte man den rötlichen Planeten nach diesem Gott. Passend dazu heissen seine Monde Phobos und Deimos (Furcht und Schrecken). Ein Ringsystem findet sich aber auch bei Mars nicht. 4 5. Jupiter Jupiter der König der römischen Götter wurde als Namensgeber für diesen Planeten ausgesucht. Und nicht ohne Grund. Jupiter ist mit einem Durchmesser von 144‘000 km mit Abstand der grösste Planet im Sonnensystem. Obwohl der Planet extrem gross ist, ist er am Nachthimmel nicht viel grösser als andere beobachtbare Planeten. Dies liegt daran, dass er mit einem Abstand von 778 Mio km von der Sonne, deutlich weiter von der Erde entfernt ist als Venus oder Mars. Jupiter ist ein Gasplanet. Mit fast 90 ist Wasserstoff das häufigste Gas. Abb. 6: Jupiter. Seine gigantische Atmosphäre reicht in eine Höhe von etwa 1000 km und ist von mächtigen Wolkenfeldern aus Wasserstoff, Methan und Ammoniak durchzogen, die sein typisches Bandenmuster erklären. Beim Grossen Roten Fleck, einer beständigen Wolkenformation, handelt es sich um einen gewaltigen Wirbelsturm von über 50‘000 km im Durchmesser, also rund 4-mal so gross wie die ganze Erde. Jupiter dreht sich extrem schnell, ein Tag auf dem Jupiter beträgt nur 9 Stunden und 50 Minuten auf der Erde. Durch seinen grossen Abstand zur Sonne beträgt dafür ein Jahr auf dem Jupiter 11 Jahre und 315 Tage. Es wird angenommen, dass die Oberflächentemperatur etwa -145 C beträgt. Durch die gewaltigen Druckverhältnisse könnte die Oberfläche aus metallischem Wasserstoff bestehen. Jupiter besitzt ein Ringsystem, dieses ist aber nicht so ausgeprägt wie das des Saturns. Umkreist wird Jupiter von insgesamt 63 Monden. 5 6. Saturn Mit seinem grossen und deutlichen Ringsystem gilt Saturn als einer der schönsten Planeten unter Astronomen. Innerhalb dieses Ringsystems finden sich 60 Monde. Saturn ist mit einem Durchmesser von 121‘000 km der zweitgrösste Planet im Sonnensystem. Mit einem Abstand von der Sonne von 1427 Mio km ist er aber deutlich weiter entfernt als Jupiter. Wie dieser ist er aber auch ein Gasplanet. Abb. 7: Saturn. Mit 94 macht Wasserstoff wie beim Jupiter die Hauptkomponente aus. Wie bei Jupiter gibt es auch auf Saturn mächtige Wolkenfelder, die in Bändern angeordnet sind. Diese sind aber durch einen Dunstschleier verwischt. Am Äquator herrschen Stürme mit einer Windgeschwindigkeit von 1700 km/h, also weit mehr als die Schallgeschwindigkeit. Der Saturntag ist zwar ein wenig länger als der Jupitertag, aber mit 10 Stunden und 14 Minuten dreht sich Saturn doch deutlich schneller als die Erde um sich selbst. Wegen seines Abstandes zur Sonne benötigt Saturn auch gut 29 Jahre und 167 Tage um seine Umlaufbahn einmal zu umrunden. Die Oberflächentemperatur wird auf etwa -180 C geschätzt. 6 7. Uranus Uranus ist der wohl speziellste Planet im Sonnensystem. Seine Achsenneigung beträgt 97.77 weshalb der Planet sozusagen auf seiner Umlaufbahn „rollt. Das bedeutet, dass nicht der Äquator (wie bei allen anderen Planeten) sondern die Pole auf der Planetenebene liegen. Ein Uranustag währe dementsprechend äusserst merkwürdig. Der Tag dauert zwar nur 15-20 Stunden. Man nimmt aber an, dass er wie bei der Venus rückläufig ist. Man würde die Sonne also im Westen aufgehen und im Osten untergehen sehen. Dazwischen würde sie nicht wie auf der Erde in einem Bogen über den HimAbb. 8: Uranus mel wandern, sondern spiralförmig. Das Uranusjahr ist aufgrund des grossen Abstandes zur Sonne von 19.19 AE, mit 84 Jahren und 5 Tagen sehr lang. Seine Atmosphäre besteht zu 84 aus Wasserstoff. Man nimmt an, dass Uranus über einen Kern aus Eisen und Silikaten verfügt, über den ein Mantel in Form eines Ozeans aus Ammoniak, Methan und eventuell auch Wasser folgt. Mit einer Oberflächentemperatur von -200 C wird dieses Wasser jedoch gefroren sein. Mit einem Durchmesser von 52‘300 km ist Uranus gut 4-mal so gross wie die Erde und verfügt über ein Ringsystem. Bis heute kennt man 27 Monde die Uranus umkreisen. 7 8. Neptun Wegen seiner blauen Farbe, die an Wasser erinnert erhielt Neptun seinen Namen. Neptun war der römische Gott des Meeres. Neptun ist der letzte Planet im Sonnensystem und mit 30.07 AE auch sehr weit von der Sonne entfernt. Mit einem Durchmesser von 49‘500 km ist er kleiner als Uranus aber immer noch deutlich grösser als die Erde. Wegen seiner hohen Dichte nimmt man an, dass er über einen mächtigen Kern verfügt. Über die Oberfläche ist nicht viel bekannt. Forscher meinen, Abb. 9: Neptun. dass sie ähnlich wie bei Uranus aus Methan, Ammoniak und Wasser in fester Form besteht. Dabei soll die Temperatur an der Oberfläche etwa -220 C betragen. Neptun braucht aufgrund seines grossen Abstandes zur Sonne auch am längsten, um einmal seine Umlaufbahn zu umrunden. Ein Neptunjahr würde gut 164 Jahre und 288 Tage auf der Erde dauern. Mit 18-21 Stunden ist ein Neptuntag dafür ein wenig kürzer als ein Erdentag. Neptun verfügt wie Uranus über ein schwaches Ringsystem und wird von 13 Monden umkreist. 8