Sonnensystem

Merkur

Merkur ist der kleinste und innerste Planet im Sonnensystem. Seine Umlaufzeit (ungefähr 88 Erdentage) ist kürzer als bei jedem anderen Planeten im Sonnensystem. Von der Erde aus gesehen scheint es sich in etwa 116 Tagen um seine Umlaufbahn zu bewegen. Es sind keine natürlichen Satelliten bekannt. Es ist nach der römischen Gottheit Merkur benannt, dem Boten der Götter.

Zum Teil, weil es fast keine Atmosphäre gibt, in der Wärme gespeichert werden kann, variiert die Oberflächentemperatur von Merkur täglich stärker als auf jedem anderen Planeten im Sonnensystem und reicht von 100 K (–173 ° C; –280 ° F) in der Nacht bis 700 K (427 ° C) ; 800 ° F) tagsüber in einigen Äquatorregionen. Die Pole liegen konstant unter 180 K (–93 ° C; –136 ° F). Die Merkurachse hat die kleinste Neigung aller Planeten des Sonnensystems (etwa 1⁄30 Grad), und ihre Exzentrizität der Umlaufbahn ist die größte aller bekannten Planeten im Sonnensystem. Am Aphel ist Merkur etwa 1,5-mal so weit von der Sonne entfernt wie am Perihel. Die Oberfläche von Merkur ist stark kraterartig und ähnelt dem Aussehen des Mondes, was darauf hinweist, dass er seit Milliarden von Jahren geologisch inaktiv ist.

Merkur ist in einer 3: 2-Resonanz gezeiten- oder gravitativ mit der Sonne verbunden und dreht sich auf eine Weise, die im Sonnensystem einzigartig ist. In Bezug auf die Fixsterne dreht es sich genau dreimal pro zwei Umdrehungen um die Sonne um seine Achse. Von der Sonne aus gesehen scheint sie sich in einem Referenzrahmen, der sich mit der Orbitalbewegung dreht, nur einmal alle zwei Mercurianischen Jahre zu drehen. Ein Beobachter auf Merkur würde daher alle zwei Jahre nur einen Tag sehen.

Da Merkur die Sonne innerhalb der Erdumlaufbahn umkreist (wie auch die Venus), kann sie morgens oder abends am Erdhimmel erscheinen, jedoch nicht mitten in der Nacht. Ebenso wie Venus und der Mond zeigt es eine vollständige Reihe von Phasen an, wenn es sich relativ zur Erde um seine Umlaufbahn bewegt. Obwohl Merkur von der Erde aus gesehen als helles Objekt erscheinen kann, ist es aufgrund seiner Nähe zur Sonne schwieriger zu sehen als die Venus. Zwei Raumschiffe haben Merkur besucht: Mariner 10 flog 1974 und 1975 vorbei; und MESSENGER, das 2004 gestartet wurde, umkreisten Merkur in vier Jahren mehr als 4000 Mal, bevor er seinen Treibstoff verbrauchte und am 30. April 2015 gegen die Oberfläche des Planeten stürzte.

Merkur Atmosphere

Die Atmosphäre von Merkur ist eine oberflächengebundene Exosphäre, im Wesentlichen ein Vakuum.

Oberflächendruck: <~5 x 10^-15 bar (0.005 picobar)
Durchschnittstemperatur: 440 K (167 C) (590-725 K (317-452 C), Sonnenseite)
Gesamtmasse der Atmosphäre: <~10000 kg

Atmosphärische Zusammensetzung (Spaltenhäufigkeiten in 10⁶ per cm²):

• Na: 12 000-200 000
• Mg: 100 000
• O₂: < 40 000
• H₂: 5000
• K: 800-1300
• Ca: 300-1000
• Fe: < 300
• Al: 15
• Traces: Ar, CO₂, H₂O, N₂, Xe, Kr, Ne, He

Obwohl die Tageslichttemperatur an der Oberfläche von Quecksilber im Allgemeinen extrem hoch ist, deuten Beobachtungen stark darauf hin, dass auf Merkur Eis (gefrorenes Wasser) vorhanden ist. Die Böden tiefer Krater an den Polen sind niemals direktem Sonnenlicht ausgesetzt, und die Temperaturen bleiben dort unter 102 K; weit unter dem globalen Durchschnitt.

Merkur ist zu klein und zu heiß, als dass seine Schwerkraft über lange Zeiträume eine signifikante Atmosphäre aufrechterhalten könnte. Es hat eine dünne oberflächengebundene Exosphäre, die Wasserstoff, Helium, Sauerstoff, Natrium, Calcium, Kalium und andere bei einem Oberflächendruck von weniger als ungefähr 0,5 nPa (0,005 Picobar) enthält. Diese Exosphäre ist nicht stabil - Atome gehen kontinuierlich verloren und werden aus verschiedenen Quellen wieder aufgefüllt. Wasserstoffatome und Heliumatome stammen wahrscheinlich aus dem Sonnenwind und diffundieren in die Magnetosphäre von Merkur, bevor sie später wieder in den Weltraum zurückkehren. Der radioaktive Zerfall von Elementen in der Merkurkruste ist eine weitere Heliumquelle sowie Natrium und Kalium.

Venus

Die Venus ist der zweite Planet von der Sonne und umkreist ihn alle 224,7 Erdentage. Es hat die längste Rotationsperiode (243 Tage) aller Planeten im Sonnensystem und dreht sich in die entgegengesetzte Richtung zu den meisten anderen Planeten. Es hat keinen natürlichen Satelliten. Es ist nach der römischen Göttin der Liebe und Schönheit benannt. Es ist das zweithellste natürliche Objekt am Nachthimmel nach dem Mond und erreicht eine scheinbare Größe von –4,6, hell genug, um Schatten zu werfen. Da die Venus ein minderwertiger Planet von der Erde ist, scheint sie sich niemals weit von der Sonne zu entfernen. seine Dehnung erreicht ein Maximum von 47,8 °.

