Auf dieser Seite finden Sie wissenschaftliche Daten & Fakten zu der Space Odyssey Suite. Die Daten umfassen sowohl Erklärungen zu den einzelnen Planeten als auch zu anderen Objekten innerhalb und außerhalb des Sonnensystems.

1. Sonnensystem
   1.1. Sonne

2. Die Inneren Planeten
   2.1. Merkur
   2.2. Venus
   2.3. Erde
   2.4. Mars

3. Die Äußeren Planeten
   3.1. Jupiter
   3.2. Saturn
   3.3. Uranus
   3.4. Neptun
   3.5. Pluto

4. Planetoiden

5. Kometen

6. Meteore

7. Interplanetare Materie

8. Die ständige Erneuerung der Galaxis

Das Sonnensystem besteht aus einer größeren Zahl von Himmelskörpern, die durch die Gravitation an unsere Sonne als Zentralgestirn gebunden sind. Die Hauptkörper dieses Systems sind neben der Sonne die neun Planeten, die ihrerseits wieder, außer Merkur und Venus, von kleineren Himmelskörpern, ihren Monden (auch Satelliten genannt), umkreist werden. Ferner bewegt sich in der Hauptsache zwischen Mars- und Jupiterbahn eine größere Zahl sogenannter Planetoiden (auch Kleine Planeten oder Asteroiden genannt). Eine weitere Gruppe von Körpern des Sonnensystems bilden die Kometen, die Meteore und die aus Staubteilchen, Ionen und freien Elektronen bestehende interplanetare Materie.

Die Sonne ist für die astronomische und astrophysikalische Forschung nicht nur das auf der Erde Leben ermöglichende Zentralgestirn des Sonnensystems, sondern auch der einzige Stern, auf dessen Oberfläche Details erkennbar sind. Daraus erklärt sich auch die Sonderstellung, die die Sonnenforschung innerhalb der Erforschung des Weltalls einnimmt.

Jede Aufnahme, auch der bloße Anblick der Sonnenscheibe, zeigt eine Abnahme der Helligkeit nach dem Sonnenrand hin (Randverdunklung). Da die Strahlung der Scheibenmitte aus größeren Schicht- tiefen kommt als die Strahlung vom Sonnenrand, beobachtet man also direkt die Temperaturschich tung in der Photosphäre der äußeren, nur etwa 400 Kilometer dicken Schicht, aus der alles Licht stammt, das von der Sonne kommt. Aus theoretischen Überlegungen kann man schließen, dass die Temperatur in diesem für die Sonne sehr kleinen Bereich von ca. 7.000K auf 4.000K abnimmt. Die Sonnenoberfläche hat ein körniges Aussehen, hervorgerufen durch aufsteigende Gasmassen (Granulen) von ca. 1.000km Durchmesser. Messungen haben ergeben, dass die Temperatur in den Granulen ca. 300K höher ist als in den intergranulären Zwischenräumen. Eine weitere auffällige Erscheinung der Sonnenoberfläche sind die Sonnenflecken. Große Fleckengruppen sind mit bloßem Auge (durch ein geschwärztes Glas) zu sehen. Ihr Durchmesser kann bis 200.000 Kilometer betragen. Die Temperatur in den Fleckengebieten liegt um etwa 1.000K unter der der Umgebung. Die Fleckenhäufigkeit schwankt mit einer Periode von etwa 11,1 Jahren; dieser Fleckenzyklus lässt sich auch in Schwankung- en der Großwetterlagen auf der Erde nachweisen, da von den Sonnenflecken und den anderen Aktivitätserscheinungen (Fleckenprotuberanzen, Fackeln und Eruptionen) Korpuskularstrahlung ausgeht, die auf der Erde u. a. magnetische Stürme und Polarlichter verursacht. - Bei einer totalen Sonnenfinsternis ist der die Sonne umgebende Strahlenkranz, die Korona, zu sehen. Es handelt sich um eine äußerst dünne Gasatmosphäre um die Sonne, deren Temperatur bei etwa 1 Mill. K liegt. Auch die Korona ändert ihr Aussehen mit dem Sonnenfleckenzyklus.

