Lexikon-Astronomie
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Urknalltheorien
Urknalltheorien
Big Bang - Theorie:
Die Urknalltheorie (Big Bang –Theorie) geht davon aus, daß vor ca. 15-20 Milliarden Jahren eine Explosion das gesamte Universum erschütterte, wobei alle Teilchen in verschiedene Richtungen davon stoben. In welchem Zustand sich das Universum vor der Explosion befand, oder warum es überhaupt zu dieser riesigen Explosion kam, kann keiner genau sagen. Anzunehmen ist, daß sich das Universum in einem kompakten Zustand begann und sich seit dem Urknall immer weiter ausbreitet.Es ist möglich, daß sich für eine millionstel Sekunde die, die starke und schwache Wechselwirkung verbanden und eine sozusagen vier Naturkräfte alias Schwerkraft, elektromagnetische Kraft sowie die beiden Kernkräfte "Superkraft" herrschte. Einige Wissenschaftler diskutieren, daß durch die Wirkung dieser kurzzeitigen Vereinigung die gesamte Materie und Energie, praktisch also das Universum, während des Urknalls entstanden. Die Theorie sagt weiter aus, daß ca. eine Hundertstelsekunde nach dem Big Bang Temperaturen von ungefähr 100 000 Millionen Grad das Universum "erhitzten" und als Folgeerscheinung waren weder Atome noch Atomkerne, sondern nur die Elementarteilchen ihrer Struktur vorhanden. Diese Elementarteilchen (häufig waren es negativ geladene Elektronen, positiv geladene Positronen, ladungslose Neutrinos und Antineutrinos sowie Lichtquanten oder Photonen; Protonen und neutrale Neutronen gab es nur in kleiner Anzahl) wurden aus der reinen Energie geschaffen, doch schon nach kurzer Zeit wieder zerstört. Eine Sekunde nach dem Big Bang herrschte immer noch eine Temperatur von ca. 10 000 Grad. Erste Atomkerne aus Elektronen und Neutronen entstanden bei ca. 900 Millionen Grad nach einer Zeit von 3-4 Minuten. Es waren Kerne des Wasserstoffes Deuterium, die sich aus einem Proton und Neutron zusammensetzten sowie eine gleiche Landung mit verschiedenen Masseanteilen hatten (isotop). Diese Isotope waren der Grundbaustein für das Gas Helium, daß jedoch zwei Protone und Neutrone zur Bildung braucht. Die Abkühlung war nach ca. 700 000 Jahren an dem Punkt angelangt, wo sich vollständige Wasserstoff- und Heliumatome, also ohne isotop, bilden konnten. Daß sich die Temperatur vermindert und wieder einigermaßen normalisiert hatte, lag an dem "auseinander schießen" der Teilchen, die somit die Temperatur auseinander trugen und verteilten. Es kam zu Gasanhäufungen oder zu erhöhter Materiekonzentration aufgrund der Schwerkraft, aus denen viel später durch noch größere Anhäufung der Gase Sterne und Galaxien entstanden. Seit der Entdeckung der Expansion stimmt eine hohe Zahl an Meinungen überein, daß die Erweiterung des sich ausdehnenden Weltalls auch ein Beweis des Urknalls ist. So wird heute relativ häufig angenommen, daß die Ur-Ausdehnung bis zum heutigen tage nicht aufgehört hat. Möglicherweise gibt es irgendwann einen Punkt, an dem die Expansion gestoppt wird und der Umkehreffekt eintritt (Weltall zieht sich wieder zusammen). Dieser ist jedoch noch nicht absehbar.
Diese Theorie begründet sich auf den Begebenheiten, daß im Weltall ein gleichmäßiges Hintergrundrauschen - unabhängig der Richtung oder dem Standpunkt- zu hören ist sowie auf dem Umstand, daß die gesamten Galaxien des Universums mit hoher Geschwindigkeit wie Teile einer Explosion auseinanderfliegen. Die Vertreter dieser Theorie gehen davon aus, daß das Hintergrundrauschen der Rest einer Strahlung ist, die zu Beginn des Universums vorhanden war. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung* wurde 1965 durch ein Radioteleskop von den Wissenschaftlern Penzias und Wilson entdeckt und ist eine elektromagnetische Strahlung, die sich mit wellenartigen Variationen nicht glatt in ihrer Verteilung über den Himmel erstreckt und für die ersten Anzeichen einer sich bildenden Struktur im frühen Universum gehalten wird.
Steady-state-Theorie:
Fred Hoyle und seine Mitarbeiter Hermann Bondi und Thomas Gold entwickelten gegen Ende der 40er Jahre eine Theorie zur Entstehung des Universums, der sie den Namen "Steady-state-Theorie" gaben.Laut ihrer Theorie bliebe das Universum gleich, egal, an welchem Standpunkt der Betrachter stünde. Es entwickeln sich neue, sich fortbewegende Galaxien, doch die Dichte hätte stets die selben Werte, weil sich immer neue Materie (Wasserstoffgas) bildet, die die fehlenden Dichte von sich fortbewegenden Sternen oder Galaxien ausgleicht. Demnach hat das Universum weder ein Anfang noch ein Ende. Das Hauptargument, was diese Theorie hervorbringt, begründet sich auf der Mikrowellen-Hintergrundstrahlung*. Diese sind auf eine Supernova zurückzuführen, bei der schwere Elemente, vor allem Eisen entstehen. Das Metall Eisen tritt in Form langer, dünner Gebilde auf, die Hoyle als "Eisenhaare" bezeichnet. Diese "Haare" entstehen bei der Abkühlung von Metalldämpfen, die in kristallisiertem Zustand Ähnlichkeiten mit Haaren haben und in der Regel dünner als 2 Millionstel Millimeter sind. Für Hoyle ist klar, daß sich im innerstellaren Raum seiner sogenannten "Eisenhaare" infrarote und kurzwellige Radiostrahlen bilden, die sie als Mikrowellen-Strahlen aussenden.
Für die Steady-state-Theorie stellen jedoch Quasare* ein Problem dar, die bei den Verfechtern der anderen Theorie mit dem Urknall erklärt werden. Bei dem "Streitpunkt" um die Quasare geht es darum, daß diese öfter in großer Entfernung auftreten, als in der neueren Zeit. Die allgemeine Urknalltheorie geht davon aus, je weiter die Quasare entfernt sind, desto schneller bewegen sie sich noch weiter weg (Hubbles Gesetz). Mit diesem Gesetz wird auch die Rotverschiebung (eine Bewegung von der erde weg) erklärt. Die angebliche Verbindung zu Galaxien werden als optische Täuschungen (die durch Gravitationslinien entstehen könnten) verstanden. Arp, als ein Vertreter der Steady-state-Theorie, widerspricht ihnen. Er deutet auf näher gelegene Quasare mit großer Rotverschiebung hin, die auf Photografien eine Verbindung zu Galaxien aufweisen. Arp geht davon aus, daß diese Quasare mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßene Materiewolken von Galaxien sind, deren Geschwindigkeit für die Rotverschiebung verantwortlich sein soll. Außerdem schließen die wenigen Meinungsgenossen Arps größtenteils optische Täuschungen aus, da nur die sehr nahen Quasare beobachtet werden und die Täuschungen dann wohl nicht sehr oft vor kommen könnten. Wenn, und davon sind sie überzeugt, sich sichtbare Quasare in relativer Nähe befänden, dann könnten sie auch gleichmäßig im Raum verteilt sein (Steady-state-Theorie) und die Helligkeit wäre nicht mehr nur durch eine riesige Energiequelle erklärbar. Trotzdem wird bei Arps Theorie die Rotverschiebung nicht ausreichend erklärt, denn wenn die näheren Quasare mit Galaxien verbunden wären, müßten diese ebenfalls dieselbe starke Rotverschiebung aufweisen, was jedoch nicht der Fall ist. Außerdem müßte dann ebenso häufig eine Blauverschiebung vorkommen (eine Bewegung auf die Erde zu), was noch nicht entdeckt wurde. Wegen diesen Problemen, die bei der Steady-state-Theorie auftreten, finden die meisten Astronomen die Urknalltheorie durchaus wahrscheinlicher.
(2) Bild eines Quasares:
Wörtererklärung:
kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung: Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung ist eine elektromagnetische Strahlung, die es im gesamten Universum gibt. Seit der Entdeckung 1964 wird sie als Überrest der Strahlung bei der Entstehung des Weltalls angesehen. Die Hintergrundstrahlung ist carakteristisch für einen "Schwarzkörper", einen Körper, der jede Strahlung aufsaugt, die ihn erreicht. Ihre Strahlung ist unterschiedlich stark (wellenartige Varianten bis zu einem zehnmillionstel Grad wurden entdeckt), jedoch im Mikrowellenbereich am stärksten. Die kosmische Hintergrundstrahlung wird als erstes Anzeichender Strukturen im frühen Universum gedeutet.
Quasare: Quasare sind sternförmige, extragalaktische Objekte mit hoher Leuchtkraft. Strahlt das Quasarlicht durch eine Galaxie zur Erde, entstehen Gavitationslinsen-Effekte.
Uranus
Physikalische Daten
Im Vergleich zu seinem großen Bruder Jupiter ist Uranus nur ein "kleiner Fisch" aber er bringt es mit 51800 km immerhin auf den vierfachen Äquatorumfang der Erde.
Seine mittlere Dichte beträgt 1.19 g/cm³ und seine Masse ist vierzehnmal so hoch wie die der Erde.
Anders als
Über seinen Aufbau sind sichdie Wissenschaftler noch nicht sicher. Vermutlich besitzt Uranus einen festen Kern aus eisenhaltigem Gestein, das von einer dicken Schicht aus Eis, Ammoniak und Methan bedeckt ist. Darüber existiert eine dünne Atmosphäre, die überwiegend aus Wasserstoff besteht, durchmischt mit Methan und 15 % Helium. An der oberen Grenze der Atmosphäre befindet sich eine Wolkenschicht aus gefrorenem Methan. Das Methan absorbiert den roten Anteil des Lichtspektrums -> Uranus leuchtet grünlich. Die Atmosphäre des Uranus hält immer noch Überraschungen für die Forscher bereit. Am 8. August 1998 fotografierte das HST den Planeten und
brachte neben einer gestochen scharfen Aufnahme der Planetenringe auch noch zwanzig verschiedene Wolken zutage, fast so viele Wolken, wie sie bisher in dergesamten Geschichte der Uranus-Beobachtung gesehen wurden.
