Karla hatte am Abend zuvor ihren Ausflug ins Sonnensystem sehr genau geplant, denn sie wollte die kleinen Objekte im Sonnensystem besuchen und diese zu finden, war nicht immer einfach. Daher musste sie die Positionen der Objekte genau in ihren Computer eingeben. Es hatte lange gedauert und Karlas Augen öffneten sich nur langsam am nächsten Morgen. Doch die Sonne schickte ihr ein besonders freundliches „Guten Morgen“ durchs Fenster, so dass Karla gut gelaunt ihre Bettdecke aufschlug und sich für ihren Flug mit guter Laune vorbereitete.
Sie verstaute ihren Rucksack in der Rakete, untersuchte alle Instrumente und startete schließlich für ihren Ausflug ins Sonnensystem.
Karla war immer wieder fasziniert, wie schnell die Erde unter ihre kleiner und kleiner wurde und wie wundervoll der Anblick auf die Erde aus dem Weltall war. Was für ein schöner und lebensfreundlicher Platz. Wenn die Menschen nur etwas netter zueinander und zur Erde wären, dachte Karla seufzend.
Um zu den kleinen Objekten im Sonnensystem zu gelangen, flog Karla zunächst ins äußere Sonnensystem. Nachdem sie an Mars vorbeigeflogen war, hielte sie die Augen offen. Bald mussten die ersten Objekte, die Karla besuchten wollte, in Sicht kommen, denn zwischen Mars und Jupiter befanden sich viele kleine Steine, die sogenannten Asteroiden. Der Bereicht zwischen Mars und Jupiter wurde daher Asteroidengürtel genannt.
Doch bevor Karla die Asteroiden untersuchte, wollte sie ein anderes Objekt im Asteroidengürtel besuchen, einen Zwergplaneten, der Ceres hieß. Ceres war rund und hatte einen Durchmesser von 940 km. Die Oberfläche bestand aus Stein und war voller großer und kleiner Krater.
Im Asteroidengürtel gab es sonst keine weiteren Zwergplaneten und Karla richtete ihre Aufmerksamkeit den unzähligen Asteroiden, die immer wieder in Sicht kamen. Sie hatten verschiedene Größen und unterschiedliche, zum Teil sehr bizarre Formen.
Die Asteroiden, die etwas größer waren, hatten fast eine runde Form, doch die kleineren waren zum Teil langgezogen oder flach, oval oder beliebig geformt. Es gab die unterschiedlichsten Strukturen.
Karla hätte den ganzen Tag die Asteroiden vermessen können, doch sie hatte noch einen langen Weg vor sich und steuerte ihre Rakete weiter ins äußere Sonnensystem.
Sie hatte ein ganz besonderes Ziel, den Zwergplaneten Pluto. Pluto hatte einmal zu den Planeten gehört, ihm wurde dieser Status allerdings aberkannt, als eine Definition für „Planet“ gefunden werden musste, die es vorher nicht gab. Karla fand, dass Pluto sehr schön aussah, er hatte sehr helle Flächen und ein paar dunkleren Flecken. Seine Oberfläche bestand nicht aus Gas, wie die der anderen äußeren Planeten, für Karla sah es eher nach Stein und Eis aus. Sehr schön, dachte Kara, bevor sie ihre Messinstrumente herausnahm, um Pluto zu vermessen.
Plutos Durchmesser war 2374 km und demnach mehr als 5 mal kleiner als die Erde. Um einmal um die Sonne zu kreisen, brauchte Pluto 248 Jahre. Karla fand auch heraus, dass Plutos Bahn von der Bahn der Planeten abwich, denn Pluto bewegte sich nicht in der Ebene der Planeten, sondern seine Bahn war etwas geneigt. Plutos Bahnn war auch nicht kreisförmig sondern leicht oval. Außerdem befanden sich viele kleine Gesteinsbrocken auf Plutos Bahn und Karla wusste, dass genau dies der Grund gewesen war, warum Pluto als Zwergplanet und nicht mehr als Planet eingestuft worden war.
Karla versuchte weitere Zwergplaneten zu finden, die sich fast alle hinter der Plutobahn, also noch weiter außen im Sonnensystem befanden. Karla fand Eris, Makemake und Haumea. Haumea war besonders beeindruckend, da er nicht, wie die anderen Zwergplaneten rund wie ein Ball war, sondern eher wie ein Ei aussah. Karla sah weitere Objekte, die vermutlich irgendwann zu den Zwergplaneten gehören würden, darunter Gonggong, Quasar und Sedna.
