Sonnensystem

1. Sonnensystem • Sonne (Werner Schmutz) • 8 Planeten • Monde, Satelliten • Zwergplaneten: kugelförmig aber Bahn nicht von anderen Objekten freigeräumt (Ceres, Pluto, Eris, Makemake…) • Asteroiden (Ceres, Juno, Vesta, NEOs, ) • TNOs (Transneptunische Objekte,Pluto,…) • Kometen, • Meteoriten • Meteore (Sternschnuppen)

2. Planeten im Sonnensystem 2 Typen: terrestrische Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars) hohe Dichte: 4 – 5 g/cm3, kein He,H-Gas Gasplaneten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun) niedrige Dichte: 0.7 – 1.8 g/cm3, H, He häufigste Elemente

6. Warum hat der Mond keine Atmosphäre?

7. Der Mond • Mondphasen  synodischer Monat 29.5 Tage • siderischer Monat 27.3 Tage • Mondbahn: <R> ≈ 380 000 km, v = 1.0 km/s • Bahnebene: ~ 5o geneigt zur Ekliptik • Rotation: P=27.3 Tage, Achse senkrecht zur Bahnebene • gebundene Rotation • Schwerpunkt Erde-Mond System: aE/aM=MM/ME = 1/83 • Gezeiteneffekte • Deformation der Erdkugel • Drehimpulstransfer: Erdrotation  Mondbahn • Erdtag wird länger: 0.0016 s/Jahrhundert • Distanz Erde – Mond vergrössert sich: 4 cm/Jahr • Monat wird länger: 0.0035 s/Jahr • Endzustand: gebundene Rotation der Erde • Lunisolarpräzession Mond Sonne ΔK = GMm/l12 – GMm/l22

8. Mondoberfläche • dunkle Tiefebenen (Mare) • hellere Hochländer (Terrae) • Krater

9. Krater: • vertiefte Mulden • erhöhter, ringförmiger Rand • zentraler Kraterberg • max. Höhenunterschiede • bis 10 km • Kraterhäufigkeit ist ein Mass • für das Alter der Oberfläche

10. Wasser auf dem Mars? Polkappen (Wassereis, Trockeneis CO2) Canyon-artige Kanäle (Hinweis auf fliessendes Wasser)

11. vielfältige, geologische Strukturen Marsatmosphäre

12. Bedingungen für Leben I • feste Oberfläche terrestrischer Körper • günstige Temperatur Wasser vorhanden oder mittlere Temperatur ca. 20o C Temperatur wird bestimmt durch Sonnen-Einstrahlung und Wärmestrahlung des Planeten • TPlanet~ Lstar/d1/2 • definiert die bewohnbare Zone im Planetensystem

13. Bewohnbare Zone im Sonnensystem Temperatur 500o Venus Bewohnbare Zone 250o Merkur Jupiter/Europa Saturn/Titan 0o Uranus Neptun Pluto Erde/Mond Mars -250o Distanz AE 30. 0.3 1.0 3.0 10.

14. Bedingungen für Leben II • eine Atmosphäre (?) d.h. gravitativ gebundene Gasteilchen • Masse des Objekts darf nicht zu klein sein • gleichbleibende Bedingungen • Kreisbahn, • evtl. stabile Rotationsachse (Mond) • stabile Temperatur (Meer, Atmosphäre) • konstante Sternstrahlung • gute “chemische Voraussetzungen” Wasser - woher kommt das Wasser der Erde?

15. Eigenschaften der terrestrischen Planeten(inklusive Europa und Titan)

18. Io, Europa, Ganymed

19. Eros Phobos/M (D=20 km) Mimas/S (D=400 km) Miranda/U Miranda/ U (D=470 km)

20. Vesta (Dawn 17.7.2011)

21. Galileo-Beobachtung: Ida (59 x 25 x 19 km) und Dactyl (1.5 km)

22. TNOs

23. Die physikalische Beschaffenheit der Planeten • Sonne = 99.9% der Masse des Sonnensystems • Elementhäufigkeiten: H: 70%, He: 28%, Rest: 2% (O,C,Ne,Fe,N,Si,Mg) • Planeten = 98% des Drehimpulses • Sonne: H: 70%, He: 28%, Rest: 2% (O,C,Ne,Fe,N,Si,Mg) • Jupiter und Saturn: H + He: 75-90% • Uranus und Neptun: H + He: 10-20% • Rest: besteht aus Elementen die sich leicht in Staubteilchen binden lassen • Körper nahe der Sonne: Mg-, Ca-, Mg-, Fe-, -SiOx, (Silikaten), Fe • Körper weiter weg von der Sonne: + H2O, CO2, etc. • Häufigkeitsverhältnisse der schweren Elemente gleich wie Sonne • (es fehlen aber H, He, N, Ne …) • Mittlere Dichte in [g/cm3] • Gasplaneten: 0.7-1.6  Gas mit schwerem Kern • Merkur, Venus, Erde: 5.2-5.6  grosser Eisenkern • Mond, Mars: 3.3-3.4  kleiner Eisenkern • Pluto, Jupitermonde: ca. 2  Silikate, viel Eis