Einige von ihnen bewegtensich mit 500 km/h durch die Atmosphäre und ähnelten Zirruswolken auf der Erde. Das Merkwürdigste an Uranus ist seine Achsenneigung. Sie
beträgt 98°, also mehr als ein rechter Winkel. Uranus rotiert "im Liegen". Wie alle Gasriesen dreht er sich ziemlich schnell um seine eigene Achse. Ein Tag auf ihm dauert 17.2 Stunden. Da er 2.8 Milliarden km von der Sonne entfernt ist, braucht er 84 Jahre, um die Sonne zu umkreisen. Durch seine Achsenneigung ergibt sich ein ziemlich ungewöhnlicher Kalender: 21 Erdjahre lang wird ein Pol beleuchtet, dann der Äquator und zuletzt der zweite Pol. Mit anderen Worten, der Nordpol des Uranus
erlebt 21 Jahre lang Sonnenschein, dann 21 Jahre Tage und Nächte und schließlich eine 21 Jahre dauernde Nacht. Insgesamt erhalten die Pole mehr Wärme als der Äquator. Die Achsenneigung bereitet der Wissenschaft noch immer Kopfzerbrechen. Man vermutet, dass Uranus kurz nach seinerEntstehung einen kräftigen Zusammenprall mit einem großen kosmischen Körper hatte, der ihn im wahrsten Sinne des Wortes "zur Seite gestoßen" hat. Es klingt unwahrscheinlich, aber andererseits
befinden sich die Monde und Ringe des Uranus alle in der Ebene des Äquators.
Ringe und Monde des Uranus
Bevor man sich Uranus zuwandte, hatte man bereits bei Saturn ein Ringsystem gefunden. Die Ringe des Uranus wurden durch eine Sternfinsternis entdeckt. Als Uranus nämlich am 10. 03. 1977 an einem Stern (SAO 158687) vorbeizog, bedeckte er ihn für kurze Zeit. Die Astronomen nutzten diese Gelegenheit, um Uranus scheinbaren Durchmesser zu messen. Da bei visueller Beobachtung immer Meßfehler auftreten können, wurde die Finsternis genaustens beobachtet und man stellte etwas
Erstaunliches fest: Bevor der Stern verschwand bzw. wieder auftauchte, blinkte er mehrfach, was nur durch ein Ringsystem möglich war.
Voyager 2 untersuchte die Ringe genau. Insgesamt konnten zehn pechschwarze Ringe identifiziert werden. Sie sind nur 10 km breit und durch große Zwischenräume
voneinander getrennt. Da sie nur 2% des Sonnenlichtes reflektieren, sind sie im Gegensatz zu den eisumhüllten Ringen des Saturn von der Erde aus kaum zu beobachten. Der asymmetrische Epsilon-Ring weist eine Besonderheit auf: Ein Teil des Ringes "schlingert" alle neun Monate um Uranus herum, während die übrigen Ringpartikel den Planeten in acht Stunden umkreisen. Der uranusnahe Teil des Ringes ist 20 km breit, während der uranusferne Teil eine maximale Breite von 100 km besitzt. Die anderen
Ringe sind um einiges schmaler. Zusätzlich wird Uranus von einer breiten Scheibe aus Materie umkreist, die sich weiter innen befindet als das Hauptsystem.
Uranus besitzt wie alle Gasriesen eine große Anzahl von Monden. Herschel, der Entdecker des Uranus, fand 1787 Oberon (1523 km) und Titania( 1578). 1851 entdeckte William Lassell Umbriel (1169 km) und Ariel( 1158km). G. P. Kuiper fand schließlich 1948 Miranda, der einen Durchmesser von 481km*466km*466km aufweist.
Daran zeigt sich schon, dass Monde nicht zwangsläufig kugelförmig sein müssen. Bis 1986 kannte man lediglich diese fünf Monde, dann erhöhte sich die Anzahl schlagartig auf fünfzehn, als die Raumsonde Voyager 2 den Planeten erreichte. Doch damit war die Familie noch nicht komplett.
Uranus mit fünf seiner Monden!
Schon bei Jupiter und Saturn stellte man fest, dass es neben den Monden, die den Planeten kreisförmig umrundeten, auch sogenannte irreguläre Monde gab, die
ihren Planeten in großer Entfernung auf unregelmäßigen Bahnen umkreisen. Auch bei Neptun ließ sich ein solcher Einzelgänger finden. Warum sollte Uranus nicht auch
einen besitzen? Die Wissenschaftler Philip Nicholson und Joseph Burns von der Cornell University in Ithaca (New York), Brett Gladman vom Canadian Institute of
Theoretical Astrophysics der Universität Toronto und J. J. Kavelaars von der McMaster University in Hamilton machten sich 1997mit dem legendären 5-Meter-Spiegel auf Mount Palomar auf die Suche. Sie suchten die Umgebung des Uranus mit CCD-Kameras ab, die Uranus ausblendeten, da er alle lichtschwachen Objekte überstrahlt hätte.
Anfang Oktober entdeckten sie schließlich auf zwölf Aufnahmen zwei winzige Lichtpünktchen, die keine Hintergrundsterne waren. Als die Internationale Astronomische Union weitere Astronomen die Monde beobachten ließen, konnte die Entdeckung bestätigt werden. Über die Namen der neuen Monde ist man sich noch nicht klar. Sie müssen auf jeden Fall nach Figuren aus den Werken Shakespeares oder Popes Gedicht "The Rape of the Lock" benannt werden. Pech für Philip Nicholson; er hätte einen
Mond zu gern nach seiner Katze Squeaker ("Quieker") benannt. Die Monde sind wahre Winzlinge, aber mit 80 bzw. 160 km sind sie noch nicht einmal die Kleinsten in Uranus'
Familie (den Rekord halten Cordelia und Ophelia mit je 30 km). Beide sind höchstwahrscheinlich keine Kugeln. Der hellere Mond, noch als S/1997 U2 bezeichnet,
scheint eine Oberfläche aus Kohlenwasserstoff zu besitzen. Er umkreist seinen Planeten in einer mittleren Entfernung von 8 Millionen km, während sein Bruder
mit 6 Millionen km dem Uranus schon näher kommt. Über die neun inneren Satelliten des Uranus lassen sich nur Vermutungen anstellen, da man über ihren physikalischen
Aufbau nichts weiß. Die beiden Monde Cordelia und Ophelia werden als "Schäfer" für den Epsilon-Ring des Uranus bezeichnet. Die Gravitation der beiden Monde verhindert nämlich, dass die kleinen Bestandteile, aus denendie Ringe des Uranus bestehen, sich zu einem weiteren Mond zusammenballen.
Die fünf größten Monde unterscheiden sich stark voneinander. Obwohl sie alle eisbedeckte, felsige Oberflächen besitzen, hört hier auch schon die Ähnlichkeit auf. Der dunkle
Umbriel besitzt eine ziemlich eintönige Oberfläche, die lediglich durch eine seltsame helle Stelle namens Wundaund wenige Krater auf sich aufmerksam macht. Durch seine dunkle Oberfläche strahlt er weniger Licht ab als die anderen großen Monde. Oberon wird zerfurcht von Kratern, von denen einige dunkle Böden besitzen. Sie könnten aus
Eis und Kohlenstoff aus dem Inneren des Mondes bestehen. Titania besitzt Eisfelsen und miteinander verbundene, verzweigte Täler. Höchstwahrscheinlich war dieser Mond in früherer Zeit tektonisch aktiv. Ähnliche Täler findet man bei Ariel und es ist nicht auszuschließen, dass sie von Wasser, zumindest von Flüssigkeiten, geformt wurden. Bei ihm finden sich ebenfalls Anzeichen für vergangene tektonische Aktivitäten und sogar Erosion. Miranda, der innerste der großen Satelliten, besitzt eine erstaunliche Oberfläche, die an ein schlecht zusammengesetztes Kinderpuzzle erinnert. Es gibt Gebiete, die völlig mit Kratern übersät sind, dann wieder Ebenen, bis zu 20 km hohe
Eisfelsen und sogenannte Koronae, große, trapezförmige Gebiete. Nach der Meinung einiger Wissenschaftler zerbrach Miranda während seiner Entwicklung durch einen
Zusammenstoß und die einzelnen Fragmente setzten sich anschließend wieder zusammen, doch diese Ansicht ist noch immer umstritten.
Missionen zum Uranus
Aufgrund seiner entfernten Position ist Uranus bisher nur von einer einzigen Raumsonde besucht worden: Voyager 2. Am 24. Januar 1986 flog die Sonde in 93000 km Entfernung an ihm vorbei und ermittelte Überraschendes. Der Planet ist von einem dichten Dunstschleier umgeben, so dass die Atmosphäre optisch betrachtet nahezu
strukturlos erscheint. Mit Hilfe von Filteraufnahmen wurden in tieferen Schichten der Atmosphäre zwischen dem zwanzigsten und fünfundvierzigsten Breitengrad
sehr dunkle Wolken entdeckt, die sich mit einer Geschwindigkeit von 100 m/s fortbewegten.
In höheren Atmosphäreschichten schienen die Windgeschwindigkeiten höher zu sein. Auf kleineren Breitengraden herrschen westliche Luftströmungen, in der Nähe des Äquators dagegen ein Jet-Strom. Die Wolkenschichten bilden sich durch kondensiertes Wasser, Ammoniak und Methan. Auf der Nachtseite entdeckte Voyager 2 Polarlichter, wie sie auch auf der Erde sichtbar sind, auf der Tagseite erschien im UV-Bereich eine Emission, die man als elektrisches Glühen bezeichnete. Uranus ist eine Quelle von Radiostrahlung und besitzt ein starkes Magnetfeld, dessen Achse seltsamerweise um 58.6 ° von der Rotationsachse abweicht. Außerdem ist die Magnetachse um mehr als 7500 km vom Planetenzentrum verschoben. Ihre Polarität ist der der Erde entgegengesetzt. Da auch Neptun diese seltsame Eigenschaft besitzt, hängt es
nicht mit der Neigung der Rotationsachse zusammen.
Neben den Einzelringen des Uranus entdeckte Voyager die Monde Cordelia, Ophelia, Bianca, Cressida, Desdemona, Juliet, Portia, Rosalind, Belinda und Puck, die sich alle innerhalb der Bahn Mirandas bewegen. Außerdem gelang es der Sonde, gestochen scharfe Bilder der bekannten Uranusmonde zu schießen.
Theorien
Risikoleben der Erde
Einige Astronomen vertreten die Ansicht, daß das Leben auf der Erde schon bald (in astronomischen Zeiten) durch gewisse Störfaktoren gefährdet und teilweise auch vernichtet werden könnte. Zu diesen Faktoren gehören Meteoriten-Einschläge , Gammastrahlen-Blitze, Supernovas, schwarze Löcher,...