Die Venus ist ein terrestrischer Planet und wird wegen ihrer ähnlichen Größe, Masse, Nähe zur Sonne und Massezusammensetzung manchmal als "Schwesterplanet" der Erde bezeichnet. Es unterscheidet sich in anderer Hinsicht radikal von der Erde. Es hat die dichteste Atmosphäre der vier terrestrischen Planeten und besteht aus mehr als 96% Kohlendioxid. Der atmosphärische Druck an der Oberfläche des Planeten beträgt das 92-fache des Erddrucks. Die Venus ist mit einer mittleren Oberflächentemperatur von 735 K (462 ° C) der mit Abstand heißeste Planet im Sonnensystem, obwohl Merkur näher an der Sonne liegt. Die Venus ist von einer undurchsichtigen Schicht hochreflektierender Schwefelsäurewolken umgeben, die verhindern, dass ihre Oberfläche im sichtbaren Licht vom Weltraum aus gesehen wird. Es mag in der Vergangenheit Wassermeere gegeben haben, aber diese wären verdampft, als die Temperatur aufgrund eines außer Kontrolle geratenen Treibhauseffekts anstieg. Das Wasser hat sich wahrscheinlich photodissoziiert, und der freie Wasserstoff wurde vom Sonnenwind aufgrund des Fehlens eines planetaren Magnetfelds in den interplanetaren Raum gespült. Die Oberfläche der Venus ist eine trockene Wüstenlandschaft, die von plattenartigen Felsen durchsetzt ist und regelmäßig durch Vulkanismus wieder aufgetaucht wird.

Als eines der hellsten Objekte am Himmel ist die Venus seit jeher ein fester Bestandteil der menschlichen Kultur. Es wurde Göttern vieler Kulturen heilig gemacht und war eine Hauptinspiration für Schriftsteller und Dichter als "Morgenstern" und "Abendstern". Die Venus war der erste Planet, dessen Bewegungen bereits im zweiten Jahrtausend v. Chr. Über den Himmel aufgezeichnet wurden, und war ein Hauptziel für die frühe interplanetare Erforschung als der Erde am nächsten liegender Planet. Es war der erste Planet jenseits der Erde, der 1962 von einem Raumschiff (Mariner 2) besucht wurde, und der erste, auf dem 1970 (von Venera 7) erfolgreich gelandet wurde. Die dicken Wolken der Venus machen die Beobachtung ihrer Oberfläche im sichtbaren Licht unmöglich, und der erste Detaillierte Karten entstanden erst mit der Ankunft des Magellan-Orbiters im Jahr 1991. Es wurden Pläne für Rover oder komplexere Missionen vorgeschlagen, die jedoch durch die feindlichen Oberflächenbedingungen der Venus behindert werden.

Venus Atmosphere

Oberflächendruck: 92 bars
Oberflächendichte: ~65. kg/m³
Skalenhöhe: 15.9 km
Durchschnittstemperatur: 737 K (464 C)
Gesamtmasse der Atmosphäre: ~4.8 x 10²⁰

Windgeschwindigkeiten: 0.3 to 1.0 m/s (Oberfläche)
Mittleres Molekulargewicht: 43.45

Mittleres Molekulargewicht (in der Nähe der Oberfläche, nach Volumen):

• 96.5% CO₂
• 3.5% N₂
• Traces: SO₂ (150ppm), Ar (70ppm), H₂O (20ppm), CO (17ppm), He (12ppm), Ne (7ppm)

Die Venus hat eine extrem dichte Atmosphäre, die aus 96,5% Kohlendioxid, 3,5% Stickstoff und Spuren anderer Gase, insbesondere Schwefeldioxid, besteht. Die Masse seiner Atmosphäre ist 93-mal so groß wie die der Erde, während der Druck an seiner Oberfläche etwa 92-mal so hoch ist wie der auf der Erde - ein Druck, der dem in einer Tiefe von fast 1 Kilometer unter den Ozeanen der Erde entspricht. Die Dichte an der Oberfläche beträgt 65 kg / m 3, 6,5% der von Wasser oder 50-mal so dicht wie die Erdatmosphäre bei 20 ° C auf Meereshöhe. Die CO 2 -reiche Atmosphäre erzeugt den stärksten Treibhauseffekt im Sonnensystem und erzeugt Oberflächentemperaturen von mindestens 735 K (462 ° C). Dies macht die Oberfläche der Venus heißer als die von Merkur, die eine minimale Oberflächentemperatur von 55 K (–220 ° C) und eine maximale Oberflächentemperatur von 695 K (420 ° C) hat, obwohl die Venus fast doppelt so weit wie Merkur von der Sonne entfernt ist und somit empfängt nur 25% der Sonneneinstrahlung von Merkur. Diese Temperatur ist höher als die für die Sterilisation verwendete. Die Oberfläche der Venus soll oft traditionellen Berichten über die Hölle ähneln.

Erde

Die Erde (im Griechischen auch als Welt bekannt: Γαῖα Gaia oder lateinisch: Terra) ist der dritte Planet der Sonne, der dichteste Planet im Sonnensystem, der größte der vier terrestrischen Planeten des Sonnensystems und der einzige astronomische Objekt, von dem bekannt ist, dass es Leben beherbergt.

Nach radiometrischen Datierungen und anderen Beweisquellen hat sich die Erde vor etwa 4,54 Milliarden Jahren gebildet. Die Erde interagiert gravitativ mit anderen Objekten im Weltraum, insbesondere mit Sonne und Mond. Während einer Umlaufbahn um die Sonne dreht sich die Erde 366,26 Mal um ihre eigene Achse, wodurch 365,26 Sonnentage oder ein Sternjahr entstehen. Die Rotationsachse der Erde ist 23,4 ° von der Senkrechten ihrer Umlaufbahn entfernt, was zu saisonalen Schwankungen der Planetenoberfläche innerhalb eines tropischen Jahres (365,24 Sonnentage) führt. Der Mond, der einzige permanente natürliche Satellit der Erde, verursacht aufgrund seiner Gravitationsbeziehung zur Erde Gezeiten im Ozean, stabilisiert die Ausrichtung der Erdrotationsachse und verlangsamt allmählich die Rotationsrate der Erde.