Die Sonne bezieht ihre Energie durch Kernfusion von Wasserstoff zu Helium, wobei Masse in Energie umgesetzt wird. Dieser Prozess findet im Sonneninnern bei Temperaturen von ca. 15 Mill. K statt. Der in einer Sekunde abgestrahlten Energie von 3,85 * l0²³ Kilowatt entspricht ein Masseverlust von 4.300.000 Tonnen pro Sekunde. Trotzdem decken die Kernprozesse noch auf etliche Milliarden Jahre den Energiebedarf der Sonne.

Rotation: Die Sonne rotiert um eine 7° 15' gegen die Ekliptik geneigte Achse. Beobachtungen von Sonnenflecken u. a. Erscheinungen der Oberfläche ergaben, daß die Rotationsdauer mit wachsender heliographischer Breite zunimmt:

Wegen seiner großen Sonnennähe ist Merkur nur in der Abend- oder Morgendämmerung beobacht- bar. Sein Abstand von der Erde schwankt zwischen 80 und 220 Millionen Kilometern. Seine Rotationsperiode beträgt 58,65 Tage, seine sider. Umlaufzeit beträgt 87,97 Tage. Da der Planet keine nennenswerte Atmosphäre besitzt, herrschen große Temperaturgegensätze zwischen Tag- und Nachtseite, etwa 585K (rund 310°C) und 150K (-120°C). Die Oberfläche des Merkur besitzt erdmondähnliche Formationen.

Bezüglich Masse, Dichte und Radius sind sich Venus und Erde sehr ähnlich. In den anderen physikalischen Parametern treten jedoch kaum Gemeinsamkeiten auf. Eine Besonderheit gegenüber allen anderen Planeten ist die langsame Venusrotation von 243 Erdtagen, die entgegengesetzt (retrograd) zur Bahnbewegung um die Sonne gerichtet ist. Die Länge eines Sonnentages auf der Venus entspricht 117 Erdtagen. Die Atmosphäre der Venus ist völlig anders aufgebaut als die der Erde. Sie besteht in 24km Höhe (Druck 17,7bar) aus 96,4% Kohlendioxid, 3,4% Stickstoff und 0,135% Wasserdampf; alle anderen Bestandteile liegen im ppm-Bereich (1 auf 1 Million): Schwefeldioxid etwa 200ppm, molekularer Sauerstoff etwa 70ppm, Helium 200ppm, Argon 20ppm und Neon 5ppm. Die Venus wird von einer Wolkenhülle umgeben, deren oberste und mit maximal 14 km Dicke stärkste Schicht sich zwischen 56 und 79km Höhe erstreckt. Die durchschnittliche Temperatur dieser Schicht beträgt etwa -20°C; in ihr wurde ein großer Anteil von Schwefelsäurepartikeln nachgewiesen. Das Kohlendioxid, der atmosphärische Wasserdampf sowie die nachgewiesenen festen und flüssigen Schwefelpartikel bewirken die Aufheizung der Venusoberfläche (Treibhauseffekt), so dass Temperaturen bis zu 450°C erreicht werden. Der Druck am Boden beträgt um 90bar ( = 9 *10⁶Pa). Die Oberfläche der Venus macht nach Radarmessungen von Bord amerikanischer Venussonden aus einen weitgehend flachen bis hügeligen Eindruck. Auf der Nordhalbkugel wurde jedoch ein Hochplateau von 3.200km Länge und 1.600km Breite entdeckt, das fast 5.000m höher als die Umgebung ist und an dessen Rändern sich drei große Berggruppen bis zu 12.000m über das Grundniveau der Venus erheben. Ferner wurde ein 250km breites und mindestens 1.500km langes Kluftsystem aufgefunden, in dem sich eine etwa 6,5km tiefe und etwa 400km lange Spalte befindet.