Supernovas sind Sterne, die explodieren, wenn sie zu alt sind. Auch wenn bis jetzt noch keine Supernova (Sterne, die bei erreichtem Alter explodieren) der Erde ernstlich geschadet hat, könnte sich dieses Blatt schon bald (in ca. 10.000 Jahren) wenden. Tatsächlich wissen Astronomen bereits schon den Namen einer möglichen Katastrophen-Supernova, denn der Gaskern der "Eta Carinae" (er ist 7500 Lichtjahre entfernt), der die eigentliche Zerstörung seines Sterns überlebt hat, wird in ca. 10.000 Jahren entgültig explodieren. Dabei wäre auch die Erde davon betroffen.
Bei einer normalen Supernova würde die bei der Explosion freigesetzte Energie (UV-, Röntgen- und Gammastrahlen) die Ozonschicht stark verringern und in gleicher Stärke die Oberfläche streifen. Damit wäre die Zunahme von Hautkrebs und von Mutationen sowie das Aussterben von Plankton garantiert, von dem sich einige Tiere ernähren. Als Folge des fehlenden Planktons gäbe es eine Unterbrechung der Nahreskette, die von Plankton abhängigen Meerestiere würden sterben. Außerdem besteht eine große Wahrscheinlichkeit, daß durch die Strahlung in der oberen Atmosphäre vermehrt Stickstoffdioxid in Form winziger Blasen gebildet würde, deren Nebel die Atmosphäre abkühlt. Bei der Explosion des Gaskerns "Eta Carinae" wird die Erde als erstes in ein tödliches Strahlenmeer getaucht und später, wenn die Gasreste das Sonnensystem durchfluten, könnten alle Planeten aus ihren Bahnen geworfen werden. Eine weitere Gefahr für die Erde ist ein Gammastrahlen-Blitz , wenn er innerhalb von 3500 Lichtjahren den Weltraum durchzuckt. Seine Energie, die in einer Sekunde gleich der Energie der Sonne in ihren gesamten 10 Milliarden Jahren ist, würde trotz der Ablenkung ihrer Strahlen durch den Sonnenwind zur Erde gelangen und Luft und Boden radioaktiv verseuchen. Es würden fast alle Lebensformen sterben, die Hälfte der gesamten Bevölkerung in einem Monat. Laut den Forschern Dar, Laor und Shaviv kommt solch ein Gammastrahlen-Blitz alle 10 Millionen Jahre vor- wenn dabei alle galaktischen Zilivisationen zerstört werden. Möglicherweise gab es schon einmal einen Gammastrahlen-Blitz-Einschlag auf der Erde. Und zwar damals, als vor ca. 250 Millionen Jahren fast 96 % der Tiere und Pflanzen starben, auch die Dinosaurier.
Als gefahrenquelle könnte jedoch auch gut ein Komet aus der Ortschen Wolke oder ein Meteorit zählen, derer beider Schäden die Erde durchaus ernsthaft bei einem Zusammenstoß beschädigen könnten. Die Erde hat zwar viele kleine Einschläge dieser Himmelskörper überlebt und ist häufig auch nicht zu Schaden gekommen, trotzdem sollte man die Gefahr größerer Kometen oder Meteoriten nicht aus den Augenwinkeln verlieren. Denn schon ein solches Objekt mit einem Durchmesser von ca. 100 m Durchmesser könnte einen ganzen Kontinent vernichten. Nicht besser wird es bei 1 km Dicke, da wäre die Hälfte der erde auf einen Schlag unbewohnbar. Trotzdem zerstören Einschläge mit diesen Dicken nicht den ganzen Planet bzw. das Leben auf ihm. Das würde unwiderruflich erst bei ca. 10 km Durchmesser passieren. Die erste der Folgen für die Erdbevölkerung wäre eine riesige Flutwelle, die mit ca. 5.000 m Höhe die Küstenstädte überspülen würde, um sich dann weiter in die Landesinneren zu bewegen. Gleichzeitig wütet ein Orkan, der alles in ein Flammenmeer verwandelt, was sich ihm in den Weg stellt. Das durch das Feuer entstehende Ruß steigt in die Luft und verdunkelt für längere Zeit den Himmel. Eisige Winter mit meterhohen Schneedecken würde auch das letzte Leben dieses Planeten vollständig unter sich begraben.
Schwarze Löcher, die wie ein Magnet alles Existierende in sich hineinsaugen, könnten ebenfalls zur Gefahrenquelle werden. Denn nicht wie angenommen, daß es diese nur bei Doppelsternsystemen gibt, wurden auch Schwarze Löcher entdeckt, die mit einem normalen Stern kollibiert sind. Das vergrößert jedoch wieder die Anzah dieser "Weltraum-Staubsauger", die die Bahn aller Planeten unseres Sonnensystems durcheinander bringen. Dabei würde die ede entweder in die tödlich heiße Glut der Sonne oder in die eisige Kälte des interstellaren Raums geraten.
Sternzeichen
Sternzeichen
Die Ekliptik, also die scheinbare Sonnenbahn, ist wegen der schiefen Stellung der Erdachse gegen den Himmelsäquator geneigt. Es gibt zwei Schnittpunkte zwischen Himmelsäquator und Ekliptik, die man Frühlings- und Herbstpunkt nennt. Die Sonne scheint einmal pro Jahr um die Ekliptik herumzulaufen und steht zu Frühlingsanfangim Frühlingspunkt, zu Herbstanfang im Herbstpunkt. Der Frühlingspunkt befindet sich im Sternbild Fische. Das war nicht immer so ! Die Erdachse taumelt einmal in etwa 26000 Jahren im Kreis herum und zeigt im Laufe der Zeit in verschiedene Richtungen, also auch zu verschiedenen Sternen. Unser heutiger Nordpolarstern markierte nicht immer den nördlichen Himmelspol. Vor tausenden von Jahren gab es einen ganz anderen Polarstern und im Jahre 14000 nach Christus wird wahrscheinlich die Wega diese Position einnehmen. Diese Taumelbewegung hat auch noch andere Audwirkungen: Der Frühlingspunkt wandert während 26000 Jahren durch den Tierkreis hindurch. Vor 25000 Jahren lag der Frühlingspunkt zum Beispiel im Widder und in etwa 6000 Jahren wird er im Wassermann liegen.Noch heute nennt man das erste Zwölftel des Tierkreises ab Frühlingspunkt "Sternzeichen" Widder, obwohl dieses Gebiet heute fast ganz in den Fischen liegt. Das von den Astrologen benutzte Sternzeichen Widder liegt also im Sternbild Fische, während vor rund 2000 Jahren Sternzeichen und Sternbild Widder ungefähr übereinstimmten. Das zweite Zwölftel der Ekliptik nennt man Sternzeichen Stier, obwohl es etwa mit dem Sternzeichen Widder zusammenfällt. Alle Sternzeichen sind gleich lang, nämlich 30 Winkelgrade, was einem Zwölftel der 360 Grad langen Ekliptik entspricht.
Schon seit jeher ranken sich um die Tierkreisbilder Sagen und Geschichten, mit denen die Menschen versuchten, die Entstehung dieser Figuren zu erklären oder ihre Verehrung zum Ausdruck zu bringen. An dieser Stelle eine solche, kurze Sage:
Zwillinge
Das Sternbild Zwillinge ist nach den Zwillingsbrüdern Pollux und Castor benannt. Pollux war der Sage nach unsterblich, da er der Sohn des Göttervaters Zeus war, Castor dagegen hatte einen menschlichen Vater und zählte daher zu den Sterblichen. Die beiden Brüder waren große Helden und trennten sich niemals voneinander. Als Castor bei einem Kampf getötet wurde, war sein Bruder Pollux untröstlich. Besonders quälte ihn, daß Castor in das finstere, unterirdische Totenreich steigen mußte. Pollux bat seinen Vater, ihn auch sterben zu lassen, damit er seinem sterblichen Bruder folgen könne. Zeus war von der Bruderliebe des Pollux so gerührt, daß er ihm voeschlug, statt immer bei den Göttern im Olymp zu wohnen, mit Castor zusammen abwechselnd einen Tag im Totenreich und einen Tag im Olymp zu verbringen. Ohne lange zu überlegen, entschied sich Pollux für diese Möglichkeit, um sich nie mehr von Castor trennen zu müssen. Später soll Zeus die beiden Brüder zum Lohn für ihre treue Verbundenheit dann in Sterne verwandelt haben. Als Sternbild stehen sie seitdem am Winterhimmel und erinnern die Menschen an Bruderliebe und Kameradschaft.
Sternbilder
Sternbilder
Sterne sind weit entfernte Sonnen. Sie scheinen an der Himmelskugel festgemacht zu sein und werden deshalb "Fixsterne" genannt. Sie bilden immer die selben Figuren und Muster, die Sternbilder. Auch zur Zeit der alten Ägypter, Babylonier und Griechen sahen diese Sternzeichen nicht viel anders als heute aus. Sie wurden schon schon vor Jahrtausenden aufmerksam beobachtet und nach Göttern, Helden oder Tieren benannt. Die 88 international anerkannten Sternbilder gehen wesentlich auf das alte Griechenland zurück.
Adler, Altar, Andromeda, Becher, Bildhauer, Bootes, Cassiopeia, Chamäleon, Delphin, Dreieck, Dreieck (Südliches), Eidechse, Einhorn, Eridanus, Fernrohr, Fische, Fisch (Fliegender), Fisch (Südlicher), Fliege, Füchschen, Fuhrmann, Füllen, Giraffe, Grabsichel, Großer Hund, Großer Bär, Haar der Berenike, Hase, Herkules, Hinterdeck, Indianer, Jagdhunde, Jungfrau, Kentaur, Kleiner Bär, Kleiner Hund, Kleiner Löwe, Kranich, Krebs, Kreuz des Südens, Krone (Nördliche), Krone (Südliche), Leier, Löwe, Luchs, Luftpumpe, Maler (Maler-Staffelei), Mikroskop, Netz, Ofen (Fornax), Oktant, Orion, Paradiesvogel, Pegasus, Pendeluhr, Perseus, Pfau, Pfeil, Phönix, Rabe, Schiffskiel, Schiffskompaß, Schild, Schlange, Schlangenträger, Schwan, Schwertfisch, Schütze, Segel, Sextant, Skorpion, Steinbock, Stier, Tafelberg, Taube, Turkan, Waage, Walfisch, Wassermann, Wasserschlange (Kleine), Wasserschlange (Nördliche), Widder, Winkelmaß, Wolf, Zirkel, Zwillinge.