Karla befand sich jetzt sehr weit von der Sonne entfernt und hatte einen anderen Bereich des Sonnensystems erreicht, der Kuipergürtel hieß. Hier gab es, ähnlich wie im Asteroidengürtel, kleine Gesteinskörper, doch die Art des Gesteins war etwas anders, als die der Steine im Asteroidengürtel. Die Objekte im Kuipergürtel enthielten Eis und Gestein und waren poröser, was sie von den Asteroiden unterschied. Karla wusste, dass die Kometen, die man manchmal nah bei der Sonne sehen konnte, vermutlich ihren Ursprung im Kuipergürtel hatten.
Karla liebte Kometen, wie sie so elegant am Nachthimmel vorbeiflogen, mit ihren wunderschönen Schweifen. Karla schaute die Objekte im Kuipergürtel an und hoffte, dass eines von ihnen bald als Komet Richtung Sonne aufbrechen würde und ihr die Möglichkeit geben würde, einen Kometen zu sehen.
Karla war es hier draußen, so weit von der Sonne entfernt sehr kalt geworden. Sie freute sich auf den Heimweg und die Wärme der Sonne.
Sie machte sich auf den Weg, doch sie hatte vergessen, ihre Messinstrumente auszuschalten. Plötzlich gab es ein kleines Piep und Karla schaute auf ihren Computer. Es gab einen Eintrag in ihren Tabellen, aber Karla hatte doch gar kein Objekt gesehen. Sie schaute aus den Fenstern der Rakete, aber sah nichts. Dann gaben ihre Messinstrument wieder ein Signal. Karla war erstaunt. Was war das nur?
Dann schaltete sie ein weiteres Instrument ein und konnte erkennen, dass es winzig kleine Objekte waren, die auf ihre Messinstrumente fielen. Sie waren so klein, dass man sie mit bloßem Auge nicht sehen konnte. Karla freute sich, sie hatte Staubteilen gefunden. Kosmischer Staub, aus den Anfängen des Sonnensystems. Aus diesem Staub war alles entstanden, die Asteroiden, die Zwergplaneten, die Planeten und die Sonne, alles war aus diesen winzigen Staubteilchen entstanden.
Karla war fasziniert. Obwohl das Sonnensystem so weit und leer erschien, gab es doch überall etwas zu finden.
Erklärungen zu den Geschichten
für interessierte Kinder und Erwachsene
In unserem Sonnensystem gibt es viele verschiedene Objekte, nicht nur die Sonne und ihre Planeten, sondern auch Zwergplaneten, Asteroiden, Kuipergürtelobjekte, Kometen und Staub.
Im Folgenden werde ich einige Informationen zu diesen Objekten aufschreiben. Die Forschung beschäftigt sich mit all diesen Objekten und sie werden entweder von der Erde aus oder mithilfe von Satelliten und Raumsonden untersucht.
Zwergplaneten
Seit 2006 gibt es den Begriff der Zwerplaneten, denn zu dieser Zeit wurde eine Definition für den Begriff „Planet“ und „Zwergplanet“ erstellt. Zuvor wurden alle großen Objekte im Sonnensystem als Planeten eingestuft. Aber durch die Entwicklung immer besserer Instrumente wurden immer mehr Objekte gefunden, die zu den Planeten hätten gezählt werden können. Daher kam der Wunsch auf, den Begriff „Planet“ zu definieren.
In diesem Zusammenhang wurde der Begriff Zwergplanet gebildet, zu dem seit 2008 fünf Objekte zählen.
Die fünf Zwergplanten im Sonnensystem sind Ceres im Asteroidengürtel und Pluto, Eris, Makemake und Haumea, die sich hinter der Neptunbahn befinden (diese werden auf transneptunische Zwergplaneten oder Plutoiden genannt).
Es gibt weitere Objekte, die darauf warten, als Zwergplaneten eingestuft zu werden, darunter sind n10 Objekte, die einen Durchmesser größer als 800 km haben.