Außer der Erde ist der Mars der einzige Planet, bei dem es möglich ist, durch seine Atmosphäre auf die feste Oberfläche zu blicken. Seine Entfernung zur Erde schwankt je nach Stellung der beiden Planeten auf ihren Bahnen zwischen rund 400 Mill. km und 56 Mill. km. Der Marstag ist nur wenig länger als ein Erdentag (24h 37min). Die Neigung der Äquatorebene (23° 59') führt wie bei der Erde zu einem Wechsel des Einfallswinkels der Sonnenstrahlen und damit zu Jahreszeiten. Messungen amerikanischer Raumflugkörper ergaben, dass die Marsatmosphäre bis in 230km Höhe reicht (Temperatur 200K = -73°C). Die Marsatmosphäre besteht in Bodennähe aus Kohlendioxid (95%), Stickstoff (2,7%), Argon (16%), Sauerstoff (weniger als 0,4%), Wasserdampf (zwischen 0,01 und 0 1%, stark variabel), Kohlenmonoxid (weniger als 0,16%) und Spuren der Edelgase Krypton und Xenon. Der Atmosphärendruck an der Oberfläche des Planeten beträgt rund 8mbar. Temperaturmessungen amerikanischer Raumsonden ergaben durchschnittliche Tagestemperaturen zwischen +13°C und -53°C und Nachttemperaturen zwischen -53°C und -100°C. Die tiefste gemessene Temperatur betrug 134K (-139°C) unmittelbar am Südpol, der zum Zeitpunkt der Messung in der lokalen Winterperiode war. Die gefundene tiefste Temperatur bedeutet, daß in der Winterperiode über dem Polgebiet atmosphärisches Kohlendioxid ausfriert und als Eis deponiert wird. Die Sommertemperatur am Nordpol ergab gleichzeitig 205 K (-68°C); demnach dürfe die permanente Polkappe im Sommer aus normalem Wassereis bestehen. Als charakteristische Oberflächenformen kommen neben Vulkanen und durch Meteoriteneinschlag entstandenen Kratern auch Sanddünenfelder, Risse, Spalten u. a. Bruchsysteme sowie bis zu 1.000km lange und bis zu 250km breite flussähnliche Vertiefungen vor.

Der Planet Jupiter ist der größte und massereichste Planet des Sonnensystems; er gehört zu den hellsten Objekten des Himmels. Je nach der Stellung von Jupiter und Erde ändert sich der Abstand des Planeten von der Erde zwischen 588 Mill. und 967 Mill. km. Schon bei Betrachtung des Jupiters mit kleinen Fernrohren fällt seine starke Abplattung auf, die er infolge seiner schnellen Rotation besitzt. Jupiter rotiert in weniger als 10h um seine Achse, die fast senkrecht auf seiner Bahnebene steht. Ferner kann man auf der Oberfläche parallel zum Planetenäquator mehrere dunkle und helle wolkenartige Streifen und den seit 1878 ständig beobachteten Großen Roten Fleck sehen. Jupiter übertrifft die Erde im Durchmesser um das Elffache und besitzt eine Masse von 318 Erdmassen. In der Atmosphäre konnten bisher Wasserstoff, Deuterium, Helium, Methan und Ammoniak nachgewiesen werden. Die Temperatur an der Wolkenobergrenze liegt bei -145°C (128 K). Außer einem Ring, der maximal 30km "dick" und 8.000km breit ist und sich in einer Entfernung von etwa 128.300km vom Planeten erstreckt, besitzt Jupiter 16 Monde, deren vier größte (von Galilei entdeckt) bereits mit einem guten Feldstecher zu sehen sind.