25. Kometen Zusammensetzung: Schnee und Eis: H2O, CO2, CO, HCN, … Silikat- und Eisenstaub  Schmutziger Schnellball

26. Komet West Komet Hale-Bopp schmaler gerader Ionenschweif + breiter Staubschweif

27. Aufbau der Kometen

28. Komet Wild (grosse Sonnendistanz) Komet Shoemaker-Levi

29. Kometenschweif • Entwicklung von Koma und Schweif: • bei ca. 3 AE verdampfen von CO2 • bei ca. 1.5 AE vedampft H2O • Gas und Staub • ca. 10% der Oberfläche sind aktiv • Ionen werden vom geladenen Sonnenwind mitgerissen (gerade) • Staubteilchen verursachen Streuung des Sonnenlichts • (Beschleunigung durch Strahlungsdruck) • Meteorströme • Meteore (Sternschnuppen): Staubteilchen • z.B. von Kometen verloren: Komet Biela • 1772 endeckt (P = 7 Jahre) • 1846 zwei Teile, • 1852 zum letzten mal gesichtet, nachher verschollen • 1872,1885, extreme Meteorstürme • danach wurden Straubteilchen abgelenkt • Meteorströme: Perseiden (ca. 10. Aug), Leoniden (ca. 17. Nov)

30. Chondrit-Meteorit Eisenmeteorit Zeugen aus dem frühen Sonnensystem

31. Das Alter der Erde Alterbestimmung ergibt: Primitive (ursprüngliche) Meteoriten: 4.56 ± 0.02 Mia. Jahre die meisten Meteoriten: 4.4 – 4.56 Mondgestein 3.1 – 4.4 ältestes Gestein auf der Erde < 4.1

32. Aufbau der Erde

33. Planetenentstehung

34. Trapez-Sternhaufen im Orion-Nebel (Alter: ~ 1 Mio Jahre)

35. Protoplanetare Scheibe in Orion

36. Entstehung des Sonnensystems • Aus einer rotierenden Scheibe  Bahnbewegung der Planeten (Richtung, Exzentrizität) • Staub sammelt sich in der Mittelebene der Scheibe an und es bilden sich immer grössere Körper • Ausserhalb der Schneelinie (3AE) können sich auch eishaltige Körper bilden  Dichte der Körper • Ein Protoplanet mit genügend Masse und tiefer Temperatur kann eine Gashülle einfangen  Position der Gasplaneten • Dominante Körper sammeln kleine Körper in ihrem G-Bereich ein und werden zu Planeten

38. Entstehung des Mondes • Einschlag eines grossen • Körpers in die Proto-Erde • Fragmente sammeln sich in • der Nähe der Erde zum Mond •  Mond hat niedriger Eisengehalt, weil hauptsächlich Mantelmaterial weggesprengt wurde

39. Extra-solare Planeten

40. Entdeckung von Planeten mit indirekten Methoden Bewegung des Sterns wegen Planeten - Radialgeschwindigkeit mp sin i, orbit - Astrometrische Bahn mp, orbit

41. Suche nach extra-solaren PlanetenMessung der Radialgeschwindigkeitvariationen von Sternen  Nachweis von ~ 500 Planeten http://www.astronomie.info Dopplereffekt (radiale Geschwindigkeit) verschiebt Wellenlänge des Signals

42. Mayor und Queloz (Obs. Genf) weisen 1995 ersten extra-solaren Planeten nach Messung einer Verschiebung • Planet 51 Peg b • Masse ca. 0.5 Jupitermassen • Bahnperiode nur 4.2 Tage • Distanz zum Stern 51 Peg nur 10 Sonnenradien • Oberflächentemperatur ca. 1200oC •  völlig unerwartete Eigenschaften für einen Planeten

43. Bahnparameter für die Planeten 1% der Sterne haben Gasriesen in engen Bahnen Exzentrizität ist oft hoch es gibt viel mehr Neptun-artige Planeten

44. Indirekte Methode: Planetentransitsperiodischen Transits (ca.100 Planeten + 1000 Kandidaten)~0.01% -1% Effekt in der Lichtkurve Radiusbestimmung + Masse (RV)  mittlere Dichte

45. Venus-Transit 2004 (6.6.2012)

46. Transit-Suche mit Weitwinkel-Kameras HAT P-13 b, Bahnperiode 2.9 Tage

47. MJ Transits: Neue Gruppe von Planeten 10 1.0 0.1 0.01 0.001 d 0.1 1.0 10 100 AU

48. Revolution in diesem Jahr: Kepler-Satellit untersucht ca. 150000 Sterne findet in 3 Monaten ca. 1200 Planeten-Kandidaten

49. HAT-P-7 b Transit beobachtet mit dem Kepler-Satellit

50. Darstellung der Kepler Sterne mit Transits Sonne mit Jupiter