Asteroiden
Asteroiden sind Objekte, die im Asteroidengürtel zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter um die Sonne kreisen. Das größte Objekt im Asteroidengürtel ist der Zwergplanet Ceres. Es wird vermutet, dass Ceres nicht zu einem größeren Planten wachsen konnte, da Jupiter sehr schnell gewachsen ist und dadurch einen gravitativen Einfluss auf die Objekte im Asteroidengürtel genommen hat (siehe unten).
Der Asteroidengürtel ist in drei Bereiche aufgeteilt, die durch Lücken abgegrenzt werden, in denen sich keine Objekte befinden. Die Objekte in diesen Bereichen werden je nach Bahn und Zusammensetzung in neun Familien unterteilt. Vermutlich entstanden die Asteroiden jeder Familie durch das Auseinanderbrechen eines großen Asteroiden, z.B. durch eine Kollision mit einem anderen Asteroiden.
Kuipergürtelobjekte und Kometen
Hinter der Neptunbahn befindet sich der Kuipergürtel. Anders als im Asteroidengürtel haben sich die Objekte im Kuipergürtel nie zu einem großen Objekte verbunden, sondern sind pristine Objekte des Sonnensystems. Sie sind porös und enthalten Eis, während die Asteroiden eher feste Gesteinsbrocken sind.
Es kommt vor, dass die Bahn der Objekte im Kuipergürtel durch den gravitativen Einfluss größerer Objekte gestört wird, so dass diese Objekte ins Innere des Sonnensystem gelangen können. Wenn sich diese Gesteinsbrocken in der Nähe der Sonne befinden, beginnt das Eis in diesen Objekten zu verdampfen. Dadurch wird auch Staub freigesetzt und es bilden sich Schweife: ein Schweif aus Gas und ein Schweif aus Staub. Wir nennen ein solches Objekt Komet. Es ist herrlich Kometen von der Erde aus zu sehen. Einige Kometen kommen ständig zurück ins innere Sonnensystem, wie der Komet Halley, der alle 74 Jahre zurückkehrt. Andere Kometen brauchen mehrere tausend Jahre um zurückzukehren und andere Kometen verschwinden im Weltall und kommen nicht mehr zum Sonnensystem zurück.
Staub
Das Sonnensystem hat sich aus Staub und Gas gebildet. Dieser Staub ist weiterhin im Sonnensystem zu finden oder kann neu entstehen, wenn es zur Kollision von größeren Objekten kommt.
Wir können den Staub in der Form des Zodialkallichts beobachten, aber nur wenn wir den Abendhimmel kurz nach Sonnenuntergang an einem sehr dunklen Ort beobachten, an dem es kein Streulicht gibt. Dieser Staub wird interplanetarer Staub genannt.
Warum ist ein Planet rund?
Wie alle Objekte im Sonnensystem, entstehen auch die Planeten durch die Ansammlung von Staub. Zunächst treffen sich Staubteilchen zufällig und haften zusammen. Je größer ein Objekt wird, umso größer wird seine Masse, dadurch wird seine Gravitation größer, wodurch weitere Teilchen an der Oberfläche anhaften.
Je größer die Masse wird, umso größer wird die Temperatur im Inneren des Objekts. Ist die Masse und damit die Temperatur sehr groß, beginnt das Gestein des Objekts zu schmelzen. Zu diesem Zeitpunkt bildet sich eine Kugel, denn dies ist die energetisch günstigste Form, die ein Körper einnehmen kann.
Was zu diesem Zeitpunkt auch passiert, ist, dass sich die schweren Materialien, z.B, Metalle, in die Mitte der Kugel bewegen, und die leichteren Materialen weiter am Rand der Kugel sind. Dieser Prozess wird Differenzierung genannt.
Was ist ein Planet?
2006 präsentierte die International Astronomical Union (IAU) die Definition eines Planeten:
Ein Planet ist ein astronomischer Körper mit folgenden Eigenschaften:
- Er befindet sich auf einer Bahn um die Sonne.
- Er hat eine runde Form aufgrund seiner Eigengravitation.
- In der Umgebung seiner Bahn gibt es keine weiteren Objekte.
Für einen Zwergplaneten gelten die ersten beiden Punkte. Auf der Bahn der Zwergplaneten gibt es also andere Objekte.
Kleinkörper werden dann alle anderen Objekte genannt.
Wie werden die Bahn eines Objekts im Sonnensystem beschrieben?
