Sonnensystem 04.02.12

Das Sonnensystem
Herbert Haupt
AV Rottweil
Zimmern o. R.
4. Februar 2012
Der Urknall
• Im Urknall vor 13,7 Mrd. Jahren entstand das Universum:
Der Raum explodierte, nicht Materie
• Es wurde aus einem winzigen ultraheißen Punkt geboren
• Seither dehnt es sich ununterbrochen aus
• Unter den Extrembedingungen entstanden in den ersten drei
Minuten die ersten chemischen Elemente:
75% Wasserstoff (H)
25% Helium (He)
Spuren von Lithium
• Nach ein paar 100 Mio Jahren bildeten sich die ersten
(Riesen-)Sterne (100-300 Ms): nach deren kurzem Leben
 Supernova-Explosion  Erbrüten schwererer Elemente
Schwerere Elemente
sind Voraussetzung für Planeten, organische Stoffe, …
 Leben
Wir sind Sternenstaub!
Inhalt
1. Entstehung eines Sonnensystems
2. Die Sonne: Erscheinung und Aufbau
3. Das Planetensystem
4. Die Planeten und ihre Monde
5. Ein paar Gründe, warum es uns gibt
6. Die Zukunft von Sonne und Erde
7. Zusammenfassung
Entstehung des Sonnensystems (1)
• Eine riesige Gas-/Staubwolke zieht sich unter ihrer
eigenen Schwerkraft zusammen und zerfällt in Teile
• Dabei beschleunigt sich die zunächst geringe
Rotation der Teilwolke (Pirouetten-Effekt)
 Ausbildung einer Scheibe mit dichtem Kern
Entstehung des Sonnensystems (2)
• Die Gravitationsenergie beim Kollaps des Kerns
wird in Wärme und Strahlung umgewandelt
• Das Zentrum heizt sich enorm auf
• Bei 11 Mio K zündet die Wasserstoff-Fusion ( Stern!)
4 1H  4He + 2 ν + γn
 0,7 % der Masse der 4 H-Atome werden in
reine Energie umgewandelt, die die Sonne abstrahlt
E = mc2  Quelle für unser Leben!
• Das sind pro Sekunde 4 Mio Tonnen Materie!
---------------------• Durch Verklumpung von Gas und Staub der Scheibe
entstehen Planeten und ihre Monde, Asteroiden, Kometen
Dazu: Energie-Masse-Betrachtung
• Bei der Wasserstoff-Fusion entstehen aus 4 Protonen über mehrere
Reaktionsstufen Helium4-Kerne aus 2 Protonen und 2 Neutronen
• Deren Bindungsenergie entspricht dem Massenverlust von 0,7 %
• Diese Energie-Differenz wird als hochenergetische γ-Quanten und als
Neutrinos (die bei der Umwandlung Proton  Neutron entstehen)
frei
• Pro Sekunde werden 600 Mio Tonnen Wasserstoff in 596 Mio Tonnen
Helium umgewandelt; die Sonne dadurch um 4 Mio Tonnen leichter
• Der Masseverlust der Sonne seit ihrer Geburt entspricht einer
Materie-Kugel gleicher Dichte mit >100.000 km Durchmesser:
das ist zwar nur ~ 1‰ der ursprünglichen Masse, aber bis heute
wurde etwa der halbe H-Vorrat verbraucht
• Von der abgestrahlten Energie erhält die Erde ~ 1,3 kW/m2
• Die bei der H-Fusion ausgesandten Neutrinos ergeben auf der Erde
einen Fluss von ~ 60 Milliarden /sec und cm2
Entstehung des Sonnensystems (3)
Innen blasen Sonnenwind und -strahlung Gase und Wasser
weg
 Gesteinsplaneten mit dünner Atmosphäre
außen nicht  Gas- und Eis-Riesen, sowie Kometen
Der verstoßene 5. Großplanet?