Hat man erst einmal den großen Wagen und den Polarstern gefunden, so ist es recht einfach auch die Cassiopia zu finden, denn sie steht dem großen Wagen vom Polarstern aus gesehen genau gegenüber. Die Cassiopeia sieht aus wie der Buchstabe "W". Daher wird sie auch als "Himmels-W" bezeichnet. Zwischen Cassiopeia und kleinem Wagen liegt das Sternbild "Cepheus" - ein recht unscheinbares Sternbild aus schwachen Sternen. Es sieht aus wie ein schief stehendes Haus. Zwischen dem kleinen und dem großem Wagen schlängelt sich das Sternbild "Drache" entlang. Ein sehr langgestrecktes Sternbild, das gar nicht so einfach zusammenzubekommen ist. Der große Wagen kann auch benutzt werden, um ein weiteres Sternbild aufzufinden. Verlängert man die Vorderkante des großen Wagens, so glangt man zu Regulus, dem hellsten Stern im Sternbild Löwe. Der Löwe ist ein sehr einprägsames Sternbild, außerdem läßt sich leicht erkennen, warum diese Figur so genannt wurde.
Links neben dem Sternbild Leier findet man das große und recht auffällige Sternbild "Schwan". Der Schwan wird manchmal auch "Kreuz des Nordens" genannt. Er liegt mitten in der Milchstraße. Der Stern am oberen Ende des Sternbildes heißt "Deneb". Er bildet das Schwanzende. Man kann sich sehr gut vorstellen, wie der Schwan mit ausgebreiteten Flügeln die Milchstraße entlang fliegt. Unterhalb vom Schwan findet man ein weiteres, recht auffälliges Sternbild: das Sternbild "Adler". Der hellste Stern in diesem Sternbild heißt "Atair". Mit einer Entfernung von "nur" 16.5 Lichtjahren ist er einer der nächsten Sterne im Weltall. Die Sterne Wega, Deneb und Atair werden auch als "das Sommerdreieck" bezeichnet, denn diese Sterne sind im Sommer am besten sichtbar. Im Sommerdreieck findet man noch die kleineren Sternbilder "Pfeil" und "Delphin". Während der Pfeil ein recht unscheinbares Sternbild zwischen Schwan und Adler ist, kann man die Figur des Delphins relativ leicht erkennen.
Die aufälligste Figur am Winterhimmel ist der Himmelsjäger "Orion". Das Sternbild spiegelt recht deutlich die Figur eines aufrecht stehenden Mannes wieder. Die drei aneinandergereihten Sterne in der Mitte des Sternbilds - Alnitak, Alnitam und Mintaka - bilden den Gürtel des Jägers. Unterhalb der Gürtelsterne, im "Schwert des Orion" erkennt man schon mit bloßem Auge einen blassen Nebelfleck, den "Großen Orionnebel" - ein verschwommener Gasnebel, indem auch heute noch neue Sterne entstehen. Der rechte, untere Fußsstern heißt "Rigel". Er ist einer der leuchtkräftigsten Sterne, die wir kennen (ein sogenannter "blauer Überriese"). Verlängert man die drei Gürtelsterne nach links unten, dann gelangt man zu Sirius, dem hellsten Stern am Himmel. Sirius gehört zum Sternbild "Großer Hund". Von Mitteleuropa aus gesehen steht der große Hund immer tief über dem Horizont. In südlichen Breiten ist dieses Sternbild wegen seiner großen Anzahl heller Sterne ein recht auffälliges Sternbild. Verlängert man die Gürtelsterne des Orion nach rechts oben, so kommt man zu einem ebenfalls sehr hellen, rötlich leuchtenden Stern: Aldebaran im Sternbild "Stier". Links oberhalb vom Stier steht das Sternbild "Fuhrmann". Es sieht aus wie ein Sechseck. Der helle, gelbe Stern an der oberen Spitze des Sechsecks heißt "Capella". Er ist vom gleichen Typ wie unserere Sonne - aber um einiges größer. Neben dem Fuhrmann findet man das Sternbild "Zwillinge". Dieses Sternbild sieht aus wie zwei parallele Sternketten. Die hellen Sterne an den linken Enden heißen "Castor" (der Obere) und Pollux (der Untere). Das Sternbild Zwillinge kann man leicht finden, indem man eine Diagonale durch das Sternbild Orion zieht, und diese dann nach links oben hin verlängert.Unterhalb von den Zwillingen findet man das Sternbild "Kleiner Hund". Der hellste Stern in diesem kleinen Sternbild ist Procyon. Er gehört mit einer Entfernung von 11 Lichtjahren zur "Nachbarschaft" unserere Sonne. Die Sterne Sirius, Rigel, Aldebaran, Capella, Castor und Procyon bezeichnet man auch als das "Wintersechseck".
Sterne
STERNE
Jeder Stern ist eine kleine bzw. größere Sonne. d.h., die Sterne geben Energie ab und leuchten dadurch selbständig. Nicht wie Planeten, die nur angeleuchtet werden. Das Licht der meisten Sterne, daß uns heute auf der Erde erreicht, ist schon ziemlich lange unterwegs. Damit meine ich, daß wir die Sterne nicht so sehen wie sie heute sind, sondern wie sie Früher einmal waren, da das Licht von den Sternen ganz schön lange braucht, weil die Sterne weit von der Erde entfernt sind und somit die Strahlen einen langen Weg immer vor sich haben. Deshalb kommt das Licht erst ein paar Jahre später bei uns auf der Erde an. Das Licht des nächste Sternes ( Proxima Centauri ) braucht ja schon vier Jahre. d.h., um so weiter weg die Sterne sind, desto länger braucht das Licht bis es auf der Erde ist. Sterne gibt es in unterschiedlichen Größen. Die Sonne ist ein mittelgroßer Stern. z.B. der Beteigeuze ( vom Sternbild Orion ) ist viel größer als die Sonne. Die kleinsten Sterne sind nur einige Tausendstel mal so groß wie die Sonne. Die größten Sterne sind die hellste und die etwas kleineren sind die nicht ganz so hellen Sterne und die kleinsten Sterne sieht man nur schwach oder gar nicht mit dem bloßem Auge. Am Sternenhimmel, der als scheinbare Himmelskugel wirkt, kann man ohne irgendwelche Hilfsmittel ca. 6000 Sterne beobachten. Die Kugel wird in 88 Sternbilder unterteilt. Schon vor vielen Jahren haben die Menschen den Sternen Namen von Tieren oder legendären Helden gegeben. Einige dieser Sternbilder haben eine gewisse Ähnlichkeit mit den Figuren, deren Namen sie tragen. Ein sehr wichtiger Stern ist er Polarstern. Dieser Stern scheint über der nördlichen Halbkugel wie still zu stehen, da er sich fast genau über den Nordpol befindet. Wenn man am Sternenhimmel den Polarstern sieht, so weiß man, wo Norden, Osten, Süden und Westen ist. Der südliche Sternhimmel besitzt nicht so einen Polarstern, wie der nördliche Sternhimmel.
Das Milchstraßensystem ist ein System, wo sich die Sterne nicht gleichmäßig im Weltraum verteilen, sondern die sich in Sternhaufen zusammensetzten, die man als Galaxien bezeichnet. Auch die Sonne befindet sich in so einem System. Unsere Weltinsel ist eine Milchstraße. Sternansammlungen mit geringer Konzentration gegenüber dem Zentrum heißen offene Sternhaufen. Diese offenen Sternhaufen werden aus Sternen gebildet, die etwa das gleiches Alter besitzen, weil sie sich auch gemeinsam gebildet haben. Wenn die Sterne ihre Entwicklung abgeschlossen haben, lösen sie sich infolge von Gravitations-
wirkungen der Umgebung allmählich wieder auf. Deshalb sind die offenen Sternhaufen relativ junge Objekte, die man beobachten kann.
Sternhaufen mit einer hohen Konzentration gegenüber dem Zentrum nennt man Kugelsternhaufen. Die Kugelsternhaufen sind im Gegensatz zum offenen Sternhaufen wesentlich stabilere Gebilde. In unserem Sternsystem befinden sich ca. 130 solcher Sternhaufen, die zu den ältesten in unserer Galaxie gehören. Der Kugelsternhaufen besitzt viel mehr Sterne als der offene Sternhaufen.
Ein sehr wichtiger Bestandteil unsere Galaxie ist die interstellare Materie. Hier bilden sich ständig neue Sterne, die durch ihr leuchten dafür sorgen, daß es die Milchstraße auch noch in der Zukunft gibt. Unsere Galaxie gehört zu den größten und bekanntesten Sternsystemen. Sie umfaßt ca. 100 Milliarden Sterne.
Im Sommer ist das Sommerdreieck zu sehen. Es besteht aus drei Sternen:
Wega ( Leiher )
Denep ( Schwan )
Atair ( Adler )
Im Winter ist das Wintersechseck am Himmel zu sehen. Dies besteht aus sechs Sternen:
Riegel ( Orion )
Aldebaran ( Stier )
Kapella ( Fuhrmann )
Kastor ( Zwillinge )
Prokyon ( Kleinen Hund )
Sirius ( Großer Hund )
Es gibt auch verschiedene Möglichkeiten die Sterne zu Beobachten. z.B. mit dem Fernrohr Oder dem Teleskop. Aber auch mit dem Radioteleskop oder dem Röntgenteleskop.
Sonne 2
| Durchmesser: | 1.4*106 km |
| Masse: | 2*1030 kg |
| Temperatur im inneren der Sonne: | ca. 16* 106 k |
| Temperatur an der Oberfläche: | ca. 6000 |
| Der Aufbau der Sonne Die Sonne ist ein riesiger Ball aus heißem Gas ( hauptsächlich Wasserstoff und Helium). In ihrem Kern , dem Zentralgebiet, befindet sich etwa die Hälfte der gesamten Masse. Dort herrschen sehr hohe Temperaturen sowie ein hoher Druck. Im Kern produziert sie ca. 99 % der Energie, durch Kernverschmelzung, obwohl der Kernradius nur etwa ¼ des Sonnenradius ausmacht. Der Kern nimmt also nur 1,5 % des Sonnenvolumens ein. |  |
| Das Spektrum der Sonne Um die Zusammensetzung der Sonne festzustellen, musste man ihr Licht in die Regenbogenfarben zerlegen. Dass das Sonnenlicht aus verschiedenen Farben zusammengesetzt ist, wusste man bereits, doch erst zu Beginn des 19. Jahrhunderts wurden die Instrumente gut genug, dass im "Regenbogen" (Spektrum) des Sonnenlichts schwarze Linien erkennbar wurden. Ganz bestimmte Farben fehlten also im Licht der Sonne. Diese Linien wurden nach Joseph Fraunhofer benannt.Später erkannte man welchen Bedeutung diese Linien haben Sie zeigen die chemische Zusammensetzung der Man stellte fest, dass die Sonne aus 73.46% Wasserstoff und 24.85% Helium bestand. |
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Energieentstehung Die Sonne ist nichts anderes als ein riesiger Fusionsreaktor. Das heißt: im Kern der Sonne wird durch die Verschmelzung von Wasserstoff zu Helium Energie gewonnen. Die Sonne wird durch ihre eigene Schwerkraft zusammengehalten, und die Atome im Kern der Sonne werden so dicht zusammengepreßt, daß es zur Kernfusion kommen kann. Die Sonne ist für lange Zeit in einem stabilen Gleichgewicht der Kräfte. Diese Gleichgewicht wird insgesamt ca. 10 Milliarden Jahre erhalten bleiben.