Die Lithosphäre der Erde ist in mehrere starre tektonische Platten unterteilt, die über Zeiträume von vielen Millionen Jahren über die Oberfläche wandern. 71% der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Die restlichen 29% sind Landmassen - bestehend aus Kontinenten und Inseln -, die zusammen viele Seen, Flüsse und andere Wasserquellen haben, die zur Hydrosphäre beitragen. Die meisten Polarregionen der Erde sind mit Eis bedeckt, einschließlich der Eisdecke der Antarktis und des Meereises des arktischen Eisbeutels. Das Erdinnere bleibt mit einem festen inneren Eisenkern, einem flüssigen äußeren Kern, der das Erdmagnetfeld erzeugt, und einem Konvektionsmantel, der die Plattentektonik antreibt, aktiv.

Innerhalb der ersten Milliarden Jahre trat Leben in den Ozeanen der Erde auf und begann, die Atmosphäre und die Oberfläche zu beeinflussen, was zur Verbreitung von aeroben und anaeroben Organismen führte. Seitdem hat die Kombination aus der Entfernung der Erde von der Sonne, den physikalischen Eigenschaften und der geologischen Geschichte dazu geführt, dass sich das Leben weiterentwickelt und heute gedeiht. Das früheste unbestrittene Leben auf der Erde entstand vor mindestens 3,5 Milliarden Jahren. Frühere physikalische Beweise für das Leben umfassen biogenen Graphit in 3,7 Milliarden Jahre alten Metasedimentgesteinen, die im Südwesten Grönlands entdeckt wurden, sowie "Überreste biotischen Lebens", die in 4,1 Milliarden Jahre alten Gesteinen in Westaustralien gefunden wurden. Außer wenn sie durch Massensterben unterbrochen wird, hat sich die Artenvielfalt der Erde kontinuierlich erweitert. Obwohl Wissenschaftler schätzen, dass über 99% aller Lebensarten (über fünf Milliarden), die jemals auf der Erde gelebt haben, heute ausgestorben sind, gibt es schätzungsweise noch 10 bis 14 Millionen Arten, von denen etwa 1,2 Millionen dokumentiert wurden und über 86 % wurden noch nicht beschrieben. In jüngerer Zeit, im Mai 2016, berichteten Wissenschaftler, dass derzeit schätzungsweise 1 Billion Arten auf der Erde leben und nur ein Tausendstel von einem Prozent beschrieben wird. Im Juli 2016 berichteten Wissenschaftler, dass sie einen Satz von 355 Genen aus dem Last Universal Common Ancestor (LUCA) aller auf der Erde lebenden Organismen identifiziert haben. Über 7,3 Milliarden Menschen leben auf der Erde und sind für ihr Überleben auf ihre Biosphäre und Mineralien angewiesen. Die menschliche Bevölkerung der Erde ist auf etwa 200 souveräne Staaten aufgeteilt, die über Diplomatie-, Konflikt-, Reise-, Handels- und Kommunikationsmedien interagieren.

Erde Atmosphere

Oberflächendruck: 1014 mb
Oberflächendichte: 1.217 kg/m³
Skalenhöhe: 8.5 km
Durchschnittstemperatur: 288 K (15°C)
Gesamtmasse der Atmosphäre: 5.1 x 10¹⁸ kg

Windgeschwindigkeiten: 0.3 to 1.0 m/s (Oberfläche)
Tagestemperaturbereich: 283 K to 293 K (10 to 20 C)
Windgeschwindigkeiten: 0 to 100 m/s
Mittleres Molekulargewicht: 28.97

Atmosphärische Zusammensetzung (by volume, dry air):

• 78.08% N₂
• 20.95% O₂
• Minor: Ar (9340ppm), CO₂ (400ppm), Ne (18.18ppm), He (5.24ppm), CH₄ (1.7ppm), Kr (1.14ppm), H₂ (0.55ppm)

Wasser ist sehr variabel, macht in der Regel etwa 1%

Der atmosphärische Druck auf der Erdoberfläche beträgt durchschnittlich 101,325 kPa bei einer Skalenhöhe von etwa 8,5 km. Es hat eine Zusammensetzung von 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff mit Spuren von Wasserdampf, Kohlendioxid und anderen gasförmigen Molekülen. Die Höhe der Troposphäre variiert je nach Breitengrad zwischen 8 km an den Polen und 17 km am Äquator, wobei einige Abweichungen auf Wetter- und saisonale Faktoren zurückzuführen sind.

Die Erdatmosphäre hat keine bestimmte Grenze, wird langsam dünner und verschwindet im Weltraum. Drei Viertel der Masse der Atmosphäre befinden sich in den ersten 11 km der Oberfläche. Diese unterste Schicht wird Troposphäre genannt. Energie von der Sonne erwärmt diese Schicht und die Oberfläche darunter und bewirkt eine Ausdehnung der Luft. Diese Luft mit niedrigerer Dichte steigt dann auf und wird durch kühlere Luft mit höherer Dichte ersetzt. Das Ergebnis ist eine atmosphärische Zirkulation, die das Wetter und das Klima durch Umverteilung der Wärmeenergie antreibt.

Mars

Der Mars ist nach Merkur der vierte Planet von der Sonne und der zweitkleinste Planet im Sonnensystem. Benannt nach dem römischen Kriegsgott, wird es oft als "Roter Planet" bezeichnet, weil das auf seiner Oberfläche vorherrschende Eisenoxid ihm ein rötliches Aussehen verleiht. Der Mars ist ein terrestrischer Planet mit einer dünnen Atmosphäre, dessen Oberflächenmerkmale sowohl an die Einschlagskrater des Mondes als auch an die Täler, Wüsten und polaren Eiskappen der Erde erinnern.

Die Rotationsperiode und die saisonalen Zyklen des Mars ähneln denen der Erde ebenso wie die Neigung, die die Jahreszeiten erzeugt. Auf dem Mars befinden sich Olympus Mons, der größte Vulkan und zweithöchste bekannte Berg im Sonnensystem, und Valles Marineris, einer der größten Canyons im Sonnensystem. Das glatte Borealis-Becken auf der Nordhalbkugel bedeckt 40% des Planeten und kann ein riesiges Aufprallmerkmal sein. Der Mars hat zwei Monde, Phobos und Deimos, die klein und unregelmäßig geformt sind. Dies können gefangene Asteroiden sein, ähnlich wie 5261 Eureka, ein Mars-Trojaner.

