Welche Sternkarte ist die richtige?

Bild: Mario Weigand/www.skytrip.de

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Welche Sternkarte ist die Richtige?

Bild: Gerald Rhemann

Streifzug durchs Universum

Die dunklen Gebiete auf der Sonne werden »Sonnenflecken« genannt. (Martin Gertz/Sternwarte Welzheim)

Die Sonne ist der Stern »vor unserer Haustür« und zugleich Mittelpunkt des Planetensystems. Es handelt sich dabei um eine riesige Kugel aus heißem Gas, die durch ihre eigene Anziehungskraft zusammengehalten wird. Mit einem Durchmesser von rund 1,4 Millionen Kilometern ist die Sonne mehr als 100-mal so groß wie die Erde. An ihrer Oberfläche herrscht eine Temperatur von rund 5500 °C, im Zentrum steigt dieser Wert auf etwa 15 Millionen Grad.

Im Inneren der Sonne wird beständig Wasserstoff (das einfachste und häufigste chemische Element im Kosmos) in Helium umgewandelt. Diese Kernfusion setzt eine gewaltige Energiemenge frei, die dann an den umgebenden Weltraum abgestrahlt wird. Nur ein winziger Bruchteil davon trifft über eine Entfernung von 150 Millionen Kilometern auf die Erde, doch selbst dieser Anteil ist immer noch viel größer als der aktuelle Gesamtenergiebedarf der Menschheit. Neben Licht und Wärme sendet die Sonne aber auch Strahlung aus, die dem Leben auf der Erde gefährlich werden kann, zum Beispiel energiereiche UV-Strahlen oder elektrisch geladene Teilchen, den sogenannten Sonnenwind. Dieser stetige Teilchenstrom wird mit bis zu 350 km/s ins All geschleudert.

Bei einer totalen Sonnenfinsternis bedeckt der Mond die Sonnenscheibe und die zarte Sonnenkorona wird sichtbar. (DLR)

Nach der Erfindung des Fernrohrs zu Beginn des 17. Jahrhunderts bemerkten die Beobachter dunkle Flecken auf der Sonne. Besonders große Fleckengruppen kann man gelegentlich sogar mit bloßem Auge erkennen, wenn man ein geeignetes Filter (spezielle Sonnenfinsternisbrille, Sonnenfilterfolie) benutzt. Auf keinen Fall darf man ungeschützt in die Sonne blicken, schon gar nicht mit einem Fernglas oder Teleskop! Sonnenflecken sind sichtbarer Ausdruck der sogenannten Sonnenaktivität, die gelegentlich von gewaltigen Strahlungsausbrüchen an der Sonnenoberfläche begleitet wird. Solche Strahlungsausbrüche können auf der Erde Polarlichter anregen, die mitunter auch über Mitteleuropa zu sehen sind.

Besonders faszinierend ist die Beobachtung einer totalen Sonnenfinsternis, wenn sich der dunkle Mond vor die grelle Sonne schiebt und ihr Licht schließlich vollständig ausblendet: Während der – leider immer nur wenige Minuten dauernden – totalen Verfinsterung kann man dann einen leuchtenden Strahlenkranz (die Korona) um die »schwarze Sonne« erkennen. Wer eine totale Sonnenfinsternis beobachten will, muss reisen: von Deutschland aus wird man dieses Schauspiel erst wieder im Jahr 2081 sehen können.

Die Mondoberfläche ist von dunklen »Mondmeeren« und unzähligen Kratern gezeichnet. (Martin Gertz/Sternwarte Welzheim)

Der Mond ist unser Nachbar im All. Er umrundet die Erde alle 27,3 Tage in einer mittleren Entfernung von rund 384 000 Kilometern und verändert dabei fortwährend sein Erscheinungsbild. Der Mond sendet nämlich kein eigenes Licht aus, sondern wird – wie die Erde und die übrigen Mitglieder des Planetensystems auch – von der Sonne beleuchtet. Und weil wir während eines Mondumlaufs jeden Tag unter einem anderen Blickwinkel auf den Mond schauen, sehen wir einen ständig wechselnden Anteil seiner von der Sonne beschienenen Tagseite: Bei Neumond, wenn der Mond zwischen Sonne und Erde steht, wendet er uns seine dunkle Nachtseite zu, bei Vollmond können wir die ganze Tagseite des Mondes überschauen. Die Zeit zwischen zwei Vollmonden ist länger als ein Mondumlauf: etwa 29,5 Tage.

Schon mit bloßem Auge erkennt man auf der Mondoberfläche helle und dunkle Regionen. Bei den dunkleren Zonen handelt es sich um ausgedehnte, weitgehend ebene mit Lava bedeckte Landschaften, bei den hellen Gebieten dagegen um hügelige oder gebirgige Gegenden, die dazu noch stärker von Einschlagkratern zernarbt sind. Um die Krater zu erkennen, ist allerdings mindestens ein Fernglas erforderlich.