Sonne
Sonne
Begriffserklärung:
Die Sonne ist eine selbsleuchtende Gaskugel mit großer Masse und hoher Temperatur. Sie ist ein Stern, unser nächster Stern.
Bedeutung:
Die Sonne ist als Forschungsobjekt für die Astronomie besonders gut geeignet, da sie besonders nah an der Erde ist und eine geeignete Helligkeit besitzt. Sie ist durch die Abgabe von Licht und Wärme die Voraussetzung dafür, dass sich auf der Erde Leben entwickeln und entstehen kann. Nur durch die Sonne kommt es auf der Erde zu Polarlichtern. Außerdem ist die Sonne die Voraussetzung für die Entstehung der verschiedenen Jahreszeiten.
Sonnenstand:
Die Himmelsrichtungen in denen die Sonne zu bestimmten Tageszeiten ist, ist von dem Standpunkt auf der Erde abhängig. Die Anfangsrichtungen und die Anfangszeiten sind von Ort zu Ort verschieden. Bei uns ist eine Untergliederung in hell und dunkel, Tag und Nacht. Nur in nördlichsten bzw. südlichsten Breiten der Erde geht die Sonne halbjährig nicht auf oder unter.
Sonnenfinsternisse:
Beim Umlauf des Mondes um die Erde kann es zu Finsternissen kommen. Wenn sich der Mond zwischen die Erde und die Sonne schiebt, so gibt es eine Sonnenfinsternis. Wenn die Erde sich zwischen dem Mond und der Sonne befindet, so gibt es eine Mondfinsternis. Läge die Mondumlaufbahn um die Erde in der gleichen Ebene wie die Erdumlaufbahn um die Sonne, würde es bei jedem Mondumlauf eine Sonnen- und eine Mondfinsternis geben. Diese wären dann bei Neumond und bei Vollmond. Die Finsternisse sind aber sehr seltene Ereignisse, da die beiden Bahnebenen gegeneinander geneigt sind. Die Sonnenfinsternisse sind unterschiedlich lang; diese Dauer hängt von den momentan beobachtbaren Durchmessern der Sonne und des Mondes ab. Wenn der gegebene Monddurchmesser größer als der der Sonne ist, so kommt es zu einer totalen Sonnenfinsternis. Ist der Monddurchmesser aber kleiner als der der Sonne, dann erscheint die Finsternis ringförmig. Die maximale Dauer einer totalen Sonnenfinsternis beträgt für einen festen Ort auf der Erde sieben Minuten und 36 Sekunden.
Stellung der Sonne im Weltall:
Die Sonne ist ein Stern unter vielen anderen Sternen im Weltall. Dass sie nicht mehr als alle anderen Sterne im Weltraum strahlt, bewies 1838 Friedrich Wilhelm Bessel. Er bestimmte auf geometrischem Wege die Entfernung. Nach diesen Messungen konnte festgestellt werden, dass die nächsten Sterne mindestens 200.000 mal weiter entfernt sind, als die Sonne es ist. Außerdem konnte man den Messungen entnehmen, dass die Leuchtkraft der Sonne nicht stärker ist als die der anderen Sterne. Die hellsten Sterne sind ungefähr 10.000 mal größer als die Sonne und die dunkelsten etwa 10.000 mal kleiner als die Sonne. Also nimmt die Sonne unter den Sternen einen guten Mittelwert ein.
Quellen:
- "Unsere Sonne - ein rätselhafter Stern?" von John Gribben; Verlag: "Birkhäuser"
- "Die Sonne" von Wolfgang Mattig; Verlag: "Verlag C. H. Beck"
- "Sonne, Monde und Planeten" von Erhard Keppler; Verlag: "R. Riper & Co. Verlag"
- "Astronomie"; Verlag: "Volk und Wissen"
Das Sonnensystem
Das Sonnensystem
Unser Sonnensystem besteht aus der Sonne, die den Mittelpunkt bildet, den neun Planeten und ihren Trabanten, die zusammen sogennante Trabantensysteme bilden, und den Kleinkörpern, wie Asteroiden, Meteoriten, Planetoiden und Kometen, sowie dem Raum, in dem sich diese Himmelskörper befinden und die darin befindliche interplanetare Materie (von lat. inter = zwischen; Materie zwischen den Planeten).
Die Entstehung des Sonnensystems
Das Sonnensystem entstand aus einer riesigen Materiewolke, die beim Urknall freigesetzt wurde und sich langsam abkühlte. Dabei zerbrach dieser Gasball im Laufe der Zeit in viele kleine Teile. Die Gebiete im Inneren der neuen kleineren Wolken hatten eine höhere Dichte als ihre Umgebung, deshalb sammelte sich das Gas an diesen Stellen und verdichtete sich immer mehr. So entstanden die ersten Sterne. In unserer Galaxie, der Milchstraße, geschah das vor ca. 10 Milliarden Jahren. Dabei wurde jedoch nicht das ganze Gas verbraucht, da es an manchen Stellen zu dünn verteilt war, als dass Sterne entstehen konnten. Diese ersten Sterne (sogennante Protosterne) leuchteten Milliarden von Jahren, bis ihr Brennstoff verbraucht war. Sie starben und die größeren von ihnen explodierten als Supernova. Die dabei ausgesetzten Detonationswellen verdichteten das an manchen Stellen vorhandene Gas und lösten somit die Geburt einer zweiten Sterngeneration aus. Das geschah ungefähr vor 4,6 Milliarden Jahren. Die entstandene Gaswolke, die später das Sonnensystem werden sollte, wurde immer mehr zusammengepresst und zog sich durch die Schwerkraft immer witer zusammen. Im Mittelpunkt war die Dichte am höchsten und der Kern verdichtete sich immer weiter, sodass die Temperatur anstieg. Bei ca. 10 Millionen Grad setzte die Kernfusion ein und der Stern begann zu leuchten. Die Wolke war inzwischen zu einer rotierenden Scheibe abgeplattet, in deren Zentrum die Sonne stand. Diese fegte ihre Umgebung frei von Gas durch Strahlung und das Aussenden von Teilchen. Im inneren Bereich jedoch hatten sich schon Staubkörnchen und größere Felsbrocken gebildet, die sich zu noch größeren Brocken zusammenlagerten und auf ihrer Sonnenumlaufbahn Staub und Gestein aussammelten. Sie wurden zu den erdähnlichen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars, die alle relativ klein, heiß und aus Gestein sind. Im äußeren Bereich des Sonnensystems gibt es andere Planeten. Sie sind viel massereicher und aus Eis und Gestein. Bei ihrer Entstehung sammelten sie das sie umgebende Gas auf und wurden größer, bis kein Gas mehr vorhanden war. Deshalb werden Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun auch als Gasriesen oder jupiterähnliche Planeten bezeichnet. Auch zwischen Mars und Jupiter versuchte ein Planet zu entstehen. Doch Jupiter hatte eine zu starke Anziehungskraft, sodass sich nur Hunderttausende von Kleinkörpern bilden konnten. Wir nennen diesen Bereich heute Asteroidengürtel. Nebenbei ist auch noch der neunte und äußerste Planet entstanden. Er wirkt wie eine Mischung aus den anderen Planeten. Nach Pluto sind uns nur noch der Kuipergürtel mit kleinen, steinigen Plantoiden und die Oortsche Wolke bekannt. Die Oortsche Wolke ist ein hypothetisches, schalenförmiges Gebilde um die Sonne herum, indem sich bis zu 100 Milliarden Kometen befinden, die solange ihre Bahnen ziehen, bis ein Himmelskörper sie aus der Bahn wirft.
Die Planetenumlaufbahnen und die Trabantensysteme
Die Planeten umkreisen die Sonne alle in einer nahezuhen Schiefebene. Es gibt nur eine Ausnahme, nämlich Pluto: Seine Bahn ist gegenüber den anderen um mehr als 17 Grad geneigt. Außerdem ist sie wesentlich elliptischer, sodass Pluto sich teilweise noch innerhalb der Neptunbahn befindet.
Fast alle Planeten haben ihre Trabanten, die zusammen die sogenannten Trabantensysteme bilden: Die Erde hat nur einen einzigen Mond, Jupiter mindestens 16, der Saturn mehr als zwanzig, Uranus und Neptun mit zusammen mehr als zwanzig Monden und schließlich noch Pluto mit seinem relativ großen Mond Charon.
Die Sonne ist ein gewöhnlicher Stern. Ihre Größe, Masse, Temperatur und ihre Helligkeit sind durchschnittlich. Deshalb gibt es keinen Grund, warum nicht auch andere Sterne solche Sonnensysteme haben sollten. Doch da wir nicht einmal bis zum Rand unseres Sonnensystems vorgedrungen sind, können wir es nicht mit Bestimmtheit sagen, dass es sie gibt.
Das Weltbild ändert sich
Meine Beschreibung des Sonnensystems beruht auf dem heliozentrischen Weltbild unserer Zeit. Doch bis ins 16. Jahrhundert existierte eine andere Vorstellung von den Planeten und ihrer Position im "Weltall", das geozentrische Weltbild, welches die Erde in den Mittelpunkt rückte, um die sich die anderen Himmelkörper drehten. Die sollten auf einem Kristallschalensystem befestigt gewesen seien, das mit neuen, unerklärlichen Beobachtungen immer komplizierter wurde. In dieser Zeit begannen einige Wissenschaftler, die zu kompliziert und zu ungenau gewordene Vorstellung ihrer Väter umzukrempeln. So Nicolaus Copernicus, der die Sonne in den Mittelpunkt rückt und die zu der Zeit bekannten Planeten auf Kreisbahnen um sie kreisen ließ. Lediglich der Mond kreiste seiner Meinung nach um die Erde. Die äußere Begrenzung "seiner Welt" stellten die Fixsphäre mit den Fixsternen dar. Er konnte seine Annahmen nicht alle beweisen. Das taten seine Nachfolger für ihn: Kepler perfektionierte u.a. die Kreisbahnen der Planeten, die er zu elliptischen Bahnen machte und Newton entdeckte die Schwerkraft als die Kraft, die alles zusammenhält. So haben wir heute eine Vorstellung vom Sonnensystem, die wissenschaftlich bewiesen werden kann.
