Das Sonnensystem (1)

Heute im PHYSIKUNTERRICHT: Die äußeren Planeten ✔ | Die Asteroiden ✔ | Die inneren Planeten ✔

Das Sonnensystem (1)

Die Erde ist einer von vielen Planeten im Orbit um die Sonne. Die Sonne, Planeten und andere Objekte im Orbit sind zusammen als das Sonnensystem bekannt. Es ist so groß, dass es fast unmöglich ist, die Größen der Planeten und ihre Entfernungen zur Sonne im selben Maßstab darzustellen. Darum wurden hier zwei Diagramme verwendet (siehe weiter unten).

Planeten sind nicht heiß genug, um ihr eigenes Licht abzugeben. Wir können sie nur sehen, weil sie das Licht der Sonne reflektieren. Von der Erde aus sehen sie wie winzige Punkte am Nachthimmel aus. Ohne ein Teleskop ist es schwer zu sagen, ob man einen Stern oder einen Planeten betrachtet.

Die Planeten werden durch die Anziehungskraft der Sonne in der Umlaufbahn gehalten. Die meisten bewegen sich auf einer fast kreisförmigen Umlaufbahn um die Sonne in der Mitte. Bei Merkur, Mars und Pluto ist die Umlaufbahn jedoch eher eine Ellipse ("in die Länge gezogener Kreis"). Die Planeten bewegen sich alle in derselben Richtung um die Sonne. Sie umkreisen die Sonne auch in etwa auf der gleichen Ebene, außer Pluto, dessen Umlaufbahn relativ zu den anderen etwas geneigt ist. Die meisten Planeten haben kleinere Monde im Orbit um sie herum.

Die Tabelle weiter unten enthält einige Daten über die Planeten. Hier sind zwei Merkmale:

  • Je weiter ein Planet von der Sonne entfernt ist, desto langsamer bewegt er sich und desto mehr Zeit benötigt er, um eine Umlaufbahn zu vollenden.
  • Im Allgemeinen gilt: Je weiter ein Planet von der Sonne entfernt ist, desto niedriger ist seine durchschnittliche Oberflächentemperatur. Dies liegt daran, dass die Intensität der Sonnenstrahlung mit der Entfernung abnimmt. (Die Verdoppelung der Entfernung bedeutet, dass die Energie pro Sekunde, die jeden Quadratmeter eines Planeten erreicht, auf ein Viertel reduziert wird.)

Die äußeren Planeten: Abgesehen von Pluto sind diese groß, bestehen hauptsächlich aus Gas und haben keine feste Oberfläche (obwohl sie einen festen Kern besitzen). Wissenschaftler nennen sie auch "die Gasriesen". Sie haben eine relativ geringe Dichte. Pluto besteht wahrscheinlich aus Eis und Gestein, allerdings ist ihm vor einiger Zeit der Status als Planet aberkannt worden. Man zählt Pluto heute zu den Zwergplaneten.

Die Planeten des Sonnensystems
Die Asteroiden: Das sind tausende von kleineren Planeten. Die größten haben einen Durchmesser von nur etwa 1000 km
Die inneren Planeten: Sie sind klein, haben eine hohe Dichte und bestehen hauptsächlich aus Gestein und Eisen

  Merkur Venus Erde Mars
Durchschnittliche Entfernung von der Sonne (in Millionen km) 58 108 150 228
Dauer für eine Umlaufbahn (in Jahren) 0,24 0,62 1,00 1,88
Durchmesser am Äquator in km 4880 12.100 12.800 6790
Masse im Vergleich zur Erde (Erde = 1) 0,06 0,82 1,00 0,11
Durchschnittliche Dichte in $\mathsf {\tfrac{g}{cm^3}}$ * 5,4 5,2 5,5 3,9
Durchschnittliche Oberflächentemperatur 350 °C 480 °C 22 °C -23 °C
Anzahl Monde 0 0 1 2

  Jupiter Saturn Uranus Neptun Pluto
Durchschnittliche Entfernung von der Sonne (in Millionen km) 778 1420 2870 4490 5900
Dauer für eine Umlaufbahn (in Jahren) 11,86 29,46 84,01 164,8 247
Durchmesser am Äquator in km 142.980 120.540 51.120 49.530 2300
Masse im Vergleich zur Erde (Erde = 1) 318 95,2 14,5 17,2 0,002
Durchschnittliche Dichte in $\mathsf {\tfrac{g}{cm^3}}$ * 1,3 0,7 1,3 1,8 1,1
Durchschnittliche Oberflächentemperatur -150°C -180°C -210°C -220 °C -230 °C
Anzahl Monde 28 30 21 8 1

Zum Vergleich:*
Wasser hat eine Dichte von 1,0 ${\mathsf {\tfrac{g}{cm^3}}}$ (1 Kubikzentimeter hat die Masse 1 Gramm), Eisen hat eine Dichte von 7,9 ${\mathsf {\tfrac{g}{cm^3}}}$


Entfernungen der Planeten zur Sonne
Die Entfernungen der Planeten von der Sonne sind im Maßstab, die Größe der Himmelskörper aber nicht.

Die Sonne ist nur einer von Milliarden von Sternen. Wissenschaftler haben auch Planeten um andere Sterne herum entdeckt, obwohl andere "Sonnensysteme" viel zu weit entfernt sind, als dass ihre Planeten durch ein Teleskop betrachtet werden könnten. Um den nächsten Stern in das Diagramm oben einzupassen, müsste die Seite mehr als einen Kilometer breit sein!


Fragen

Um die folgenden Fragen zu beantworten, solltest du die Daten in der Tabelle weiter oben verwenden.

Richtig ist:
Die Erde mit einem Durchmesser von 12.800 km

Richtig ist:
Jupiter. Sein Durchmesser beträgt rund 143 Tausend Kilometer

Richtig ist:
Merkur, eine Umlaufbahn um die Sonne dauert nur ein Viertel eines Erdenjahres

Richtig ist:
Ceres dreht seine Runden im Asteroidengürtel zischen Mars und Jupiter. Jupiters Umlaufdauer beträgt rund 12 Jahre, die des Mars knapp 2 Jahre.

5. Weitere Fragen

  1. Welcher Planet erhält die meiste Energie pro Quadratmeter von der Sonne? Erkläre deine Antwort.
  2. Warum hat Mars eine niedrigere durchschnittliche Oberflächentemperatur als die Erde?
  3. Einer der Planeten hat eine viel höhere durchschnittliche Oberflächentemperatur als erwartet, da seine Atmosphäre einen starken Treibhauseffekt verursacht. An welchen Planeten denkst du? Gib einen Grund für deine Antwort an.

Richtig ist:

  1. Das ist Merkur, weil er der sonnennächste Planet ist.
  2. Mars ist weiter von der Erde entfernt als die Sonne, außerdem hat er eine dünnere Atmosphäre als die Erde.
  3. Das ist die Venus. Sie hat eine sehr dichte Atmosphäre, die verhindert, dass Strahlung wieder in den Weltraum zurück reflektiert wird

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