Computersimulation von David Nesvorny 2011
 5. Planet?
Anfangsbedingungen mit 5 (statt 4)
Großplaneten führten eher zur
heutigen Konfiguration.
Der 5. wäre etwa zwischen den
heutigen Bahnen von Saturn und
Uranus gewesen. Die SchwerkraftWechselwirkung mit Jupiter und
Saturn (in 2:3- oder 1:2-Resonanz)
sollte ihn erst auf eine stark
elliptische Bahn gebracht und dann
ganz hinaus katapultiert haben!?!
Und: Neptun und Uranus haben
evtl. die Plätze getauscht!
Sonst wäre wohl die Erde nicht auf der heutigen Bahn und wir nicht da!
Daten zur Sonne
• Alter: ≈ 4,6 Mrd. Jahre
Unser Abstand zur Sonne: 147,1 - 152,1 Mio km
• Durchmesser: 1,392 Mio km
 die Mondbahn (d ≈ 800.000 km) läge weit in der Sonne
• Masse: 2•1030 kg = 330.000 Erdmassen
• Mittlere Dichte: 1,4 g/cm3
• Oberflächentemperatur: ca. 5800 K
• Spektral-/Leuchtkraftklasse: G2-V
• Leuchtkraft: 3,85 • 1026 W
Auf der Erde ergibt das ≈ 1,3 kW/m2
• Rotationszeit: am Äquator
25,4 Tage  ~2 km/s
in mittleren Breiten 27-28 Tage
nahe den Polen
36 Tage
Ursache: Magnetfelder
Aufbau der Sonne
Sie ist ein idealer Gasball
Im Kern Wasserstoff-Fusion:
Druck > 200 Mrd. bar,
Temperatur derzeit 15 Mio K
Erzeugte Energie breitet sich
zuerst durch Strahlung und
dann durch Konvektion zur
Oberfläche aus,
dort Abstrahlung bei 5800 K
(Photosphäre, 300 km dick)
Weiter außen:
Korona (extrem heiß) und
abgeblasener Sonnenwind
Sonnenflecken, Protuberanzen,..: durch magnetische Störungen
Erscheinungsbild der Sonne
Die Sonnenflecken zerstörten das Jahrtausende alte Bild
der Kirchen und Philosophen von der „reinen Sonne“
Sonnen-Protuberanzen
im Hα-Licht
AV Rottweil Kurt Becker
Sonne im extremen UV
NASA 30.03.2010:
Solar Dynamic
Observatory
Sonnenoberfläche mit
Strahlungsausbrüchen
und Sonnenwind
Rot:
ionisiertes He bei 80 TK
und ion. Fe bei 1 Mio K
Wenn´s auf der
Sonne stürmt...
...gibt´s bei uns Polarlichter
und Funkstörungen
(24.01.2012)
25.01.2012: Sonnensturm trifft Erde
Totale Sonnenfinsternis
29. März 2006 IAS S. Voltmer
Sonnenkorona und Sonnenwind
Sonnenfinsternis am 04.01.2011 über der
Burg Hohenzollern
Hechinger Sternfreund
Das Planetensystem
Das Planetensystem:
Masse und Drehimpuls
• > 99% der Masse des Sonnensystems sind in der Sonne,
• > 99% des Drehimpulses stecken in den Planeten, …
 am Anfang waren alle Drehrichtungen gleich:
Sonnenrotation, Bahnen und Rotation der Planeten
und ihrer Monde, der Asteroiden und Kometen;
die Bahnen lagen in einer Ebene
 spätere Abweichungen verursacht durch gegenseitige
Störungen oder externe Einflüsse
 z.B.