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Sonnenaufbau
Ein Steckbrief der Sonne:
Sonnenentfernung: 149.597.870 km = eine Astronomische Einheit (AE)
Sonnenradius: 696.011 km
Masse: 1,989 x 1030 kg
mittlere Dichte: 1,408 g/cm³
Solarkonstante: 1,367 kW/m²
Leuchtkraft: 3,845 x 1026 Watt
effektive Temperatur: 5776 °C
Oberfläche (wenn sie glatt wäre): 12.000 mal so groß wie die Erde
Normale Eigenumdrehung an den Polen: 31,3 Tage
Fixstern-Typ der Sonne: G1 (Gelber Zwerg)
Vermutetes Alter: genauso alt wie die Erde (ca. 4-5 Milliarden Jahre)
Ziel der Sonne: Sie fliegt, zusammen mit der Erde, auf den Fixstern Wega (Leier) zu.
Aufbau der Sonne:
Die Sonne ist in verschiedenen Schichten aufgebaut.
(Von innen nach außen:)
1. Der Kern:
Dieser ist ungefähr 15.000 mal so groß wie die Erde und hat eine Temperatur von ca. 15 Millionen °C. In dem Kern der Sonne wird durch Atomkern-Verschmelzung (Kernfusion) die gesamte Strahlungsenergie der Sonne erzeugt, ursprünglich in Form hochenergetischer Gammastrahlen.
2. Die Strahlungszone:
Sie reicht vom äußeren Rand des Kerns bis zu sieben Zehntel des Radius herauf. In dieser Zone arbeitet die Strahlungsenergie des Kerns sich in Form minder energetischer Röntgenstrahlung zur Oberfläche hin.
3. Die Konvektionszone:
Diese reicht vom äußeren Rand der Strahlungszone bis unmittelbar unter die Sonnenoberfläche. Hier können die Atomkerne des glühenden Fusions-Plasmas Elektronen an sich binden und somit die chemischen Merkmale von Gasen annehmen.
4. Die Photosphäre:
Sie ist die Sonnenoberfläche, von der aus die Erde mit Licht und Wärme versorgt wird. In dieser Schicht treten Sonnenflecken auf.
5. Die Chromosphäre:
In dieser Schicht lodern die Feuerfontänen, die aus der Photosphäre hochschießen (Protuberanzen).
6. Die Korona:
Die Korona ist als Strahlenkranz über der Photosphäre und der Chromosphäre zu sehen. Die Helligkeit dieser Schicht entspricht nur einem Millionstel der gesamten Sonnenhelligkeit. Von der Korona geht jener Strom dünner Sonnenmaterie in den Weltraum hinaus, welcher als Sonnenwind bezeichnet wird.
Die Korona:
Der Druck und die Temperatur nehmen zum Sonneninneren hin immer mehr zu.Dies sind die Bedinngungen für eine Kernfusion, wie sie oben kurz beschrieben wurde.
Die Strahlung der Sonne ist aus elektromagnetischen Teilchen zusammengesetzt.
(Die elektromagnetischen Wellen sind: Gammastrahlung, Röntgenstrahlung, ultraviolette Strahlung, sichtbares Licht, Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung), Radiowellen
Die Teilchen sind: Protonen, Elektronen, Heliumkerne
Die Sonne ist aus verschiedenen chemischen Elementen zusammengesetzt. Sie besteht aus: 70% Wasserstoff, 28% Helium, 2% andere Elemente)
Oberflächenerscheinungen der Sonne:
Sonnenflecken:
Die eigentliche Entdeckung der Sonnenflecken war in den Jahren 1610 und 1611. Wer diese entdeckte ist bis heute ungewiss. Sonenflecken können so groß sein, dass sie schon mit bloßem Auge zu erkennen sind. Sonnenfleckengruppen können Dimensionen von 20 Erddurchmessern bekommen, was 300.000 km sind. Einige einzelne Sonnenflecken sind so klein, dass man sie gerade noch mit dem Teleskop erkennen kann. Andere können bis zu 60.000 km groß werden. Die Lebenszeit eines Sonnenflecks ist sehr unterschiedlich. Die meisten leben nicht länger als ein bis zwei Wochen; manchmal jedoch kann ein Sonnenfleck auch bis zu zehn Wochen leben.
Sonnenrotation:
Der Nachweis der Rotation wurde möglich, als die Sonnenflecken entdeckt waren, da die Flecken sich über die Sonnenscheibe bewegen. Die Sonnenflecken tauchen im Ostrand auf, erreichen nach einer Woche die Sonnenmitte und benötigen dann noch eine weitere Woche um bis zum Westrand der Sonne zu gelangen. Damit ist bewiesen, dass die Rotation der Sonne knapp einen Monat dauert. Da die Sonne ein Gaskörper ist und somit nicht wie ein fester Körper rotiert, sondern ein komplexes Rotationsverhalten aufzeigt, wird das genaue Rotationsverhalten noch heute erforscht. Die mittlere Rotationszeit beträgt 27 Tage, daraus folgt, dass die Rotationsgeschwindigkeit 1,8 km/sec für die mittleren Breiten beträgt. Am Sonnenäquator beträgt die Rotationsgeschwindigkeit etwa 2,0 km/sec. Die Rotationsgeschwindigkeit der Erde beträgt am Erdäquator 0,5 km/sec, woraus folgt, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne wesentlich höher ist, als die der Erde.
Protuberanzen:
Protuberanzen sind Feuerfontänen die aus der Photosphäre hochschießen. Diese sind wahrscheinlich die eindrucksvollsten Erscheinungen der Sonnenoberfläche. Viele dieser Gaswolken können über mehrer Monate überdauern, wobei andere nur wenige Stunden vorhanden sind. Auch die Größe solcher Protuberanzen ist sehr unterschiedlich.
Quellen:
- "Unsere Sonne - ein rätselhafter Stern?" von John Gribben; Verlag: "Birkhäuser"
- "Die Sonne" von Wolfgang Mattig; Verlag: "Verlag C. H. Beck"
- "Sonne, Monde und Planeten" von Erhard Keppler; Verlag: "R. Riper & Co. Verlag"
- "Astronomie"; Verlag: "Volk und Wissen"
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Saturn
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Raumfahrt
Raumfahrt
Geschichte der Raumfahrt
1232 Chinesen starteten erste Rakete
04.10.1957 
UdSSR startete ersten Satelliten, Sputnik 1. Ist ein Radiosender in Aluminiumkugel der Pieptöne von sich gab. Tausende Menschen hielten nach ihm Ausschau.
03.11.1957
UdSSR startete Sputnik 2 mit erstem lebenden Passagier (Hündin Laika) an Bord, die diesen Flug nicht überlebte.
18.05.1959 Miss Baker und "Monkeynaut" Able wurden als erste Primaten die lebend geborgen wurden von der USA in den Weltraum geschickt.
04.10.1959 Die Sowjetunion startete Luna 3. Sie umkreiste den Mond und funkte die ersten Fotos von der Rückseite des Mondes zur Erde.
12.04.1961 
Die Sowjetunion schickte den ersten Menschen(Jurij Gagarin) an Bord der Wostock 1 in den Weltraum. Er umkreiste die Erde einmal in einer Stunde und 48 Minuten, wurde als Held wieder empfangen und kehrte nie in den Weltraum zurück.
05.05.1961 Der erste Amerikaner im Weltraum war Alan B. Shepherd. Er umkreiste die Erde. nicht, sondern kehrte nach 15 Minuten aus dem Weltraum zurück.
20.02.1962 Erster Amerikaner auf der Erdumlaufbahn war John Glenn in der Raumkapsel Friendship 7. Seine Erkundungsreise dauerte 5 Stunden.
10.07.1962 Der erste Nachrichtensatellit wurde in den Weltraum geschickt. Er übermittelte Live-Fernsehbilder von Amerika nach Europa.
27.09.1962 Die USA schickte Mariner 2 auf die erste Mission zur Erforschung anderer Planeten unseres Sonnensystems. 109 Tage später flog sie an der Venus vorbei und sendete Daten über die Oberflächentemperatur zur Erde. Drei Wochen später ging der Kontakt verloren.
16.06.1963 
Die Sowjetunion schickte als erste Frau Valentina Tereschkowa ins All. Mit der Wostok 6 umkreiste sie in drei Tagen 48mal die Erde.
18.03.1965 Der sowjetische Kosmonaut Alexje Leonow unternahm den ersten Weltraumausflug. Mit einem Luftschlauch war er mit dem Raumfahrzeug verbunden. Da sich sein Raumanzug dehnte, hatte er beim Einsteigen Probleme.
03,06.1965 Den ersten amerikanischen Raumausflug unternahm Ed White.
21.12.1968 Die USA schickte den ersten Menschen auf die Mondumlaufbahn. Die USA sendete erste Live-Fernsehbilder von der Mondoberfläche
16.07.1969 Die USA startete mit der Apollo 11 die erste Mission die Menschen auf den Mond bringen soll. Am 20.06. hinterließen Neil Amstrong und Buzz Aldin die ersten menschlichen Fußspuren auf dem Mond. Neil Amstrong gab den legenderen Satz: "Ein kleiner Schritt für mich, aber ein großer für die Menschheit" von sich.
02.03.1972 Die USA startet Pioneer 10, eine Raumsonde die im Vorbeifliegen den Jupiter fotografieren soll. Er sollte mindesten 10 Jahre fliegen und ist noch heute unterwegs.
07.12.1972 Die USA startete Apollo 17, das letzte Raumfahrzeug das Menschen zum Mond bringt. Die Mission stellte viele Rekorde auf. Mit zwölf Tagen war sie die längste Apollo-Mission; sie blieben mit 75 Stunden die längste Zeit auf dem Mond; das Mondauto unternahm weitere Fahrten als zuvor, es wurden Gesteinsbrocken mit zur Erde gebracht.
14.05.1973 Die USA startete Skylab 1, Amerikas erste bemannte erdumkreisende Raumstation. Ihre Wissenschaftlichen Instrumente konnten von selbst Versuche durchführen. Die Astronauten führten aneinander Experimente durch um zu testen, wie sich der menschliche Körper dem Weltraum anpaßt.
17.06.1975 Die Raumfahrer der USA und der Sowjetunion dockten ihre Raumfahrzeuge aneinander. Dies war eine freundschaftliche Geste nachdem sich die Länder stets als Rivalen im Weltraum betrachtet hatten.
24.12.1979 
Europa startete die erste Ariane-Rakete in Südamerika. Die unbemannte Aktion wurde ein voller Erfolg.
12.04.1981 Die USA startete ihre Raumfähre Columbia genau 20 Jahre nach dem Flug Jurij Gagarins. Das erste wiederverwendbare Raumfahrzeug umkreiste 36 mal die Erde. und landete anschließend sicher.