Die Bahn eines Planeten oder anderen Objekts wird durch verschiedene Werte bestimmt:
- die Entfernung vom Stern oder der großen Bahnhalbachse (a), bei einer elliptischen Bahn
- der Exzentrizität: die Abweichung von einer Kreisbahn,
- der Inklination: der Winkel der Abweichung von der mittleren Planetenebene (Ekliptik), der Ebene auf der sich die Planeten um die Sonne drehen
Was ist ein Komet?
Ein Komet besteht aus einem Kern, einem Halo um den Kern, und zwei Schweifen. Der Kern ist ein poröser Stein, der Eis enthält. In den kalten Bereichen des Sonnensystems ist der Stein nicht aktiv, das heißt es gibt keinen Halo und keine Schweife. Erst wenn sich der Kometenkern der Sonne nähert, wird der Kern heiß, das Eis evaporiert und Teile des Gesteins werden als kleine Brocken und Staub abgegeben. Es bilden sich zwei Schweife, ein Schweif aus Gas und ein Schweif aus kleinen Gesteinen und Staub. Der Gasschweif ist leicht blau und immer von der Sonne weg gerichtet, der Staubschweif ist eher gelb und ist in die Richtung der Kometenbahn gebeugt. Das Foto, das in der Geschichte abgebildet ist, zeigt den Halo und besonders die zwei Scheife.
Warum entstand zwischen Mars und Jupiter kein Planet?
Es gibt eine Formel, mit der berechnet wurde, bei welchen Entfernungen sich Planeten im Sonnensystem befinden, das ist das sogenannte Titius-Bode Gesetz. Nach diesem Gesetz müsste sich zwischen Mars und Jupiter ein Planet befinden, doch anstatt eines großen Planeten befindet sich dort der Zwergplanet Ceres und viele Asteroide.
Es wird angenommen, dass Jupiter sehr schnell gewachsen ist und dass sich aufgrund seiner großen Masse und der dadurch entstehenden Gravitationskraft, die Bahn der Asteroiden so verändert hat, dass sie sich nicht zu einem Planten zusammenfinden konnten.
Es wird beobachtet, das sie Asteroiden nicht auf beliebigen Bahnen kreisen, sondern ein bestimmtes Muster bilden. Es gibt Bereiche, im Asteroidengürtel, wo keine Asteroiden vorkommen, sich also Lücken gebildet haben. An diesen Stellen kommt es regelmäßig zu nahen Begegnungen mit Jupiter, wodurch die Asteroiden Energie bekommen, durch die sie aus dem Asteroidengürtel entfernt werden.
Man kann sich das so vorstellen, als stieße man ein Kind auf einer Schaukel regelmäßig im richtigen Moment an, so dass es an Schwung gewinnt, irgendwann wird es zu hoch schaukeln. Die Asteroiden, die sich einmal in den Lücken im Asteroidengürtel befanden, wurden in ähnlicher Weise regelmäßig von Jupiter angestoßen und bekamen so viel Energie, dass sie auf andere Bahnen verschoben wurden.
In dem Graphen unten ist dargestellt, wie viele Asteroiden sich entlang des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter befinden. Die Einheit an der x-Achse (unten) ist Astronomischen Einheiten (AE) und ist die Entfernung von der Sonne. Eine Astronomische Einheit ist die Entfernung von der Erde zur Sonne (150 Millionen km). Auf der y-Achse ist die Anzahl der Asteroiden dargestellt.
Mars befindet sich bei 1.52 AE und Jupiter bei 5.2 AE. Dazwischen liegen die Asteroiden.
Bei 2.5, 2.8 und 2.95 AE sieht man ganz deutlich Lücken. An diesen Stellen werden die Asteroiden durch Jupiter immer wieder angestoßen, bekommen viel Energie und verlassen den Asteroidengürtel.
Aufgrund dieses gravitativen Einflusses von Jupiter auf die Objekte im heutigen Asteriodengürtel konnte sich nie ein Planet zwischen Mars und Jupiter bilden.
Einiger dieser Fakten sind beliebig kompliziert und ich habe diese hier nur prinzipiell und zum Teil nur ansatzweise dargestellt, damit du erstmal eine grobe Idee von der Physik bekommst.
Falls du Fragen hast oder ich einige Punkte detaillierter erklären soll, schick mir doch bitte einen Kommentar. Dann werde ich diese Seite erweitern oder dir Informationen zum Thema schicken.