Der Planet Saturn ist der zweitgrößte Planet des Sonnensystems. Er unterscheidet sich in seiner Größe nur wenig von Jupiter. Auch seine Atmosphäre ist der des Jupiter ähnlich und besteht v.a. aus Wasserstoff und Helium mit Beimengungen von Ammoniak und Methan; ferner beobachtet man eine streifige Wolkenstruktur. Die Rotationszeit beträgt am Äquator 10h 14min. Die Auswertung der von den amerikanischen Raumsonden "Voyager 1" und "Voyager 2" beim Vorbeiflug am Saturn (Nov. 1980 bzw. Aug. 1981) gelieferten Daten ergab, dass Saturn ein kompliziertes, aus mehreren 100 Einzelringen bestehendes Ringsystem und mindestens 21 Monde besitzt, deren größter, Titan, eine Atmosphäre besitzt, die v.a. aus Wasserstoff und Methan besteht. Die durchschnittliche Temperatur auf der Titanoberfläche liegt bei etwa -160°C (113K).

Dieser von F. W. Herschel am 13. März 1781 entdeckte Planet unterscheidet sich durch die Lage seiner Rotationsachse, die fast genau in seiner Bahnebene liegt, von allen anderen Planeten. Aus den beim Vorbeiflug der Raumsonde "Voyager 2" im Januar 1986 gewonnenen Daten geht hervor, dass Uranus eine Atmosphäre (Temperatur um -200°C) aus über 80% Wasserstoff und 10 bis 15% Helium besitzt; wolkenartige Gebilde konnten als Methaneisnebel identifiziert werden. Uranus besitzt ein aus 11 dünnen Ringen bestehendes Ringsystem sowie 5 größere und 15  kleinere Monde.

Entdeckt wurde Neptun 1846, nachdem seine Existenz auf Grund der Störungen, die er auf die Bahn von Uranus ausübt, vorhergesagt worden war. Durch Vorbeiflug der Raumsonde "Voyager 2" im August 1989 konnten bessere Daten über Neptun gewonnen werden. Neptun besitzt eine hauptsächlich aus Methan bestehende Atmosphäre. Die Oberflächentemperatur beträgt 37K ( = -236°C). Neptun besitzt ein Ringsystem aus zwei schmalen (10 bis 15km) und zwei sehr viel breiteren Ringen. Zehn Monde umkreisen den Planeten.

Der erst 1930 entdeckte Planet besitzt die größte mittlere Entfernung aller Planeten von der Sonne. Zwischen 1970 und 2008 allerdings ist Neptun sonnenfernster Planet, innerhalb dessen fast kreisförmiger Bahn die stark elliptische Bahn von Pluto in diesem Zeitraum verläuft. Pluto besitzt einen Mond Charon (1978 entdeckt; Umlaufzeit 6,4 Tage).

Vorwiegend zwischen Mars- und Jupiterbahn bewegt sich eine größere Anzahl von Kleinkörpern, die sog. Planetoiden (Kleinen Planeten oder Asteroiden). 1801 wurde Ceres, der erste Planetoid, ent- deckt; bis 1807 kamen Pallas, Juno und Vesta hinzu. Einige weitere hundert wurden bis zum Ende des Jahrhunderts aufgefunden. Erst als um 1890 die Himmelsphotographie zur Suche nach diesen Him- melskörpern eingesetzt wurde, wuchs ihre Anzahl schnell, so daß heute über 5.500 in ihrer Bahn gesicherte Planetoiden bekannt sind. Die bei den Planetoiden vorkommenden Bahnneigungen und Exzentrizitäten zeigen eine weitaus größere Streuung als diejenigen der großen Planeten. Durch die Entdeckung des Planetoiden Helin (1976) wurde erstmals ein Asteroid aufgefunden, dessen Umlauf- dauer kürzer als ein Jahr und dessen mittlere Entfernung von der Sonne kleiner als die der Erde ist. Die Entdeckung von Chiron (1977) zeigte andererseits die Existenz von mindestens einem Planetoiden auf, dessen Bahn weit außerhalb der Jupiterlaufbahn liegt und fast bis zur Uranusbahn reicht. Nur bei den vier größten Planetoiden sind die Durchmesser genau bestimmt; sie liegen zwischen etwa 200 und 940km. Alle anderen Planetoidendurchmesser sind kleiner. Aus photometrischen Messungen kommt man zu folgender Abschätzung: 250 Planetoiden mit Durchmessern über 100km, etwa eine Million mit Ausdehnungen über 1km.