• nach innen abgelenkte Asteroiden, Kometen
• einzelne Urplaneten werden aus dem System
geschleudert, andere wandern dafür nach innen
Das Planetensystem
Die Keplerschen Bewegungsgesetze:
1. Die Planetenbahnen um die Sonne sind Ellipsen,
in deren einem Brennpunkt die Sonne steht
2. Die Umlaufzeiten T der Planeten nehmen nach außen zu
gemäß:
Tb2/Ta2 = ab3/aa3
a = Bahnhalbachse
Entsprechend nehmen die Umlaufgeschwindigkeiten ab
gemäß:
vb2/va2 = aa/ab
Beispiel Jupiter: aj/ae = 5,2  T ≈ 11,8 J, v ≈ 0,44 ve
3. Der Fahrstrahl vom Planeten zur Sonne überstreicht
in gleichen Zeiten gleiche Flächen
 auf exzentrischen Bahnen bewegen sich die Planeten
in Sonnenferne langsamer als in Sonnennähe
Die Planeten und ihre Monde
Merkur
Verkraterter GesteinsPlanet ohne Atmosphäre
Ø = 4878 km = 0,38 Øerde
D = 0,31-0,47 AE
Umlauf: 88 Tage
Rotation: 58,7 Tage
 1 Merkurtag = 2 Jahre!
TOF = -173…+427 °C
Periheldrehung: 532“/J + 43“/J
Planeten-Einfluss + Einstein
Keine Monde
Venus
Verkraterter Gesteinsplanet mit extrem dichter Atmosphäre
(100x derde) aus 96% CO2, 3,5% N2, Wasserdampf und SO2
 extremer Treibhauseffekt  TOF = 470 °C
 Oberfläche optisch nicht sichtbar
Radarbild
Ø = 12.100 km
D ≈ 0,72 AE
Umlauf 225 Tage
Rotation 243 Tage > Umlauf!
 Venustag = 58 Erdtage
Keine Monde
Die Phasen der Venus
Peter Wölfle AV Rottweil
Abendstern = Morgenstern
nahe der Erde
seitlich hinter
der Sonne
Distanz:
~ 200 Mio km
~ 60 Mio km
Der blaue Planet:
unsere Erde
Ø = 12.742 km
Achsneigung: 23°
 Jahreszeiten
in habitaler Zone,
hält Atmosphäre,
1/3 Land – 2/3 Wasser,
ein großer Mond
 stabilisiert Achse
 bisher einziger
bekannter Planet mit
höherem Leben!!
Der Mond
IAS Namibia G. Hoffarth
Vollmond
S. Voltmer IAS
Abstand: ~384.000 km
(357-408 Tkm)
Durchmesser: 3.476 km
Masse: 1/81 Merde
OF-Beschleunigung:
bm = 1,65 m/s2 = 1/6 be
keine Atmosphäre:
 TOF = +130/-170°C
gebundene Rotation
Halbmond
G. Neininger AV Rottweil
mit kontrastreichen Kratern
am Terminator und
Farbnuancen der Gesteine,
speziell in den Maren
Mondkrater
Walter Albert AV Rottweil
Totale Mondfinsternis
am 4. März 2007
P. Knappert AV Rottweil
Mondrückseite
NASA LRO 2009/11
Mare Moscovience
Kaum Lavamare,
da Kruste viel dicker
Krater Zilkowski
Aitken-Becken: ~ 2500 km Ø
Krater im Mare Mosc.
Apollo 8 (1968): Erdaufgang über dem Mond
Der Mond: der einzige Himmelskörper außer der Erde,
den Menschen betreten haben!
Mars
Sebastian Voltmer IAS
Mars: der rote Planet
Gesteinsplanet mit verkraterten Hochebenen, Lavaüberfluteten Tiefebenen (hell) und Vulkan-Gebieten
D = 1,38…1,66 AE
Umlauf: 1,88 J
Rotation in 24,6 h
Ø = 6770 km = 0,53 Øerde
M = 0,11 Merde
 bOF = 3,69 m/s2 ≈ 0,36 g
 Luftdruck: 6 mbar
 TOF = + 27…-133°C
(Rand der habitablen Zone)
Mars: Schildvulkan
Olympus Mons
Größter Vulkan
im Sonnensystem:
Höhe: ~ 24 km
Basis: ~ 600 km Ø
Caldera: ~ 80 km Ø, 3 km tief
(wegen geringerer Schwerkraft)
In der Vorzeit des Mars
durch fließendes Wasser
geschaffene Strukturen
Wasser
auf dem Mars?