Bis zum ersten erfolgreichen Mars-Vorbeiflug 1965 durch Mariner 4 spekulierten viele über das Vorhandensein von flüssigem Wasser auf der Oberfläche des Planeten. Dies beruhte auf beobachteten periodischen Schwankungen der hellen und dunklen Flecken, insbesondere in den polaren Breiten, die Meere und Kontinente zu sein schienen; lange, dunkle Streifen wurden von einigen als Bewässerungskanäle für flüssiges Wasser interpretiert. Diese geradlinigen Merkmale wurden später als optische Täuschungen erklärt, obwohl geologische Beweise, die durch nicht besetzte Missionen gesammelt wurden, darauf hindeuten, dass der Mars zu einem früheren Zeitpunkt seiner Existenz eine großflächige Wasserabdeckung auf seiner Oberfläche hatte. Im Jahr 2005 zeigten Radardaten das Vorhandensein großer Mengen Wassereis an den Polen und in mittleren Breiten. Der Marsrover Spirit hat im März 2007 chemische Verbindungen mit Wassermolekülen untersucht. Der Phoenix-Lander hat am 31. Juli 2008 direkt Wassereis in flachem Marsboden entnommen. Am 28. September 2015 gab die NASA das Vorhandensein von salzig fließendem Salzwasser auf der Marsoberfläche bekannt.

Auf dem Mars befinden sich sieben funktionierende Raumschiffe: fünf im Orbit - 2001 Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, MAVEN und Mars Orbiter Mission - und zwei an der Oberfläche - Mars Exploration Rover Opportunity und das Mars Science Laboratory Curiosity. Beobachtungen des Mars Reconnaissance Orbiter haben gezeigt, dass in den wärmsten Monaten des Mars möglicherweise Wasser fließt. Im Jahr 2013 entdeckte der NASA Curiosity Rover, dass der Marsboden zwischen 1,5 und 3 Massen-% Wasser enthält (obwohl er an andere Verbindungen gebunden und daher nicht frei zugänglich ist).

Es gibt laufende Untersuchungen, um das vergangene Bewohnbarkeitspotential des Mars sowie die Möglichkeit des Lebens zu untersuchen. In-situ-Untersuchungen wurden von den Viking Landern, Spirit and Opportunity Rovers, Phoenix Landers und Curiosity Rovers durchgeführt. Zukünftige astrobiologische Missionen sind geplant, darunter die Rover Mars 2020 und ExoMars.

Der Mars kann mit bloßem Auge leicht von der Erde aus gesehen werden, ebenso wie seine rötliche Färbung. Seine scheinbare Größe erreicht –2,91, was nur von Jupiter, Venus, Mond und Sonne übertroffen wird. Optische bodengestützte Teleskope sind in der Regel auf die Auflösung von Merkmalen mit einem Durchmesser von etwa 300 Kilometern beschränkt, wenn Erde und Mars aufgrund der Erdatmosphäre am nächsten sind.

Mars Atmosphäre

Oberflächendruck: 6,36 mb bei mittlerem Radius (variabel von 4,0 bis 8,7 mb je nach Jahreszeit)
Oberflächendichte: ~0.020 kg/m³
Skalenhöhe: 11.1 km
Durchschnittstemperatur: ~210 K (-63°C)
Gesamtmasse der Atmosphäre: ~2.5 x 10¹⁶ kg

Tagestemperaturbereich: 184 K to 242 K (-89 to -31 C)
Windgeschwindigkeiten: 2-7 m/s (Sommer), 5-10 m/s (fall), 17-30 m/s (Sandsturm)
Mean molecular weight: 43.34

Atmosphärische Zusammensetzung (nach Volumen):

• 95.32% CO₂
• 2.7% N₂
• Minor: H₂O (210ppm), NO (100ppm), Ne (2.5ppm), HDO (Hydrogen-Deuterium-Oxygen, 0.85ppm), Kr (0.3ppm), Xe (0.08ppm)

Wasser ist sehr variabel, macht in der Regel etwa 1%

Die Marsatmosphäre ist die Gasschicht, die den Mars umgibt. Es besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid. Der atmosphärische Druck auf der Marsoberfläche beträgt durchschnittlich 600 Pascal (0,087 psi; 6,0 mbar), was etwa 0,6% des mittleren Meeresspiegeldrucks der Erde von 101,3 Kilopascal (14,69 psi; 1,013 bar) entspricht. Es reicht von einem Tief von 30 Pascal (0,0044 psi; 0,30 mbar) auf dem Gipfel des Olympus Mons bis zu über 1.155 Pascal (0,1675 psi; 11,55 mbar) in den Tiefen von Hellas Planitia. Dieser Druck liegt weit unter der Armstrong-Grenze für den ungeschützten menschlichen Körper. Die atmosphärische Masse des Mars von 25 Teratonnen ist vergleichbar mit den 5148 Teratonnen der Erde mit einer Skalenhöhe von etwa 11 Kilometern gegenüber den 7 Kilometern der Erde.

Die Atmosphäre ist ziemlich staubig und verleiht dem Mars-Himmel von der Oberfläche aus gesehen eine hellbraune oder orangerote Farbe.

Jupiter

Jupiter ist der fünfte Planet von der Sonne und der größte im Sonnensystem. Es ist ein riesiger Planet mit einer Masse, die ein Tausendstel der Sonne beträgt, aber zweieinhalb Mal so groß ist wie die aller anderen Planeten im Sonnensystem zusammen. Jupiter ist zusammen mit Saturn ein Gasriese, und die beiden anderen Riesenplaneten Uranus und Neptun sind Eisriesen. Jupiter war Astronomen der Antike bekannt. Die Römer benannten es nach ihrem Gott Jupiter. Von der Erde aus gesehen kann Jupiter eine scheinbare Größe von –2,94 erreichen, die hell genug ist, damit das reflektierte Licht Schatten wirft, und damit im Durchschnitt das dritthellste Objekt am Nachthimmel nach Mond und Venus ist.