Während der Apollo-17-Mission 1972 benutzten die Astronauten ein »Mondauto« zur Erkundung der Mondoberfläche. (NASA)

Im Rahmen des Apollo-Programms landeten zwischen 1969 und 1972 insgesamt zwölf Astronauten auf dem Mond, um dort wissenschaftliche Instrumente aufzustellen und Gesteinsproben einzusammeln; von ihrer Untersuchung erhofften sich die Forscher Rückschlüsse auf die Vergangenheit von Mond und Erde.

Im Zuge dieser Untersuchungen zeigte sich zum Beispiel, dass die Mondoberfläche während der ersten 750 Millionen Jahre nach der Entstehung des Planetensystems einem heftigen Bombardement aus dem Kosmos ausgesetzt war; ähnliche Spuren fand man später auch bei vielen anderen Objekten im Sonnensystem, vom sonnennahen Merkur bis zu den Monden der äußeren Planeten. Da die ältesten Mondgesteine – wie auch die auf der Erde gefundenen Meteoriten – vor rund 4,55 Milliarden Jahren erstarrten, gilt diese Zeitspanne als das gegenwärtige Alter des gesamten Sonnensystems. Darüber hinaus fand man eine erstaunliche Ähnlichkeit in der Zusammensetzung von Mond und dem Gesteinsmantel der Erde. Vieles spricht heute dafür, dass der Mond in einer frühen Phase des Sonnensystems beim Zusammenstoß der Erde mit einem etwa marsgroßen Brocken entstanden ist.

Merkur sieht auf den ersten Blick aus wie unser Mond, seine Oberfläche ist von Kratern übersäht. (NASA/JPL)

Merkur ist als sonnennächster Planet ein schwieriges Be­­obachtungsobjekt, weil er meist vom Glanz der Sonne überstrahlt wird und nur wenige Male pro Jahr für ein paar Tage oder Wochen am Abend- beziehungsweise Morgenhimmel auftaucht. Selbst bei einer solchen »größten Elongation« steht Merkur weniger als 30 Grad neben der Sonne und kann dann nur tief über dem Horizont am noch
aufgehellten Dämmerungshimmel erspäht werden. Mit einem Durchmesser von rund 4880 Kilometern gehört Merkur zu den kleinen, erdähnlichen Planeten. Aufgrund der geringen Sonnenentfernung und der langsamen Rotation (ein »Merkurtag« dauert 176 irdische Tage) steigt die Temperatur tagsüber auf fast 430 °C und sinkt nachts auf unter –180 °C.

Auf den Nahaufnahmen der Merkursonden Mariner 10 (1973–1975) und Messenger (2004–2015) sieht man viele Einschlagkrater, die dem Planeten ein mondähnliches Aussehen verleihen; große, von Lava bedeckte Ebenen suchten die Wissenschaftler dagegen vergebens. Von der Erde aus sind leider so gut wie keine Einzelheiten der Merkuroberfläche zu erkennen. Mit der Sonde BepiColombo startete im April 2018 die dritte Merkurmission. Sie soll 2024 in die Merkur­umlaufbahn einschwenken und sein Magnetfeld erforschen.

Auf der Venus gab es einst Vulkane, hier »Maat Mons« nach einer Aufnahme der Raumsonde Magellan. (NASA/JPL)

Die Venus ist nach Sonne und Mond das hellste Objekt am irdischen Himmel. Auch sie bewegt sich noch innerhalb der Erdbahn um die Sonne und ist daher immer nur in den Stunden nach Sonnenuntergang oder vor Sonnenaufgang als leuchtender Abend- oder Morgenstern zu finden.

Mit einem Durchmesser von rund 12 100 Kilometern ist die Venus nur wenig kleiner als die Erde. Für ihre große Helligkeit ist eine dichte Wolkenhülle verantwortlich, die rund drei Viertel des auftreffenden Sonnenlichts reflektiert. Dennoch sorgt das in der dichten Venusatmosphäre reichlich vorhandene Kohlendioxid mit seinem Treibhauseffekt dafür, dass die Temperatur an der Venusoberfläche Tag und Nacht ziemlich konstant bei etwa 475 °C liegt. Details auf der Venusoberfläche konnten wegen der undurchsichtigen Wolkendecke nur mithilfe von Radarsatelliten erfasst werden: zahlreiche Einschlagkrater, bis zu 8 Kilometer hoch aufragende Vulkane und drei Hochland-Regionen ähnlich den irdischen Kontinenten wurden auf diese Weise gefunden. Ob diese Vulkane noch aktiv sind, ließ sich anhand der Radardaten nicht erkennen, wohl aber, dass die Venusoberfläche vor rund 500 Millionen Jahren durch ergiebige Lavaströme neu gestaltet wurde.