Sanduhr-Krater (38° Süd):
durch ihn ist evtl.
vor < 100 Mio Jahren
ein Gletscher geflossen
Coprate Chasma:
Teil des gigantischen
Canyons Valles Marineris:
9 km tief, bis 100 km breit
Flussdelta im südlichen Hochland
Mars Express 2011 / (SuW 12/2011)
Krater Eberswalde, 115 km2
Alter: 3,7 Mrd. Jahre
Bei Entstehung des
Nachbarkraters Holden (links)
z.T. verschüttet und geflutet
Der Fluss hatte lange Bestand
 verschiedene überlagerte
Sediment-Schichten,
heute betonhart
 „invertiertes“ Flussdelta
Marsexpress: Wassereis an den Polen
Eiskappe im Krater am Nordpol
3 km dickes Eis am Südpol
Früher (niederes) Leben auf dem Mars?
Anzeichen, dass einst:
- viel dichtere Atmosphäre  wärmer, geringere Temp.-Schwankungen
- Meere und Flüsse vorhanden
Aber als Gas-/Wasser-Nachschub über Kometen aufhört, kann Mars die
Atmosphäre nicht halten, und die Sonnenstrahlung zersetzt das Wasser
 früheres Leben denkbar, aber bisher keine Spuren!
Mars-Monde: Phobos und Deimos
Gemeinsam mit Mars entstanden oder eingefangene Asteroiden?
Bahnradius:
Umlaufzeit:
Größe:
Dichte:
9.380 km
7 h 39 min
27x22x18 km
2,2 g/cm3
Deimos: von m-dicker
Staubschicht bedeckt
23.560 km
30 h 18 min
15x12x10 km
1,7 g/cm3
Asteroiden-Gürtel
Jupiter verhinderte mit
seiner Schwerkraft die
Bildung eines Planeten
zwischen ihm und Mars
Bei niederzahligen BahnResonanzen mit Jupiter
 Asteroidenlücken
Asteroiden - Erdbahnkreuzer
Gefahr, wenn gleichzeitig mit der Erde am Kreuzungspunkt
Daher möglichst frühzeitige Ermittlung potetieller Kreuzer:
Abwehrmaßnahmen (Ablenkung) wären dann möglich
Beobachtung von Himmelsausschnitten in kurzen Zeitabständen und Auswertung
mit Spezial-Software
(M. Rehnberg)
Beispiel:
Near Earth Object 2008 QT3,
Abstand der Aufnahmen 3 min
Ceres: Zwergplanet
Größtes Objekt im Asteroiden-Gürtel (30% dessen Masse)
Die Gravitation Jupiters verhinderte weiteres Anwachsen
zum Planeten
D = 2,55…2,99 AE
Umlauf: 4,6 Jahre
Ø = 975/909 km
Äquator/Pol
M = 1/6400 Merde
Rotation: 9h 5min
TOF = -106 °C
dunkle, C-reiche OF
 Albedo 0,09
Asteroid Vesta in Falschfarben
NASA 19.09.2011
Hellster Asteroid (Alb. 0,42)
Ø ≈ 500 km (458 - 578!)
Einschlagkrater:
fast so groß wie Vesta!