Durchschnittlich werden pro Jahr etwa 20 bis 30 Kometen am Himmel entdeckt, doch selten erreichen diese Himmelskörper eine solche Helligkeit, daß sie mit bloßem Auge sichtbar werden. Zum Zeitpunkt seiner Entdeckung ist der Komet meist ein kleines Nebelwölkchen, das nur durch relativ schnelle Bewegung unter den Sternen als Komet identifiziert werden kann. Im Laufe von Tagen und Wochen nähert sich der Komet der Sonne und entfaltet seine ganze Pracht, d.h. er bildet den für die allge- meine Vorstellung von einem Kometen so bekannten Schweif. Dieser Kometenschweif kann bei den brillantesten Erscheinungen eine Länge von mehr als 250 Millionen Kilometer haben, über den ganzen Himmel hinwegziehen und sogar am Taghimmel zu sehen sein. Der Kern (Durchmesser zwischen 1 und 100km) im Kopf des Kometen ist Ausgangspunkt der ganzen Erscheinung. Er besteht aus einer Ansammlung von Meteorit. Material, also von Gestein und Eisenbrocken und gefrorenen Gasen (Wasser, Ammoniak, Methan, Kohlenoxid u.a.) und wird von einer nebligen Gashülle (Koma- Durchmesser zwischen 10⁴ und 10⁶km) umgeben. Durch die Sonneneinstrahlung verdampft die Materie, sie wird durch den Strahlungsdruck der Sonne in den Raum hinausgestoßen und bildet so den Kometenschweif. Das im Kern locker zusammengehaltene Konglomerat kann allenfalls eine Masse von einigen millionstel Erdmasse besitzen, wahrscheinlich weniger. Die meisten Kometen bewegen sich auf parabelnahen Ellipsen um die Sonne und haben Umlaufzeiten von mehr als 200 Jahren (langperiodische Kometen). Daneben gibt es Kometen mit kurzen Umlaufzeiten (kurzperiodische Kometen).

Als Meteore bezeichnet man alle kurzzeitigen atmosphärischen Leuchterscheinungen in Form von mehr oder minder langen, häufig nachleuchtenden Bahnen plötzlich aufleuchtender Lichtpunkte die durch das Eindringen außerirdischer Kleinkörper (Meteoroide) in die Erdatmosphäre hervorgerufen werden. Je nach Stärke der Leuchterscheinung unterscheidet man: 1. die mit bloßem Auge nicht wahrnehmbaren teleskopischen Meteore, die durch Meteoroide mit Massen bis zu 0,001g (vor Eintritt in die Erdatmosphäre) hervorgerufen werden; 2. die in jeder sternklaren Nacht mit bloßem Auge wahrnehmbaren Sternschnuppen; sie werden von Meteoroiten mit Massen bis zu 10g verursacht, die dann bis auf winzige Restkörper verdampfen; 3. die sehr hellen Bolide oder Feuerkugeln, deren Helligkeit größer ist als die mittlere Helligkeit des Planeten Venus, wobei die verursachenden, häufig bis zur Erdoberfläche gelangenden und dann als Meteorite bezeichneten Körper bei gewöhnlichen Feuerkugeln Massen bis zu 4 kg (sehr selten), bei detonierenden Feuerkugeln Massen bis zu 1t haben, bei noch größerer Masse erzeugt der Meteorit neben der meteorischen Leuchterscheinung ein donnerartiges Geräusch und verursacht beim Aufschlag auf fester Erdoberfläche einen Krater sowie starke Verwüstungen (verheerende Feuerkugel). An den Meteoritenfällen sind Steinmeteorite mit 92%, Eisenmeteorite mit 6% und Stein-Eisen-Meteorite mit 2% beteiligt. Durch Untersuchungen von radioaktiven Einschlüssen erhielt man Alterswerte von 1 bis 4 Mrd. Jahren bei Steinmeteoriten und bis zu 6 Mrd. Jahren bei Eisenmeteoriten. Man beobachtet an bestimmten Tagen des Jahres oder in bestimmten Abständen auftretende Schwärme von Meteoren. Diese Erscheinung tritt auf, wenn die Erde auf ihrer Bahn einen ausgedehnten Meteorstrom (Schwarm von Meteoroiden, die sich auf parallelen Bahnen bewegen) kreuzt. Ursache eines Meteorstroms ist z.B. die Auflösung eines Kometen.