Jupiter besteht hauptsächlich aus Wasserstoff, wobei ein Viertel seiner Masse Helium ist, obwohl Helium nur etwa ein Zehntel der Anzahl der Moleküle ausmacht. Es mag auch einen felsigen Kern aus schwereren Elementen haben, aber wie bei den anderen Riesenplaneten fehlt Jupiter eine gut definierte feste Oberfläche. Aufgrund seiner schnellen Rotation hat der Planet die Form eines abgeflachten Sphäroids (er hat eine leichte, aber merkliche Ausbuchtung um den Äquator). Die äußere Atmosphäre ist sichtbar in mehrere Bänder in verschiedenen Breiten unterteilt, was zu Turbulenzen und Stürmen entlang ihrer Wechselwirkungsgrenzen führt. Ein herausragendes Ergebnis ist der Große Rote Fleck, ein riesiger Sturm, von dem bekannt ist, dass er seit mindestens dem 17. Jahrhundert existiert, als er zum ersten Mal mit einem Teleskop gesehen wurde. Der Jupiter ist von einem schwachen Planetenringsystem und einer starken Magnetosphäre umgeben. Jupiter hat mindestens 67 Monde, einschließlich der vier großen galiläischen Monde, die 1610 von Galileo Galilei entdeckt wurden. Ganymed, der größte davon, hat einen größeren Durchmesser als der des Planeten Merkur.

Jupiter wurde mehrfach von Roboter-Raumfahrzeugen erforscht, insbesondere während der frühen Vorbeiflugmissionen von Pioneer und Voyager und später vom Galileo-Orbiter. Ende Februar 2007 wurde Jupiter von der New Horizons-Sonde besucht, die die Schwerkraft des Jupiter nutzte, um seine Geschwindigkeit zu erhöhen und seine Flugbahn auf dem Weg nach Pluto zu biegen. Die letzte Sonde, die den Planeten besucht, ist Juno, die am 4. Juli 2016 in die Umlaufbahn um Jupiter eingetreten ist. Zukünftige Ziele für die Erforschung des Jupiter-Systems sind der wahrscheinliche eisbedeckte flüssige Ozean seines Mondes Europa.

Jupiter Atmosphäre

Oberflächendruck: >>1000 bars
Temperatur bei 1 bar: 165 K (-108 C)
Temperatur bei 0,1 bar 112 K (-161 C)
Windgeschwindigkeiten: bis zu 150 m/s (<30 Grad Breite), bis zu 40 m / s (> 30 Grad Breite)
Skalenhöhe: 27 km
Mittleres Molekulargewicht: 2.22

Atmosphärische Zusammensetzung (nach Volumen):

• 89.8% H₂
• 10.2% He
• Minor: CH₄ (3000ppm), NH₃ (260ppm), HD (Hydrogen Deuteride, 28ppm), C₂H₆ (ethane, 5.8ppm), H₂O (4ppm, varies with pressure)

Jupiter hat die größte Planetenatmosphäre im Sonnensystem und erstreckt sich über 5000 km Höhe. Da Jupiter keine Oberfläche hat, wird die Basis seiner Atmosphäre normalerweise als der Punkt angesehen, an dem der atmosphärische Druck 100 kPa (1,0 bar) beträgt.

Jupiter ist ständig mit Wolken bedeckt, die aus Ammoniakkristallen und möglicherweise Ammoniumhydrogensulfid bestehen. Die Wolken befinden sich in der Tropopause und sind in Bändern unterschiedlicher Breiten angeordnet, die als tropische Regionen bekannt sind. Die Wechselwirkungen dieser widersprüchlichen Zirkulationsmuster verursachen Stürme und Turbulenzen. Windgeschwindigkeiten von 100 m / s (360 km / h) sind in Zonenjets üblich.

Saturn

Saturn ist der sechste Planet von der Sonne und nach Jupiter der zweitgrößte im Sonnensystem. Es ist ein Gasriese mit einem durchschnittlichen Radius, der etwa neunmal so groß ist wie der der Erde. Obwohl nur ein Achtel der durchschnittlichen Dichte der Erde, ist Saturn mit seinem größeren Volumen etwas mehr als 95-mal so massereich. Saturn ist nach dem römischen Gott der Landwirtschaft benannt.

Das Innere des Saturn besteht wahrscheinlich aus einem Kern aus Eisen-Nickel und Gestein (Silizium- und Sauerstoffverbindungen). Dieser Kern ist von einer tiefen Schicht aus metallischem Wasserstoff, einer Zwischenschicht aus flüssigem Wasserstoff und flüssigem Helium und schließlich außerhalb der Frenkel-Linie von einer gasförmigen Außenschicht umgeben. Saturn hat einen hellgelben Farbton aufgrund von Ammoniakkristallen in seiner oberen Atmosphäre. Es wird angenommen, dass elektrischer Strom innerhalb der metallischen Wasserstoffschicht das planetare Magnetfeld des Saturn hervorruft, das schwächer als das der Erde ist, aber aufgrund der größeren Größe des Saturn ein 580-faches magnetisches Moment der Erde aufweist. Die Magnetfeldstärke des Saturn liegt bei etwa einem Zwanzigstel der von Jupiter. Die äußere Atmosphäre ist im Allgemeinen langweilig und kontrastlos, obwohl langlebige Merkmale auftreten können. Die Windgeschwindigkeit auf dem Saturn kann 1800 km / h (500 m / s) erreichen, höher als auf dem Jupiter, aber nicht so hoch wie auf dem Neptun.

Saturn hat ein prominentes Ringsystem, das aus neun durchgehenden Hauptringen und drei diskontinuierlichen Bögen besteht und hauptsächlich aus Eispartikeln mit einer geringeren Menge an felsigen Trümmern und Staub besteht. Es ist bekannt, dass 62 Monde den Saturn umkreisen, von denen 53 offiziell benannt sind. Dies schließt nicht die Hunderte von Moonlets ein, aus denen die Ringe bestehen. Titan, der größte Saturnmond und der zweitgrößte im Sonnensystem, ist größer als der Planet Merkur, obwohl weniger massereich, und der einzige Mond im Sonnensystem, der eine beträchtliche Atmosphäre hat.