Höhenunterschiede:
-22 … +17 km
Erdrutsch 
Animationen:
3D-Flug über Vesta
www.dlr.de/dlr/Portaldata/1/Resources/videos/Vesta_3D_720p.mov
„3D-Flug über Vesta“ (mit rot/grün-Brille)
www.dlr.de/desktopdefault.aspx/tabid-10212/332_read-1502
„Vesta – ein Asteroid mit Überraschungen“
Südpolregion: Berg ~ 2,5x Mount Everest
Ø = 578 / 458 km
Vesta als Meteoriten-Lieferant
Der Einschlagkrater mit dem 21 km hohen Südpolarberg ist weniger
verkratert als die weitere Umgebung
 also später entstanden als der Asteroid (vor ≈ 3,8 Mrd. Jahren)
Auswurfmaterial regnet noch heute als Meteoriden auf die Erde
Höhenprofile im Vergleich:
- Mars - Vesta - Erde -
Südpolregion „geebnet“
Jupiter mit Großem Rotem Fleck und Ganymed
IAS Namibia S. Voltmer
Jupiter mit Ganymed, Europa und Io-Schatten
P. Eppich IAS Namibia
Jupiter: 318 Erdmassen ≈ 1/1000 Sonnenmasse
Distanz zur Sonne ~ 5,2 AE; Durchmesser ~ 140.000 km
Umlaufzeit 11,86 J; Rotation ~ 10h; OF-Temperatur: -108 °C
Aufbau: Gashülle (~ 90% H, ~ 10% He, ~ 0,3% Methan)
innen (300 Mio bar): metallischer H, Eis-/Gesteinskern
Io: 3642 km Ø; 1,77 Tage Galileische
Gezeitenkräfte  Vulkanismus
Monde
Europa: 3122 km / 3,55 Tage
Eispanzer, kaum Einschlagkrater
darunter Wasser?!  primitives Leben??
Ganymed, größter Mond im Sonnensystem:
5268 km / 7,15 Tage
Eismond mit Gesteinskern, Eis-/Fels-Kruste
viele Einschlagkrater, Magnetfeld
Kallisto: 4806 km / 16,7 Tage
Eis-/Felsmond ohne prägnante Strukturen
viele Einschlagkrater mit Vielring-Systemen
Vulkanmond Io
Umlauf-Resonanz zu Europa (1:2), Ganymed (1:4)
 elliptische Bahn (gebundene Rotation)
 Änderung der Gezeitenkräfte (1000x Gkerde!)
 Auf/Ab um > 100 m  Durchkneten
 innere Erhitzung  S/SO2-Eruptionen/Lava,
die Oberfläche bedecken
OF-Temperatur um – 140 °C,
in Vulkanen bis um + 1500 °C
Magmaozean unter der Kruste
Vulkanschlot
Tupan Patera:
75 km Ø, gefüllt mit
flüssigem Schwefel
Eismond Europa
mit Wasserozean und Salzseen in der Eisschicht
 Eiskruste
 Gesteinsmantel
 Fe-Ni-Kern
 flüssiger Ozean
TOF = 55-102-122 K
chaotisches Terrain
1. Thermischer Plume von unten:
 Aufwölbung  Risse
2. Wärme schmilzt salzige Deckschicht
 dichteres Salzwasser  Einbruch
3. Nach Ende der Thermik:
Salz-Eis-Matsch gefiert, dehnt sich aus
 Aufwölbung des chaotischen Eisbruchs
Salzsee
Eiskruste 30km
Wasserozean 70 km
Jupiter-Monde (2)
vier weitere reguläre Monde innerhalb der Io-Bahn:
- Metis (40 km) - Andrastea (20) - Amalthea (189)
- Thebe (100)
dazu 55 irreguläre Monde außerhalb der Kallisto-Bahn:
- Himalia (160 km), weitere sieben mit 78 … 16 km
- und 47 Monde mit < 10 km Ø
Die irregulären Monde haben stark elliptische Bahnen
mit großen Neigungswinkeln gegen die Jupiter-Achse,
z.T. laufen sie retrograd
 vermutlich von Jupiter eingefangene Asteroiden
Saturn mit Monden
IAS Namibia S. Voltmer
9,5 (8,0-11,1) AE zur Sonne
120.000 km Ø
Umlauf 29,5 Jahre
95 Erdmassen
OF-Temperatur: -150 °C
Saturn mit Ringsystem
darin Cassini-Teilung und Enke-Teilung
Saturn
(Sonne von links unten) Cassini 2007
Saturn mit Ring, Titan und Enceladus
Mond Mimas in 2:1-Resonanz zur Cassini-Teilung
Schäferhundmonde im Ringsystem
Gravitative Wechselwirkungen mit kleinen Monden in den Ringen und
Resonanzen mit großen Monden außerhalb spalten die Ringmaterie in
Tausende Teilringe mit sehr verschiedener Material-Zusammensetzung
auf
(rechtes Bild: links mehr Gestein, rechts mehr Wassereis)
Schäferhund-Monde im Ringsystem
Prometheus und Pandora 
halten F-Ring-Material
auf der Bahn
 Pan (25 km) räumt
Encke-Teilung frei
und schlägt Wellen
Pan
 Freiräumen der Lücke
Die Ringe des Saturn
• sind nicht starr!