Die zwischen Sonne und Planeten vorhandene Materie bezeichnet man als interplanetare Materie. Sie enthält Staub, mikrometeoroidische Kleinkörper sowie ein in der Hauptsache aus Wasserstoffatomen und -ionen sowie aus Elektronen bestehendes Gas (Plasma). Der interplanetare Staub zeigt sich im Zodiakallicht das man besonders im Frühjahr am Abend- und im Herbst am Morgenhimmel über dem Aufgangs- bzw. Untergangspunkt der Sonne beobachtet. Die Mittelwerte für die Dichte des interplane- taren Staubs liegen zwischen 10^-9 und 10^-22g/cm³. Das interplanetare Gas geht von der Sonne aus und wurde von Raumsonden als Sonnenwind beobachtet. In Erdnähe hat das Gas eine Geschwindigkeit von rund 400km/s; seine Dichte beträgt etwa 1 bis 10 Teilchen/cm³. Mit dem Sonnenwind ist ein Magnetfeld verbunden, dessen Feldstärke in Erdnähe etwa 5 x 10^-9 Vs/m² beträgt (interplanetares Magnetfeld).

Vor 4,6 Milliarden Jahren entstand das Sonnensystem aus den Gas- und Staubpartikeln erloschener Sterne. Dieser Recycling-Prozess des Universums lässt sich heute dank neuer Beobachtungsmöglichkeiten und Datenverarbeitungsmethoden in allen Phasen mitverfolgen. Allerdings mussten die Forscher trotz der immer größeren Reichweite ihrer Instrumente einen besonders schmerzlichen Fehlschlag hinnehmen: Nirgendwo im Universum - nirgendwo innerhalb der 100 Milliarden Galaxien mit ihren jeweils 100 Millionen Sternen und mehr - fanden sie überzeugende Beweise für die Existenz eines weiteren Sonnensystems. Doch dann, Anfang der 80er Jahre, brachte ihre Suche endlich die ersten ermutigenden Ergebnisse.

Die langersehnte Entdeckung - die ja wiederum die Möglichkeit in sich birgt, auf anderen Planeten Leben zu finden - wurde 1983 von dem Forschungssatelliten IRAS (Infrared Astrinomical Satellite) gemacht. Das Infrarot-Scannersystem von IRAS, das unbehindert von der Erdatmosphäre sehr wirksam arbeiten konnte; spürte 75 Lichtjahre von der Erde entfernt in der Umgebung von etwa 40 Sternen eine starke infrarote Mission auf. Einige dieser Infrarotquellen lassen sich als Ringe und Staub und Materieschutt deuten, aus denen möglicherweise Sonnensysteme hervorgehen können. Und inzwischen schließen die Wissenschaftler nicht mehr aus, daß es in schätzungsweise 20 Wolken sozusagen vor der "galaktischen Haustür" der Erde Planeten im Entstehen begriffen sind.