Saturn Atmosphäre

Oberflächendruck: >>1000 bars
Temperatur bei 1 bar: 134 K (-139 C)
Temperatur bei 0,1 bar bar: 84 K (-189 C)
Dichte bei 1 bar: 0.19 kg/m³
Windgeschwindigkeiten: bis zu 400 m / s (<30 Grad Breite), bis zu 150 m / s (> 30 Grad Breite))
Skalenhöhe: 59.5 km
Mittleres Molekulargewicht: 2.07

Atmosphärische Zusammensetzung (nach Volumen):

• 96.3% H₂
• 3.25% He
• Minor: CH₄ (4500ppm), NH₃ (125ppm), HD (Hydrogen Deuteride, 110ppm), C₂H₆ (ethane, 7ppm)

Die Saturnatmosphäre zeigt ein Streifenmuster ähnlich dem von Jupiter, aber die Saturnbänder sind viel schwächer und in der Nähe des Äquators viel breiter. Die Zusammensetzung der Wolken variiert mit der Tiefe und dem zunehmenden Druck. Die Winde auf dem Saturn sind nach Neptuns die zweitschnellsten unter den Planeten des Sonnensystems.

Uranus

Uranus ist der siebte Planet von der Sonne. Es hat den drittgrößten Planetenradius und die viertgrößte Planetenmasse im Sonnensystem. Uranus hat eine ähnliche Zusammensetzung wie Neptun und beide haben eine andere chemische Zusammensetzung als die größeren Gasriesen Jupiter und Saturn. Aus diesem Grund klassifizieren Wissenschaftler Uranus und Neptun häufig als "Eisriesen", um sie von den Gasriesen zu unterscheiden. Die Atmosphäre von Uranus ähnelt der von Jupiter und Saturn in ihrer primären Zusammensetzung aus Wasserstoff und Helium, enthält jedoch mehr "Eis" wie Wasser, Ammoniak und Methan sowie Spuren anderer Kohlenwasserstoffe. Es ist die kälteste Planetenatmosphäre im Sonnensystem mit einer Mindesttemperatur von 49 K (–224,2 ° C) und hat eine komplexe, geschichtete Wolkenstruktur mit Wasser, von dem angenommen wird, dass es die niedrigsten Wolken und Methan die oberste Wolkenschicht bildet. Das Innere von Uranus besteht hauptsächlich aus Eis und Gestein.

Uranus ist der einzige Planet, dessen Name von einer Figur aus der griechischen Mythologie abgeleitet ist, aus der lateinisierten Version des griechischen Himmelsgottes Ouranos. Wie die anderen Riesenplaneten hat Uranus ein Ringsystem, eine Magnetosphäre und zahlreiche Monde. Das Uran-System hat eine einzigartige Konfiguration unter denen der Planeten, da seine Rotationsachse seitlich fast in die Ebene seiner Sonnenbahn geneigt ist. Der Nord- und Südpol liegt daher dort, wo die meisten anderen Planeten ihre Äquatoren haben. 1986 zeigten Bilder von Voyager 2 Uranus als einen fast merkwürdigen Planeten im sichtbaren Licht, ohne die Wolkenbänder oder Stürme, die mit den anderen Riesenplaneten verbunden sind. Beobachtungen von der Erde haben gezeigt, dass sich die Jahreszeit saisonal verändert und die Wetteraktivität erhöht hat, als sich Uranus 2007 seinem Äquinoktium näherte. Die Windgeschwindigkeit kann 250 Meter pro Sekunde (900 km / h) erreichen.

Uranus Atmosphäre

Oberflächendruck: >>1000 bars
Temperatur bei 1 bar: 76 K (-197 C)
Temperatur bei 0,1 bar: 53 K (-220 C)
Dichte bei 1 bar: 0.42 kg/m³
Windgeschwindigkeit: 0-250 m/s
Skalenhöhe: 27.7 km
Mittleres Molekulargewicht: 2.64

Atmosphärische Zusammensetzung (nach Volumen):

• 82.5% H₂
• 15.2% He
• 2.3% CH₄
• Minor: HD (Hydrogen Deuteride, 148ppm)

Obwohl es im Inneren von Uranus keine gut definierte feste Oberfläche gibt, wird der äußerste Teil der gasförmigen Hülle von Uranus, der für die Fernerkundung zugänglich ist, als Atmosphäre bezeichnet. Die Fernerkundungsfähigkeit reicht bis etwa 300 km unterhalb des Niveaus von 1 bar (100 kPa) mit einem entsprechenden Druck um 100 bar (10 MPa) und einer Temperatur von 320 K. Die dünne Thermosphäre erstreckt sich über zwei Planetenradien von der Nennoberfläche. welches definiert ist, um bei einem Druck von 1 bar zu liegen. Die uranische Atmosphäre kann in drei Schichten unterteilt werden: die Troposphäre zwischen Höhen von –300 und 50 km und Drücken von 100 bis 0,1 bar (10 MPa bis 10 kPa); die Stratosphäre mit Höhen zwischen 50 und 4000 km und Drücken zwischen 0,1 und 10-10 bar (10 kPa bis 10 µPa); und die Thermosphäre erstreckt sich von 4000 km bis zu 50.000 km von der Oberfläche. Es gibt keine Mesosphäre.

Neptun

Neptun ist der achte und am weitesten von der Sonne entfernte Planet im Sonnensystem. Im Sonnensystem ist es der viertgrößte Planet nach Durchmesser, der drittmassivste Planet und der dichteste Riesenplanet. Neptun ist 17-mal so groß wie die Masse der Erde und etwas massereicher als sein Uranus in der Nähe des Zwillings, der 15-mal so groß wie die Masse der Erde und etwas größer als Neptun ist. Neptun umkreist die Sonne einmal alle 164,8 Jahre in einer durchschnittlichen Entfernung von 30,1 astronomischen Einheiten (4.50×10⁹ km). Es ist nach dem römischen Gott des Meeres benannt und hat das astronomische Symbol ♆, eine stilisierte Version des Dreizacks des Gottes Neptun.