• bestehen aus Staub, Sandkörnern, Felsbrocken
bis größer 10m und Wassereis
• werden durch Resonanzen mit äußeren Monden oder durch
Schäfermonde in Tausende Ringe unterteilt
• entstanden durch zerstörende Wirkung der Gezeitenkräfte
oder durch Kollision von Asteroid/Komet mit einem Mond
• kreisen innen schneller als weiter außen
• Radius der Haupt-Ringe:
- B-Ring innen: 92.000 km
Umlauf in 7,9 h
- A-Ring außen: 135.000 km
14,1 h
äußerster E-Ring: 480.000 km
4 Tagen
• Durch die permanenten Zusammenstöße der Partikel ordnen
sie sich in einer Schicht von nur ein paar 100 m Dicke an!!
Phoebe-Staubring im IR (Spitzer)
Phoebe: R = 10,8 -15 Mio km,
U = 550 d, Øm ≈ 220 km
ØMitte ~ 20 Mio km
Material von Mond Phoebe im Ring (geneigt um 27° gegen Ringsystem)
Monde des Saturn
Peter Wölfle AV Rottweil
Saturn im Gegenlicht -
Erde
Cassini 2007
Die Saturn-Monde
Zur Zeit (09.2011) sind etwa 62 Monde bekannt.
• große Monde
(Durchmesser in km / große Halbachse in Tkm):
Mimas (395/186), Enceladus (504/238), Tethys (1066/295),
Dione (1123/377), Rhea (1529/377), Titan (5150/1222)
• diese und die kleinen Monde bis ca. 400 Tkm Abstand
laufen nahezu auf Kreisbahnen und in der Ringebene
• Iapetus weiter außen (1436/3560) hat 7.6° Neigung
• die kleinen Monde weiter außen bewegen sich auf stark
exzentrischen Bahnen mit beliebigen Neigungen
 eingefangene Asteroiden und Kometen
Enceladus
hellstes Objekt im Sonnensystem,
da Oberfläche aus reinem Wassereis
 99 % Reflexion  TOF < - 200 °C
junge Oberfläche wegen Kryo-Vulkanismus
(Gezeitenkräfte, chemische Prozesse im Innern)
Saturn-Mond Titan
Einziger Mond mit dichter Atmosphäre,
strukturlos im Optischen
links unten: IR-/Radarbild
Blick unter die Titan-Atmosphäre
Huygens-Sonde 2005: Titanoberfläche
mit Flüssen und Seen aus Methan
Titan-Atmosphäre
Einziger Mond im
Sonnensystem mit
Atmosphäre:
OF-Temperatur: -180 °C
Druck an OF:
1,5 bar
Lufthülle 98,4% N2
1,6% Methan
Wikipedia
Amateurmessungen bei der
Bedeckung eines Sterns
durch Titan 11/2003 haben
zur Änderung des AbstiegsProgramm der HuygensSonde geführt!!