24.06.1982 Der Franzose Jean-Loup Chrétien flog als erster Europäer an Bord des sowjetischen Sojus T-6 in den Weltraum. Er besuchte die Raumstation Sajut 7.
18.06.1983 Die USA schickt die erste Amerikanerin in den Weltraum. Dr. Sally Ride war beim siebten Shuttle-Flug an Bord der Challenger.
17.07.1984 Swetlana Sawitska unternahm als erste Frau einen Weltraumausflug. Mit der T-12 war sie zum zweitenmal im Weltraum.
28.01.1986 
Die US-Fähre Challenger explodierte 73 Sekunden nach dem Start. Alle sieben Besatzungsmitglieder, darunter auch eine Lehrerin die, die Schüler aus dem Weltraum unterrichten sollte kamen dabei ums Leben.
19.02.1986 Die Sowjetunion startete das Hauptstück der Raumstation Mir. Sie kann von mehreren Raumschiffen gleichzeitig besucht werden.
21.12.1988 Die sowjetischen Kosmonauten Wladimir Titow und Musa Manarow verbrachten ein Jahr in der Weltraumstation Mir. von Zeit zu Zeit wurden sie von anderen Besatzungen besucht.
18.05 1991 Die erste britische Kosmonautin, Helen Sharman, flog mit der russischen Sojus T-12. Sie führte in der Raumstation Mir Experimente durch.
Das leben im Weltraum mit der Schwerelosigkeit
Im freien Fall heben sich Fallgeschwindigkeit und Schwerkraft auf. Auf der Erdumlaufbahn befindet sich ein Objekt immer im freien Fall und damit in Schwerelosigkeit. Die Schwerelosigkeit beeinflusst das Leben im All sehr. Die Wissenschaft sah anfangs der Schwerelosigkeit mit sehr viel Respekt entgegen, aber die Astronauten werden damit inzwischen gut fertig und bezeichnen sie sogar als eines der schönsten Erlebnisse der Raumfahrt. Ein kleiner Stoß genügt um sich von der einen Seite der Rakete zur anderen zu bewegen, wenn der Stoß allerdings zu kräftig ausfällt knallt man gegen die gegenüberliegende Wand. Ein Problem der Schwerelosigkeit ist zum Beispiel, daß kein Gegenstand dort liegen bleibt wo man ihn hinlegt es sei denn man klebt ihn fest. Dieses Problem wurde mit Klettverschlüssen gelöst. Fast jeder Gegenstand in einer Rakete hat einen Klettverschluss. Anfangs ernährten sich die Astronauten aus Tuben. Heute können sie so ziemlich alles zu sich nehmen. Das Essen wird besonders behandelt: Damit es zusammenklebt gibt es meistens Sauce zum Essen. Da gemahlener Pfeffer und Salz im Weltraum sich in der Luft verteilen würden, würzen die Astronauten mit Pfeffer- und Salzsaucen. Die Raumfähren führen kein Wasser mit sich. Bei der elektrochemischen Verbindung von Wasserstoff und Stickstoff, die zur Stromerzeugung genutzt wird, entsteht als Nebenprodukt Wasser. Da sich das Wasser in der Schwerelosigkeit nicht gießen läßt, bereitet das Anrühren von Trockennahrung, das Trinken und das Umfüllen in andere Behälter große Schwierigkeiten. Die Astronauten lösen dieses Problem mit Ansaugen der Flüssigkeit durch einen Strohhalm und durch das Abklemmen mit einer Klammer. In die Nahrung gelangt das Wasser durch spezielle Anschlüsse. Anschließend können die Astronauten das Essen erhitzen. Nun kann der Astronaut es sich schwebend zum Essen bequem machen. Am dazu zur Verfügung stehenden Tablett gibt es viele Befestigungsmöglichkeiten für das Essen. Ein Riemen ist zum Befestigen des Tabletts am Bein gedacht. Die leeren Eßbehälter landen im Müll. Finger, Löffel, Scheren, Besteck und Arbeitsfläche säubern die Astronauten mit Tüchern, die in Desinfektionsmittel getränkt sind. Staubsauger vervollständigen die Reinigung. Da sich Essensreste in Ecken und Winkeln einnisten können die unzugänglich sind, wird auf Sauberkeit großer Wert gelegt. Die WC's werden durch Luftstrom betrieben. Die Ausscheideprodukte und das Papier werden in Behälter gesaugt. Am Ende wird der Behälter zum Weltraum hin geöffnet und der Inhalt trocknet aus. So wird er zur Erde. mit zurückgenommen. Zum Händewaschen gibt es eine Kugel in die man die Hände steckt. Es wird Wasser versprüht und wieder abgesaugt. Waschlappen werden mit einem Handsprühgerät befeuchtet. Rasieren mit Schaum und Wasser ist unproblematisch, da die Bartstoppeln am Schaum klebenbleiben. Jeder Astronaut besitzt eine eigene Zahnbürste. Zahncreme wird imprägniert und nach dem Gebrauch weggeworfen. Aus dem Problem der Wasserentsorgung kann man allerdings nicht nachspühlen. Die Tätigkeit die an Bord wohl die wenigsten Problem verursacht ist das schlafen. Manche Astronauten ziehen sich zum Schlafen in Kojen im Mitteldeck oder in Schlafsäcke zurück, andere greifen zu Schlafmasken und hängen sich in einer Ecke der Fähre fest. Diejenigen die es vorziehen in der Luft zu schweben wickeln sich Kissen um den Kopf , für den Fall, daß sie mit einem anderen Astronauten zusammen stoßen. Wenn alle schlafen, steuert die Rakete sich selbst, ein Astronaut behält dabei Kopfhörer auf, um Kontakt zur Erde zu behalten. Beim Blick aus dem Fenster sieht man einen schönen Sonnenaufgang. Einen von 16 in 24 Stunden. Die gesamte Raumfähre ist mit Handgriffen und Fußhaken ausgestattet, damit man sich weiterbewegen kann.
Unbemannte Raumfahrt
Satelliten
Wenn man einen Körper abschießt, bewegt er sich nicht in gerade Richtung vorwärts, sondern beschreibt eine Kurfe und fällt auf die Erde. Damit die Kurfe der, der Erdkrümmung entspricht, muß die Geschwindigkeit des Körpers 7,9 Meter pro Sekunde betragen. Nun würde der Körper nicht mehr auf die Erde fallen und man hätte einen Satelliten geschaffen. Im Bereich der Erdatmosphäre ist dies allerdings nicht möglich da der Satellit durch die Erdatmosphäre gebremst würde und so die Krümmung der Erde nicht mehr der seiner Flugbahn entsprechen würde und er würde auf die Erde knallen. Durch den Luftwiderstand würde der Satellit erwärmt werden und verglühen, deshalb läst man Satelliten nur außerhalb der Erdatmosphäre kreisen. Je weiter der Satelit von der Erde entfernt ist um so langsamer muß er 
sich bewegen. Eine der für uns wichtigsten Erfindungen der Raumfahrt sind die Satelliten. Sie beeinflussen unser tägliches Leben. Nachrichten, Fußballspiele in anderen Ländern und Telefongespräche werden über Satelliten Übertragen. Des weiteren navigieren sie Schiffe und können frühzeitig Schäden in der Umwelt erkennen. Gegenwärtig befinden sich ca. 400 Satelliten im Weltraum.
Alle Satelliten brauchen Energie, die über Solarzellen aus dem Sonnenlicht gewonnen wird. Die meiste Energie wird dazu verwendet die Signale, die die Satelliten empfangen zu verstärken und sie auf die Erde zu senden.
Viele Nachrichtensatelliten werden auf eine Umlaufbahn von 36 000 km über dem Äquator gebracht. Hier brauchen sie genau einen Tag um die Erde zu umkreisen. Da der Planet genau die gleiche Zeit zu einer Umdrehung braucht, scheint der Satellit stationär zu sein. Daher können zum Beispiel Fernsehschüsseln immer auf den gleichen Punkt gerichtet sein.
Der erste Kommunikationssatellit, Telstar 1, wurde 1962 von den USA gestartet. Er machte Live-Übertragungen von Fernsehbilder von Amerika nach Europa. Er konnte 600 Telefongespräche gleichzeitig übertragen. Die jüngsten Satelliten können 30 000 Telefongespräche gleichzeitig bewältigen
Aber Satelliten beobachten auch die Erde und können so die Qualität von Ernten erkennen und unter der Erde Öl erkennen.
Meteosat ist Europas wichtigster Wettersatellit. Er liefert Bilder die wir in der Fernsehvorschau sehen.
ERS-1 ist einer der höchst entwickelten Satelliten der Welt. Er wurde 1991 von der Europäischen Weltraumorganisation gestartet, weil die Sorge um die Umwelt wuchs. Eine Reihe der Umweltsatelliten werden dazu verwendet, Wetterentwicklungen, Temperaturen, Windgeschwindigkeiten, Höhe der Wolken- und Meeresströme zu messen, Mineralien und Wasser ausfindig zu machen, Tierwanderungen zu beobachten, die Industrielle Verschmutzung und das Urwaldsterben zu bemessen und sogar um die Größe des Ozonlochs zu bestimmen. Umweltsatelliten sind mit vielen verschiedenen Instrumenten ausgerüstet um sehr differenzierte Ergebnisse abliefern zu können. Oft machen Satelliten nicht nur Bilder von der Erde wie wir sie sehen, sondern auch Bilder mit Infrarotkameras. Sie können Wolken durchdringenn und so infrarot Währmestrahlungen orten. Mit solchen Bilder können wir die Temperaturen der Erde analysieren. Andere Instrumente indentifizieren chemische Bestandteile der Atmosphäre. Sie werden für die Registrierung der Luftverschmutzung, des Treibhauseffektes und des Ozonlochs genutzt.
Satellitenteleskope
Satellitenteleskope haben unsere Vorstellung vom Weltraum extrem verändert, weil sie
nicht durch die trübe Schicht unserer Erdatmosphäre blicken müssen. 1990 wurde das
riesige Hubble-Raumteleskop mit der Space Shutle gestartet. Es sollte siebenmal tiefer
in den Weltraum blicken als man es bis damals konnte. Probleme mit den riesigen
Spiegeln bewirkten jedoch, daß es nicht ganz so gut arbeitete wie geplant.
Krieg und Weltraum
Man nimmt an, daß zwei drittel der gesamten Satelliten militärischen Zwecken dienen. Ohne ihre Hilfe könnten große Armeen Kriege nicht mehr gewinnen. Spionagesatelliten entdecken feindliche Ziele und Bewegungen von Truppen. Die besten Teleskope können aus einer Entfernung von 160 Kilometern Gegenstände ab 10 cm Durchmesser erkennen. Nachrichtensatelliten ermöglichen es Kommandeuren, unmittelbar zu ihren Männern an der Front zu sprechen wenn sie selbst woanders sind. Frühwarnsysteme entdecken feindliche Raketen schon wenige Sekunden nach dem Start.
