Was gehört zum Sonnensystem?
Das Sonnensystem besteht aus einem Stern (der Sonne) und allen Objekten, die wegen ihrer Schwerkraft um sie kreisen:
- 8 Planeten und mehr als 290 bekannte Monde;
- Zwergplaneten wie Pluto, Ceres und Eris;
- Millionen Asteroiden (Felsbrocken) und Kometen (Eisklumpen);
- Staub und der Sonnenwind (geladene Teilchen von der Sonne).
Unser Sonnensystem ist eines von Milliarden in der Milchstraße, und die Milchstraße ist eine von Milliarden Galaxien im Universum. Die Sonne ist etwa 26,000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt.
Die Sonne und die Planeten
Die Sonne ist ein mittelgroßer Stern, etwa 109-mal breiter als die Erde, mit einer Oberflächentemperatur von rund 5,500 °C. In ihrem Kern verschmilzt Wasserstoff zu Helium (Kernfusion) und gibt Licht und Wärme ab.
| Planet | Typ | Abstand (AU) | Jahr (Erdjahre) |
|---|---|---|---|
| Merkur | felsig | 0.39 | 0.24 |
| Venus | felsig, am heißesten | 0.72 | 0.62 |
| Erde | felsig, flüssiges Wasser | 1 | 1 |
| Mars | felsig, rot | 1.52 | 1.88 |
| Jupiter | Gasriese, der größte | 5.2 | 11.9 |
| Saturn | Gasriese, helle Ringe | 9.5 | 29.5 |
| Uranus | Eisriese, liegt auf der Seite | 19.2 | 84 |
| Neptun | Eisriese, die stärksten Winde | 30.1 | 165 |
1 AU (Astronomische Einheit) = mittlerer Abstand Sonne–Erde ≈ 150 Millionen km. Das Licht braucht dafür etwa 8.3 Minuten.
Warum gibt es auf der Erde Leben? Sie liegt in der habitablen Zone (lebensfreundlichen Zone), in der Wasser flüssig bleiben kann. Sie hat eine Atmosphäre, die gerade genug Wärme festhält, und ein Magnetfeld, das sie vor dem Sonnenwind schützt.
Schwerkraft und Bahnen
Schwerkraft ist die Anziehung zwischen zwei beliebigen Massen. Die riesige Masse der Sonne zieht jeden Planeten zu sich. Gleichzeitig bewegt sich jeder Planet sehr schnell zur Seite. Die Anziehung biegt seinen Weg immer wieder um, sodass er rundherum läuft: eine Bahn (Orbit). Die Bahnen sind Ellipsen (leicht gedrückte Kreise), und die Sonne liegt nahe der Mitte.
- Näher an der Sonne: stärkere Anziehung, höhere Geschwindigkeit, kürzeres Jahr.
- Monde und künstliche Satelliten kreisen auf dieselbe Weise um Planeten. Ein Satellit auf einer stabilen Bahn hat die passende Geschwindigkeit für seine Höhe.
Von der Erde aus scheinen Planeten vor den Sternen umherzuwandern. Manchmal scheint der Mars für einige Wochen rückwärts zu laufen (rückläufige Bewegung): Die Erde überholt ihn auf ihrer schnelleren Innenbahn. Die Zeit zwischen zwei gleichen Stellungen eines Planeten zu Sonne und Erde heißt synodische Periode (beim Mars etwa 780 Tage).
Kleinkörper: Zwergplaneten, Asteroiden, Kometen, Meteore
- Zwergplanet: rund und kreist um die Sonne, hat aber seine Bahn nicht von anderen Objekten freigeräumt (Pluto seit 2006, Ceres, Eris).
- Asteroiden: Körper aus Fels oder Metall, meist im Gürtel zwischen Mars und Jupiter.
- Kuipergürtel hinter Neptun: eisige Körper, darunter Pluto. Die Oortsche Wolke weit dahinter enthält vermutlich Billionen Kometen.
- Kometen: schmutzige Schneebälle. In Sonnennähe wird das Eis zu Gas und bildet einen leuchtenden Kopf und Schweife, die von der Sonne wegzeigen, weil Sonnenlicht und Sonnenwind sie wegdrücken.
- Meteoroid (kleiner Brocken im All) → Meteor (der Lichtstreifen, wenn er in unserer Luft verglüht, eine „Sternschnuppe“) → Meteorit (das Stück, das den Boden erreicht).
Wie ist das Sonnensystem entstanden?
Vor etwa 4.6 Milliarden Jahren begann eine riesige Wolke aus Gas und Staub (ein Nebel) unter ihrer eigenen Schwerkraft zusammenzufallen, vielleicht nachdem ein Stern in der Nähe explodiert war.
- Die Wolke drehte sich schneller und wurde zu einer Scheibe flachgedrückt.
- Das meiste Material fiel in die Mitte, wurde sehr heiß und dicht, und die Fusion begann: Die Sonne war geboren.
- In der Scheibe klebte Staub zu immer größeren Klumpen (Planetesimalen) zusammen, die zusammenstießen und Planeten bildeten.
- Nahe der heißen Sonne konnten nur Fels und Metall fest bleiben, also entstanden Felsplaneten. Weiter außen konnte sich auch Eis bilden, sodass die Kerne groß genug wurden, um viel Gas anzuziehen: die Riesen.
Deshalb umkreisen alle Planeten die Sonne in dieselbe Richtung und fast in einer flachen Ebene.
Wichtige Formeln und Definitionen
- 1 AU ≈ 1.5 × 10⁸ km (Abstand Sonne–Erde)
- Lichtlaufzeit = Entfernung ÷ Lichtgeschwindigkeit (3 × 10⁸ m/s); Sonne bis Erde ≈ 8.3 min
- 1 Lichtjahr ≈ 9.46 × 10¹² km
- Näherer Orbit → stärkere Schwerkraft → höhere Geschwindigkeit → kürzeres Jahr
- Reihenfolge: Merkur, Venus, Erde, Mars | Gürtel | Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun
Gelöste Beispiele
1. Welche Planeten sind felsig und welche sind Riesen?
Felsig: Merkur, Venus, Erde, Mars. Riesen: Jupiter, Saturn (Gas) und Uranus, Neptun (Eis).
2. Jupiter ist 5.2 AU von der Sonne entfernt. Wie viele km sind das ungefähr?
5.2 × 150 Millionen km ≈ 780 Millionen km.
3. Wie lange braucht das Sonnenlicht bis zum Neptun (30 AU)?
30 × 8.3 min ≈ 250 min, etwas mehr als 4 Stunden.
4. Warum wurde Pluto 2006 neu eingestuft?
Er ist rund und kreist um die Sonne, hat seine Bahn aber nicht von anderen Objekten des Kuipergürtels freigeräumt, also ist er ein Zwergplanet.
Häufige Fehler
- Zu denken, Merkur sei der heißeste Planet. Die Venus ist heißer, weil ihre dichte CO₂-Atmosphäre die Wärme festhält.
- Zu denken, der Schweif eines Kometen ziehe hinter ihm her. Der Schweif zeigt immer von der Sonne weg.
- Zu glauben, Bilder zeigten die wahren Größenverhältnisse. Die echten Abstände sind riesig im Vergleich zu den Planetengrößen.
- Den Mond einen Planeten zu nennen oder die Sonne einen Planeten. Der Mond ist ein natürlicher Satellit, die Sonne ist ein Stern.