Hyperion
Iapetus
Äquatorialer Wulst bis 13 km
d = 0,54 g/cm3  poröses
Wassereis mit wenig Silikaten, dunkle (Albedo ~ 0.04) und
360x280x225 km „Bruchstück“ helle (~ 0,5) Hemisphäre,
1436 km Ø
Jupiter und Uranus mit Monden
Peter Knappert AVR
APOD und 100 GPotY
Uranus
Gasriese:
Ø = 51 Tkm, D = 19,2 AE, U = 84 Jahre
Achsneigung 98°  U. rollt um die Sonne
außen: 82 % H, 15 % He, 2,3 % Methan
5 Hauptmonde; Titania 1578 km Ø
Uranus mit Wolken, Ringen
und Monden im Infrarot
Uranus mit Monden und Ring (im IR)
Uranus / Puck – Miranda – Ariel – Umbriel – Titania – Oberon
Neptun
Gas-/Eis-Riese:
Ø = 49 Tkm, D = 30 AE, U = 165 J
außen: ~ 80% H, ~ 19% He, ~ 1,5% Methan,
TOF = -201°C
~ 0,02% HD
Wirbelstürme: kreisen außen schneller
als am Äquator  selten nahe beieinander!
Oberer und Unterer Dunkler Fleck rotieren
gegenläufig
Aufbau ähnlich zu Uranus
Blauere Farbe als bei Uranus: neben Methan
weiterer Bestandteil in der Atmosphäre
Monde des Neptun
13 Monde und dünne Ringe:
Triton: Ø = 2707 km, retrograd, 5,9d
 aus Kuiper-Gürtel eingefangen
TOF = -235°C = niedrigste Temperatur
Kryovulkanismus: flüss. N2-Geysire
Proteus: 420 km, kastenförmig. Wäre er etwas größer, dann rund!
Nereid: 340 km, extreme Ellipsenbahn (e = 0,75), a = 5,5 Mio km
Kuiper-Gürtel-Objekte
D = 30-60 AE
Sie machten Pluto zum Zwergplaneten!
Kuiper-Gürtel-Objekte
Resonanzen von
Kuiper-Belt-Objekten mit Neptun
Ist dessen Mond Triton ein KBO?
Kuiper-Gürtel-Objekte
Zwergplanet Eris: Äquator-Radius (1163±6 km) vergleichbar
zu Pluto (1150-1200 km), nach Sicardy, Uni Paris
stark exzentrische Bahn (38-98 AE), U = 560 Jahre,
Oberfläche sehr hell, bedeckt mit Methan/Stickstoff-Eis (Wetter?)
Das
erweiterte
SonnenSystem
Sedna:
a ≈ 500 AE, e = 0,85
 D ≈ 76 – 925 AE
NW ≈ 12°
U ≈ 12.000 Jahre
Ø ≈ 1.700 km
Radius der
Oortschen Wolke
> 5000 AE
„Schmutzige Schneebälle“
Kometen
• bestehen aus Wassereis, gefrorenen Gasen,
Staub und Geröll (Urmaterie des Sonnensystems)
• wurden aus dem Kuiper-Gürtel und der Oortschen
Wolke nach innen gelenkt
• Größe meist einige/-zig Kilometer Durchmesser
• bei Annäherung an die Sonne bilden sich:
- die kugelförmige Koma (dünne Gas- und StaubWolke mit über 100.000 km Ø
- der gerade Gas- und der gebogene Staub-Schweif
• Abstand von uns: meist Hunderte Millionen Kilometer,
ähnlich wie zur Sonne  keine Atmosphärenerscheinung
Komet Boattini C/2007W1
IAS Namibia CJ
Komet
McNaught
Dirk Ewers
Hakos-Farm,
Namibia
03.02.07
Blick zum Gamsberg
Das Ende des Kometen
C/2011 N3
SOHO 06.07.2011
extremes UV (17 nm)
Die Sonne mit
Gasschlaufen in der Korona
Teilbilder:
die letzten 10 Minuten:
Aufflackern und Vergehen
100.000 km über der Sonne
unten links:
koronografisches Bild des
Kometen mit Schweif
vor Erreichen der Sonne
Ein paar Gründe, warum es uns gibt (1)
Stern (Sonne):
• Masse ~ 0,6...1,0 Ms  Lebensdauer ≥ 10 Mrd. Jahre
 Spektrum: Max bei 500...600 nm
• in H-Fusionsphase, keine Pulsationen, keine Röntgenflares
Planet (Erde):
• in habitabler Zone:
 TOF ~ 0...100°C (10...30°C)
• geringe Exzentizität: sonst zu große T-Schwankungen
• keine gebundene Rotation: sonst T-Unterschiede, Stürme
Entstehung des Mondes
Kurz nach Entstehung der Protoerde vor 4,5 Mrd. Jahren
schlägt ein Mars-großer Planet „Theia“ mit 10 km/sec ein,
Theia war ein Trojaner im Erdorbit
Krustenmaterial und kleine
Teile der Metallkerne fliegen
davon und sammeln sich in der
Erdumlaufbahn zum Mond.