Mars-Opposition in Erdnähe im Juli 2018: Mit 57,6 Mio. Kilometern kam er der Erde so nah wie seit 15 Jahren nicht. (NASA/ESA/STScI)

Mars hat mit seiner auffallend rötlichen Färbung immer wieder die Aufmerksamkeit der Himmelsbeobachter geweckt. Als äußerer Nachbar der Erde kann er sich unserem Planeten bis auf rund 56 Millionen Kilometer nähern und ist dann als strahlend helles Objekt die ganze Nacht über zu beobachten.

Mit einem Durchmesser von etwa 6800 Kilometern ist der Mars deutlich kleiner als die Erde. Zum Glück ist seine Atmosphäre nicht sehr dicht, sodass man mit einem Fernrohr einige Einzelheiten auf seiner Oberfläche erkennen kann. Darüber hinaus haben inzwischen viele Raumsonden detailreiche Nahaufnahmen vom Mars zur Erde gefunkt. Auf ihnen sind neben zahlreichen Einschlagkratern und zum Teil riesigen Vulkankegeln auch tiefe Gräben und flussähnliche Strukturen zu erkennen. Daraus schließen die Forscher, dass es in früheren Zeiten einmal größere Mengen an Wasser auf der Marsoberfläche gegeben haben könnte – in der heutigen dünnen Kohlendioxidatmo­sphäre kann Wasser in flüssigem Zustand nicht mehr existieren, denn es würde sofort verdampfen.

Reste der einstigen Wasservorräte werden in Form von Eis unter der Marsoberfläche vermutet. Nachdem die Marsrover Spirit (2004–2011) und Opportunity (2004–2018) Wasserspuren bei mineralogischen Gesteinsanalysen entdeckten, konnte der Mars-Express-Orbiter schließlich Wassereis im Bereich der Polkappen nachweisen. Mit ­Curiosity befindet sich seit 2011 außerdem ein mit nuklearer Energie angetriebener Rover auf der Marsoberfläche. Der stationäre Lander InSight (seit 2018) widmet sich aktuell dem inneren Aufbau des roten Planeten.

Die Marsoberfläche gleicht einer von Geröll bedeckten Wüstenlandschaft. (NASA/JPL)

Mars dreht sich in 24 Stunden und 37 Minuten einmal um seine Achse, sodass ein Tag auf dem Mars nur wenig länger dauert als ein Tag auf der Erde. Da die Drehachse ähnlich schief steht wie die Erdachse, gibt es auf Mars Jahreszeiten wie bei uns, die allerdings wegen der längeren Umlaufzeit um die Sonne (680 Tage) annähernd doppelt so lange dauern wie auf der Erde.

Mars wird von zwei kleinen Monden (Phobos und Deimos) umrundet, die wahrscheinlich eingefangene Kleinplaneten (Asteroiden) sind.

Jupiters Bild wird von farbenprächtigen Wolkenbändern geprägt; rechts unten erkennt man den »Großen Roten Fleck«. (NASA/HST)

Jupiter ist der größte und massereichste Planet im Sonnensystem: Alle übrigen Planeten zusammen vereinen nicht so viel Materie in sich wie er. Obwohl er mehr als fünfmal so weit von der Sonne entfernt ist wie die Erde, kann er wegen seiner Größe (Durchmesser rund 143 000 km) noch sehr viel Sonnenlicht reflektieren und erscheint daher meist als zweithellster Planet (nach der Venus); nur in Ausnahmefällen wird er noch vom Mars übertroffen. Für einen Umlauf um die Sonne benötigt Jupiter etwa zwölf Jahre, er verweilt also im Schnitt etwa ein Jahr in jedem Tierkreissternbild.

Wie alle Gasplaneten besitzt Jupiter keine feste Oberfläche, sondern zeigt uns nur eine turbulente Atmosphäre, in der heftige Stürme ausgedehnte Wolkenfelder umhertreiben. Bereits in einem Amateurfernrohr ist das Streifenmuster der hellen und dunklen Wolken in der dichten Jupiteratmosphäre zu erkennen. Da sich der Planet in weniger als zehn Stunden einmal um seine Achse dreht, verändert sich der Anblick im Fernrohr ziemlich rasch. Auch der Große Rote Fleck, ein gewaltiger Wirbelsturm von mehreren Zehntausend Kilometern Längsausdehnung, kann im Zuge einer Jupiterrotation verfolgt werden – und natürlich der stetig wechselnde Anblick der vier großen Jupitermonde.

Der Jupitermond Io ist vulkanisch sehr aktiv, seine Oberfläche von Schwefel überzogen. (NASA/JPL)

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