Raumsonde
Raumsonden sind unbemannte Raumflugkörper zur Erforschung der Planeten und der Sonne. Missionsziele können zum Beispiel der Vorbeiflug, das Einschwenken in eine Umlaufbahn oder die Landung auf dem Zielobjekt sein. Raumsonden ermöglichen Beobachtungen, die von der Erde aus nicht möglich sind. So lieferte beispielsweise 1959 die Mondsonde Luna 3 die ersten Bilder von der erdabgewandten Seite des Mondes. Solche Beobachtungsmissionen liefern die Planungsgrundlagen (Landeplätze, atmosphärische Verhältnisse etc.) für Missionen, die eine Landung (bemannt oder unbemannt) auf dem jeweiligen Planeten vorsehen.
Raumstationen
Die USA und die ehemalige Sowjeunion brannte darauf zu erfahren wie lange Menschen im Weltall leben können. Es wurden Pläne zu kreisende Stationen entworfen, die von bemannten Missionen besucht werden könnten. Um die Energieversorgung zu sichern, wurden Sonnensegel eingesetzt. Zuerst startete die Sowjetunion Saljut 1. Zwei Jahre darauf startete die USA die Raumstation Skylab.
Gefahren im Weltraum
Weltraummüll
Mit der Entsendung von Millionen von künstlichen Objekten in die Umlaufbahn hat die Menschheit begonnenden Weltraum zu verschmutzen, und damit eine Gefahr für die Raumfahrt zu schaffen. Die Verschmutzungen ziehen sich von ausrangierten Satelliten und Raketenschutzschilder über abgetrennte Raketenstufen bis hin zu Farbsplittern. Ein Farbsplitter der sich entgegengesetzt der Fahrtrichtung der Space Shuttle bewegt, das eine Geschwindigkeit von 57000km/h erreicht hat, hätte eine so große Energie, daß er ein Fenster zertrümmern könnte. Dabei würde der Druck aus der Mannschaftskabine entweichen, was für die Besatzung den Tot bedeuten könnte.
Van Allen-Gürtel
Die Erde. ist von zwei Strahlengürteln umgeben, die aus atomaren Teilchen bestehen, die vom Magnetfeld der Erde. angezogen wurden. Sie wurden nach dem Wissenschaftler benannt der sie entdeckte.Die Gürtel umschließen die Erde in einer Höhe von 3000 und 22000 km. Es ist gefährlich sich längere Zeit in diesem Bereich aufzuhalten. Für die Raumfahrt können diese Bereiche aufgrund der hohen Strahlendosis und möglicher Störungen von Instrumenten u.ä. zu Gefährdungen führen.
Weltraumreisen
Bei der Beschleunigung der Raketen werden die Astronauten mit sehr hohen Kräften belastet. Mit dem erreichen des Weltraumes hört die Wirkung dieser Kräfte auf und die Schwerelosigkeit tritt ein. Ohne strenges Training und medizinische Untersuchungen kann dies sehr gefährlich werden. Bei der Landung wird der Körper wiederum sehr belastet. Die nach der Landung wieder wirkende Anziehungskraft der Erde kann bei Menschen die lange Zeit an die Schwerelosigkeit gewöhnt waren zu Gesundheitschäden führen.
Raketen
Raketen
Start einer Rakete
Eine Rakete wird durch das Rückstoßprinzip angetrieben. Der Brennstoff und ein Stoff zur Freisetzung von Sauerstoff, der zur Entzündung benötigt wird, werden im Raketentriebwerk gezündet. Die Gase entweichen durch eine Drüse am Ende des Triebwerkes. Sie dehnen sich aus und versetzen der Rakete dadurch einen Stoß. Sie bewegt sich entgegengesetzt der Richtung in die sich die Gase ausdehnen. Durch diesen Antrieb fliegt die Rakete gerade aus. Gelenkt wird die Rakete von Kreisel- und Computerleitsystemen.
Moderne Raketen werden mit Flüssigtreibstoff, wie zum Beispiel mit Kerosin oder Paraffine, betrieben. Bei der Verbrennung von Brennstoff und Sauerstoff entwickelt sich der Schub. Damit die Brennstoffe in flüssiger Form vorliegen muß man sie kühlen. Die Brennstoffe werden von der Vorratskammer in die Brennkammer geleitet und dort vermischt und entzündet. Einige Gase werden Hypergole genannt, weil sie sobald sie in Kontakt miteinander kommen, sich in einer explosiven chemischen Reaktion selbst entzünden.
Das Space Shuttle besitzt einen besonderen Antrieb. Es wird mit flüssigen und festen Treibstoffen betrieben. Die drei Haupttriebwerke werden mit flüssigem Treibstoff betrieben, während die zwei Zusatzraketen, die an beiden Seiten des Shuttles befestigt sind, mit festem Treibstoff betrieben werden.
Rückkehr zur Erde
Vor dem Bau des Space Shuttle kehrten die amerikanischen Astronauten nur mit einem Teil des ursprünglichen Raumschiffes zurück zur Erde. Die russischen Kosmonauten benutzen dieses System noch immer. Durch die Reibung mit der Luft beim Wiedereintritt in die Erdatmosphäre kommt es durch die hohe Geschwindigkeit zu starken Erhitzungen. Das Raumschiff muß dabei Temperaturen bis zu 1000°C abhalten. Gleich nach dem Wiedereintauchen wird das Raumschiff durch Fallschirme gebremst. Die amerikanischen Astronauten landeten im Meer, die sowjetischen landen auf dem Land, wobei sie mit Rückstoßraketen ihren Fall bremsen, um nicht so hart aufzukommen. Bodenmanschaften sind schnell zur Stelle, um der Besatzung zu helfen, die wegen der langen Schwerelosigkeit sehr schlecht auf den Beinen sein kann.
Die Mehrstufenrakete
Um einen künstlichen Satelliten auf eine Umlaufbahn zu bringen, muß eine Rakete eine Geschwindigkeit 28,800 km/h erreichen um die Erdanziehungskraft zu überwinden. Da diese Geschwindigkeit ein Triebwerk alleine nicht aufbringen kann, muß man mehrere Triebwerke hintereinander anbringen. Diese einzelnen Teile nennt man Stufen, daher das Wort Mehrstufenrakete. Sie werden aufeinander gesetzt oder seitlich an der Rakete befestigt. Die meisten Raketen haben drei Triebwerke, die nacheinander gezündet werden und die Rakete immer mehr beschleunigen. Wenn ein Triebwerk ausgebrannt ist, wird es abgeworfen damit die Rakete leichter wird und damit besser beschleunigen kann. Die erste Stufe brennt drei Minuten. In dieser Zeit verlässt die Rakete die Atmosphäre. In den nächsten zwei Minuten bekommt die Rakete einen Horizontalimpuls. Die dritte Stufe wird gezündet und die Rakete wird auf Kreiselbahngeschwindigkeit beschleunigt. Das passiert in den nächsten zwölf Minuten nach dem Zünden der dritten Stufe.
Das Space Shuttle hat einen großen Tank und zwei Feststoffraketen. Diese Raketen sorgen während der ersten zwei Minuten des Fluges für den Antrieb. Sie fliegen mit Fallschirmen zur Erde. zurück, werden repariert, und für den nächsten Flug erneuert. Die Flüssigtreibstoffmotoren brennen noch weitere sechs Minuten. Nun hat das Space Shuttle die Umlaufbahn erreicht und der leere Tank fällt ab. Manchmal werden noch kleinere Raketen gebraucht um genau zur richtigen Umlaufbahn zu gelangen. Den größten Teil einer Rakete nimmt der Treibstofftank ein.
Das Space Shuttle
Das Space Shutle ist eine der bekanntesten Raketen. Es ist eine der wenigen Raketen die fast vollständig wiederverwendbar sind. Die Idee zu dem Space Shutle entstand im Jahr 1972 in den USA. Sie sollte 1978 in den Dienst gestellt werden und über 50 Flüge pro Jahr machen, das sollte Weltraumflüge zur Routine machen. Am 12. Aprill 1981 startete dann die erste Space Shutle in den Weltraum. Der Haupteil der Rakete besteht aus der Raumfähre, die ähnlich wie ein Flugzeug aufgebaut ist. Gestartet wird das Space Shutle wie eine Rakete, aber es landet wie ein Flugzeug auf einer Rollbahn. Die Länge des Flugkörpers beträgt 37,2m, die Spannweite 23.8m. Im vorderen Teil, der eine Druckkabine aufweist, ist 
Platz für 8 Personen. Das obere Flugdeck hat große Ähnlichkeit mit dem eines Verkehrsflugzeuges, verfügt aber über mehr Kontrolleinrichtungen. im hinteren Teil befinden sich die Kontrollgeräte. Im hinteren Teil des oberen Flugdecks befinden sich die Geräte die zur Aussetzung von Satelliten benötigt werden. Das untere Deck dient der Besatzung und besteht aus Küche, Toilette und Schlafraum. Der größte Teil der Raumfähre besteht aus der Nutzlastfläche auf der das Space Shutle 29 Tonnen auf die Umlaufbahn transportieren und 14,5 Tonnen wieder mit zurücknehmen kann. Im hinteren Teil befinden sich die Haupttriebwerke, die während der Startphase benutzt werden. Um das Space Shutle im Weltraum zu bewegen, setzt man kleine Raketen ein.
Das Space Shutle wird von 5 Computern, die miteinander vernetzt sind, gesteuert. Vier von ihnen fliegen die Space Shutle gleichzeitig, wobei sie sich gegenseitig kontrollieren.
Mit dem Space Shutle kann man zu kaputten Satelliten fliegen und sie vor Ort reparieren oder zur Erde zurück bringen. Auf dem Space Shutle haben drei Satelliten Platz die nacheinander im Weltraum ausgesetzt werden können. Das Space Shutle ist nicht vollständig wiederverwendbar.
Kurz vor der Umlaufbahn wird der letzte Treibstofftank abgesprengt und verglüht in der Atmosphäre. Das Space Shutle ist nicht so zuverlässig wie ein Verkehrsflugzeug. 1986 explodierte ein Space Shutle kurz nach dem Start wobei die gesamte Besatzung ums Leben kam. Statt wie erwartet kann das Space Shutle statt 50 nur 10 Flüge im Jahr machen.
In Zukunft soll das Space Shutle Teile für die "Internationale Raumstation Freedom" in den Weltraum bringen und zusammenbauen. Sie soll Material und Menschen zur Raumstation bringen, des weiteren wird sie Teleskope in der Umlaufbahn aussetzen, die von nachfolgenden Space Shutle Mannschaften überwacht werden sollen.