Neptun ist für das bloße Auge nicht sichtbar und der einzige Planet im Sonnensystem, der eher durch mathematische Vorhersage als durch empirische Beobachtung gefunden wird. Unerwartete Veränderungen in der Umlaufbahn von Uranus führten Alexis Bouvard zu der Schlussfolgerung, dass seine Umlaufbahn durch einen unbekannten Planeten einer Gravitationsstörung ausgesetzt war. Neptun wurde anschließend am 23. September 1846 von Johann Galle mit einem Teleskop in einem Grad beobachtet, der der von Urbain Le Verrier vorhergesagten Position entsprach. Sein größter Mond, Triton, wurde kurz danach entdeckt, obwohl sich bis zum 20. Jahrhundert keiner der verbleibenden bekannten 14 Monde des Planeten teleskopisch befand. Die Entfernung des Planeten von der Erde gibt ihm eine sehr kleine scheinbare Größe, was es schwierig macht, mit erdgestützten Teleskopen zu studieren. Neptun wurde von Voyager 2 besucht, als es am 25. August 1989 vom Planeten flog. Das Aufkommen des Hubble-Weltraumteleskops und großer bodengestützter Teleskope mit adaptiver Optik ermöglichte kürzlich zusätzliche detaillierte Beobachtungen aus der Ferne.

Neptuns Zusammensetzung ähnelt der von Uranus und unterscheidet sich von der der größeren Gasriesen Jupiter und Saturn. Wie die von Jupiter und Saturn besteht auch die Atmosphäre von Neptun hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium sowie Spuren von Kohlenwasserstoffen und möglicherweise Stickstoff, enthält jedoch einen höheren Anteil an "Eis" wie Wasser, Ammoniak und Methan. Sein Inneres besteht jedoch wie das von Uranus hauptsächlich aus Eis und Gestein, weshalb Uranus und Neptun normalerweise als "Eisriesen" angesehen werden, um diese Unterscheidung zu betonen. Methanspuren in den äußersten Regionen sind teilweise für das blaue Erscheinungsbild des Planeten verantwortlich.

Im Gegensatz zu der dunstigen, relativ merkwürdigen Atmosphäre von Uranus weist Neptuns Atmosphäre aktive und sichtbare Wettermuster auf. Zum Zeitpunkt des Vorbeiflugs der Voyager 2 im Jahr 1989 hatte die südliche Hemisphäre des Planeten beispielsweise einen großen dunklen Fleck, der mit dem großen roten Fleck auf dem Jupiter vergleichbar war. Diese Wettermuster werden von den stärksten anhaltenden Winden aller Planeten im Sonnensystem mit aufgezeichneten Windgeschwindigkeiten von bis zu 2100 Stundenkilometern (580 m / s) angetrieben. Aufgrund seiner großen Entfernung von der Sonne ist die äußere Atmosphäre von Neptun einer der kältesten Orte im Sonnensystem. Die Temperaturen an den Wolkendecken nähern sich 55 K (–218 ° C). Die Temperaturen im Zentrum des Planeten betragen ungefähr 5400 K (5100 ° C). Neptun hat ein schwaches und fragmentiertes Ringsystem (mit "Bögen" bezeichnet), das erstmals in den 1960er Jahren entdeckt und von Voyager 2 bestätigt wurde.

Neptun Atmosphäre

Oberflächendruck: >>1000 bars
Temperatur bei 1 bar: 72 K (-201 C)
Temperatur bei 0,1 bar bar: 55 K (-218 C)
Dichte bei 1 bar: 0.45 kg/m³
Windgeschwindigkeit: 0-580 m/s
Skalenhöhe: 19.1-20.3 km
Mittleres Molekulargewicht: 2.53-2.69

Atmosphärische Zusammensetzung (nach Volumen):

• 80.0% H₂
• 19.0% He
• 1.5% CH₄
• Minor: HD (Hydrogen Deuteride, 192ppm), C₂H₆ (ethane, 1.5ppm)

Das Wetter am Neptun ist durch extrem dynamische Sturmsysteme gekennzeichnet, bei denen Winde Geschwindigkeiten von fast 600 m / s (2200 km / h) erreichen - fast eine Überschallströmung. Die Häufigkeit von Methan, Ethan und Acetylen am Neptunäquator ist 10- bis 100-mal höher als an den Polen. Dies wird als Beweis für das Aufschwellen am Äquator und das Absinken in der Nähe der Pole interpretiert.

Sonne

Die Sonne ist der Stern im Zentrum des Sonnensystems. Es ist eine nahezu perfekte Kugel aus heißem Plasma mit interner konvektiver Bewegung, die über einen Dynamoprozess ein Magnetfeld erzeugt. Es ist bei weitem die wichtigste Energiequelle für das Leben auf der Erde. Sein Durchmesser beträgt etwa das 109-fache der Erde und seine Masse etwa das 330 000-fache der Erde, was etwa 99,86% der Gesamtmasse des Sonnensystems entspricht. Ungefähr drei Viertel der Sonnenmasse besteht aus Wasserstoff; Der Rest besteht hauptsächlich aus Helium mit viel geringeren Mengen schwererer Elemente, einschließlich Sauerstoff, Kohlenstoff, Neon und Eisen.

TDie Sonne ist ein G-Typ-Hauptreihenstern (G2V), der auf der Spektralklasse basiert und informell als gelber Zwerg bezeichnet wird. Es entstand vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren aus dem Gravitationskollaps von Materie in einer Region einer großen Molekülwolke. Der größte Teil dieser Materie sammelte sich in der Mitte, während der Rest zu einer umlaufenden Scheibe zusammenflachte, die zum Sonnensystem wurde. Die zentrale Masse wurde so heiß und dicht, dass sie schließlich die Kernfusion in ihrem Kern initiierte. Es wird angenommen, dass sich durch diesen Prozess fast alle Sterne bilden.