Zurück bleibt die glutflüssige
„heutige“ Erde
Jupiter als Kometenfänger
Komet Shoemaker-Levy 9:
1960: Einfang auf Ellipsenbahn
1992: zerbricht durch Jupiters
Gezeitenkräfte in 21 Teile
1994 (16.-21.7.): Einschläge
in Jupiter mit 60 km/s
 ≈ 50 Mio Hiroshima-Bomben
Ein paar Gründe, warum es uns gibt (2)
Planet (Erde) Forts.:
• großer Mond: zur Stabilisierung der Erd-Achse
• Jupiter: damit Asteroiden/Kometen-Bombardement gering
• Gesteinsplanet: Masse ~ 0,7..1,5 Me  ± g, hält Atmosphäre
• Plattentektonik: Auffaltung von Land über das Meer
Regulierung von CO2 in der Atmosphäre
• Wasser vorhanden, Oberfläche: Land - Wasser
• Atmosphäre: Lebens-Gase / Schutz gegen Strahlung/Partikel
• ausreichend CHONS... für organische Moleküle
• Magnetfeld: Ablenkung von Sonnenwind
Die Zukunft von Sonne und Erde
Die Erde heute
Die Sonne hat den halben H verbrannt
P.M.
Erde in 1 Mrd. Jahren
Die Sonne ist 50% heißer
Kein höheres Leben mehr auf der Erde!
P.M.
Die Sonne in 5 Milliarden Jahren:
ein Roter Riese, der Merkur und Venus verschlungen hat
•  heutige Größe der Sonne
Die Erde, von glühender Lava bedeckt
Sonne in zweiter Rote-Riesen-Phase
Der S-Prozess erzeugt
in der Zwischenschale
schwerere Elemente
aus C, H und Fe, das
schon in der Urwolke
vorhanden war
Die Neutronen dafür
stammen aus dem
Heliumschalenbrennen
 Grundlage für
neues Leben,
irgendwo!
Zusammenfassung
• Die Entstehung von „Sonnen“-Systemen läuft nach den gleichen
Prinzipien ab:
 „Sonnen“ mit Planeten-Systemen sind eher typisch
• Aber: „unsere“ Anordnung der Planeten ist eher untypisch
 zum Glück! Sonst würden wir hier nicht darüber reden können!
• Neben den vielen speziellen astrophysikalischen Randbedingungen
mussten noch viele weitere „organische“ Bedingungen zutreffen
• Jedoch: auch unser Sonnensystem hat sich seit Beginn stark
verändert, und wird sich weiter ändern
 Wir sind hier nur auf Zeit!
Doch wer weiß, was den Nachfolgern der Menschen in den
nächsten 500 Mio Jahren einfällt, um dem Hitzetod an unserem
jetzigen Standort zu entgehen.
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Viele der verwendeten Bilder und Informationen stammen aus
Sterne-und-Weltraum, Wikipedia und astro-ph