Die Sonne ist ungefähr im mittleren Alter und hat sich seit über vier Milliarden Jahren nicht dramatisch verändert. Sie wird noch mehr als fünf Milliarden Jahre ziemlich stabil bleiben. Nachdem jedoch die Wasserstofffusion in ihrem Kern gestoppt wurde, wird sich die Sonne stark verändern und zu einem roten Riesen werden. Es wird berechnet, dass die Sonne groß genug wird, um die aktuellen Umlaufbahnen von Merkur, Venus und möglicherweise der Erde zu verschlingen.

Die enorme Wirkung der Sonne auf die Erde wurde seit prähistorischen Zeiten erkannt, und die Sonne wurde von einigen Kulturen als Gottheit angesehen. Die synodische Rotation der Erde und ihre Umlaufbahn um die Sonne bilden die Grundlage des Sonnenkalenders, der heute der vorherrschende Kalender ist.

Sonne Atmosphäre

Oberflächengasdruck (Oberseite der Photosphäre): 0.868 mb
Druck am Boden der Photosphäre (optische Tiefe = 1): 125 mb
Effektive Temperatur: 5772 K
Temperatur oben auf der Photosphäre: 4400 K (4127 C)
Temperatur am Boden der Photosphäre: 6600 K (6327 C)
Temperatur oben auf der Chromosphäre: ~30 000 K (~29727 C)
Photosphärendicke: ~500 km
Chromosphärendicke: ~2500 km
Sonnenfleckenzyklus: 11.4 yr.

Zusammensetzung der Photosphäre:

• 90.965% H₂
• 8.889% He
• Minor: O (774ppm), C (330ppm), Ne (112ppm), N (102ppm), Fe (43ppm), Mg (35ppm), Si (32ppm), S (15ppm)

Mond

Der Mond ist der einzige permanente natürliche Satellit der Erde. Es ist einer der größten natürlichen Satelliten im Sonnensystem und der größte unter den Planetensatelliten im Verhältnis zur Größe des Planeten, den es umkreist (seinen primären). Es ist der zweitdichteste Satellit unter denen, deren Dichte bekannt ist (nach Jupiters Satellit Io).

Es wird angenommen, dass sich der Mond vor ungefähr 4,5 Milliarden Jahren gebildet hat, nicht lange nach der Erde. Es gibt mehrere Hypothesen für seinen Ursprung; Die am weitesten verbreitete Erklärung ist, dass sich der Mond aus den Trümmern gebildet hat, die nach einem riesigen Aufprall zwischen der Erde und einem Marsgroßen Körper namens Theia übrig geblieben sind.

Der Mond dreht sich synchron mit der Erde und zeigt immer das gleiche Gesicht. Seine nahe Seite ist von dunkler vulkanischer Maria markiert, die die Räume zwischen dem hellen, alten Krustenhochland und den markanten Einschlagkratern ausfüllt. Es ist das zweithellste regelmäßig sichtbare Himmelsobjekt am Erdhimmel nach der Sonne, gemessen anhand der Beleuchtungsstärke auf der Erdoberfläche. Seine Oberfläche ist tatsächlich dunkel (obwohl es sehr hellweiß erscheinen kann) mit einem Reflexionsgrad, der nur geringfügig höher ist als der von abgenutztem Asphalt. Seine Bedeutung am Himmel und sein regelmäßiger Phasenzyklus haben den Mond seit der Antike zu einem wichtigen kulturellen Einfluss auf Sprache, Kalender, Kunst und Mythologie gemacht.

TDer Gravitationseinfluss des Mondes erzeugt die Gezeiten des Ozeans, die Gezeiten des Körpers und die leichte Verlängerung des Tages. Die aktuelle Umlaufbahnentfernung des Mondes beträgt etwa das Dreißigfache des Erddurchmessers, wobei seine scheinbare Größe am Himmel fast der der Sonne entspricht, was dazu führt, dass der Mond die Sonne fast genau in der totalen Sonnenfinsternis bedeckt. Diese Anpassung der scheinbaren visuellen Größe wird in ferner Zukunft nicht fortgesetzt. Die lineare Entfernung des Mondes von der Erde nimmt derzeit mit einer Geschwindigkeit von 3,82 ± 0,07 Zentimetern pro Jahr zu, diese Geschwindigkeit ist jedoch nicht konstant.

Das Luna-Programm der Sowjetunion war das erste, das 1959 mit unbemannten Raumschiffen den Mond erreichte. Das NASA-Apollo-Programm der Vereinigten Staaten erreichte die bislang einzigen bemannten Missionen, beginnend mit der ersten bemannten Mondumlaufmission von Apollo 8 im Jahr 1968 und sechs bemannten Mondlandungen zwischen 1969 und 1972, wobei die erste Apollo 11 war. Diese Missionen kehrten zurück 380 kg Mondgestein, mit denen ein geologisches Verständnis des Ursprungs des Mondes, der Bildung seiner inneren Struktur und seiner späteren Geschichte entwickelt wurde. Nach der Apollo 17-Mission im Jahr 1972 wurde der Mond nur von unbemannten Raumfahrzeugen besucht.

Mond Atmosphäre

Tagestemperaturbereich (equator): 95 K to 390 K (~ -178 C to +117 C)
Gesamtmasse der Atmosphäre: ~25 000 kg
Oberflächendruck (Nacht): 3 x 10^-15 bar (2 x 10^-12 torr)
Fülle an der Oberfläche: 2 x 10⁵ Partikel/cm³

Komposition (Partikel per cubic cm):

• ⁴He: 40 000
• ²⁰Ne: 40 000
• H₂: 35 000
• ⁴⁰Ar: 30 000
• ²²Ne: 5000
• ³⁶Ar: 2000
• CH₄: 1000
• NH₃: 1000
• CO₂: 1000
• Traces: O⁺, Al⁺, Si⁺, P⁺, Na⁺, Mg⁺

Die Zusammensetzung der schwachen Mondatmosphäre ist wenig bekannt und variabel. Dies sind Schätzungen der Obergrenzen der Zusammensetzung der nächtlichen Umgebungsatmosphäre. Die Tageswerte waren aufgrund der Erwärmung und Ausgasung von Apollo-Oberflächenexperimenten schwierig zu messen.