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Planetenbeobachtung (total 24 Folien)
Äussere Planeten
Jupiter (3 Folien)
Jupiter ist ein markanter Planet am Himmel, nicht so hell wie die Venus, aber unübersehbar mit seinem majestätisch ruhigen Glanz. Schon ein Feldstecher oder ein kleines Fernrohr zeigt die vier grössten Jupitermonde. Man sähe sie auch von blossen Auge, würden sie nicht von Jupiter überstrahlt.
Jupiter ist ein Gasriese, aber immer noch 70-mal zu leicht, um ein Stern werden zu können. Er besteht zur Hauptsache aus Wasserstoff (89%) und Helium (10 %). Wir blicken also nicht auf eine feste Oberfläche, sondern auf eine dichte Wolkendecke mit gewaltigen Jetstreams und Stürmen. Das auffallendste Merkmal ist wohl der „Grosse Rote Fleck“, ein Wirbelsturm, der schon seit 1664 an der gleichen Stelle und mit nur leichten Veränderungen beobachtet wird. Alleine in diesem Fleck, der einen gewaltigen Wirbelsturm darstellt, hätte die Erde zweimal Platz. Hier müssen enorme Kräfte wirken, Es ist wohl einer der gewaltigsten Wirbelstürme im Sonnensystem mit Windgeschwindigkeiten weit über 1‘000 km/h.
Die vier grössten Jupitermonde heissen Io, Europa, Ganymed und Kallisto (hier massstabgetreu zu sich selber, aber nicht zu Jupiter daneben abgebildet). Sie sind auch als „Galiläische Monde“ bekannt, weil sie schon Galileo Galilei entdeckt hatte und damit den mittelalterlichen Irrglauben entthronte, alles drehe sich um die Erde. Es lohnt sich das Spiel der Jupitermonde über eine längere Zeit zu beobachten. Einzelne können dabei für eine Zeit hinter Jupiter verschwinden oder Schatten auf die Jupiteroberfläche werfen. Um das verfolgen zu können, braucht es aber schon ein Teleskop mit 8‘‘ (20 cm) Öffnung.
Wie alle Gasriesen weist auch Jupiter einen - allerdings dünnen und zarten - Ring auf, der aber durch das Teleskop nicht gesehen werden kann und selbst durch Raumsonden nur schwer zu fotografieren ist. Entdeckt und fotografiert wurde der Ring 1979 durch die Voyager 1-Sonde. Der Ring ist grösstenteils aus ganz feinen Partikeln zusammengesetzt, vergleichbar mit Zigarettenrauch. Er hat einen Durchmesser von ca. 640‘000 km und ist ca. 30 km dick. Das Bild zeigt den Ring im Gegenlicht (hinter Jupiter) 1995 von der Sonde Galileo fotografiert.
Auch wenn die Mission der Galileo-Sonde von einigen Pannen begleitet war, ist ihre Bilanz beeindruckend: Start 1989; 1990 Fotos aus 16‘000 km von Venus; 1991 Fotos aus 1‘600 km von Asteroid Gaspra; 1993 Fotos von Asteroid Ida mit Asteroidenmond Dactyl; 1994 Fotos vom Einschlag des Kometen Shoemaker-Levi 9 auf Jupiter aus 238 Mio. km Entfernung; 1995 Beginn der Erforschung des Jupiters aus 38 Mio. km Entfernung - Abstossen einer Tochtersonde, die in die Jupiteratmosphäre eintaucht (nach einer Stunde, in 160 km Tiefe bricht der Funkkontakt ab); Muttersonde erforscht bis 2003 diverse Jupitermonde, vorab Europa, bevor sie in die Jupiteratmoshäre gelenkt wird, wo sie verglüht. Der Absturz wird bewusst herbeigeführt, damit die inzwischen defekte Sonde nicht auf den Mond Europa stürzt und diesen mit irdischen Bakterien kontaminiert.
Eines der spektakulärsten Ereignisse in der Astronomiegeschichte war der Einschlag des Kometen Shoemaker-Levi 9 auf den Jupiter. Bevor der Komet abstürzte, wurde er durch die Gezeitenkräfte des Jupiter in 20 Einzelfragmente zerrissen, die sich wie eine Perlenschnur aufreihten. Die Einschläge konnte von der Erde aus nicht direkt beobachtet werden, weil sie knapp hinter dem Jupiter stattfanden. Kurz danach aber konnten die Einschlagsnarben selbst in Amateurteleskopen gesehen werden. Die Sonde Galileo befand sich wegen einer Verzögerung des Starts 1989 zwar noch relativ weit weg ca. 240 Mio. km), sie befand sich aber in einer besseren Position als die Teleskope auf der Erde und lieferte eindrückliche Bilder. Ein solcher Einschlag auf der Erde hätte verheerende Folgen gehabt.
Saturn (3 Folien)
Saturn ist ein geheimnisvoller Planet am Himmel, dunkler als Jupiter, hat aber irgendwie eine magische Anziehungskraft. Wer Saturn einmal gefunden hat, wird ihn instinktiv immer wieder finden, wenn er am Himmel sichtbar ist, auch wenn er für einen Laien eher "unscheinbar" aussieht. Die Saturnscheibe erreicht nur eine Grösse von 15 - 20‘‘ (Ringe 37 - 46‘‘).
In kleinen Instrumenten erkennt man, dass Saturn wie eine Linse aussieht. Die „henkelförmigen Ausstülpungen“ werden ab einer Fernrohröffnung von 3‘‘ sichtbar. Um diese Ausstülpungen als Ringe zu erkennen und in ihnen die Cassinische Teilung, ist ein Instrument von ca. 8‘‘ notwendig. An Monden ist der grösste, Titan, schon mit einem kleinen Instrument sichtbar, für die anderen Monde sind grössere Instrumente notwendig oder es bleibt der Weg der Fotografie. Das aber bedarf zusätzlicher Kenntnisse.
Wie bei Jupiter besteht die Saturnatmosphäre aus Wasserstoff und Helium, allerdings in einem Verhältnis 96% : 3%. Seine mittlere Dichte liegt bei 0,69 g/cm3, Saturn würde also auf Wasser schwimmen (eine genügend grosse Badewanne vorausgesetzt).
Das absolut beeindruckendste an Saturn sind seine Ringe. Zwar haben auch alle anderen Gasriesen Ringe, aber nirgends sind sie so eindrücklich und ausgeprägt wie bei Saturn. Es handelt sich dabei um Gesteinstrümmer und Eisbrocken, die in der Rotationsebene des Saturn eine Scheibe gebildet haben, 960‘000 km im Durchmesser, aber nur in der Grössenordnung von 100 m dick. Ordnung in den Ringen schaffen sog. „Schäfermonde“. Der Ring ist ein Rest des Materials, das ursprünglich den Planeten gebildet hat, vielleicht sind es auch Monde, die durch die Gezeitenkräfte zerrissen und zerrieben wurden. Obwohl die Ringe sehr „kompakt“ aussehen, sind sie sehr lose gefügt. Die Cassini-Sonde hat sie mehrmals durchstossen, ohne Schaden zu nehmen.
Uranus (2 Folien)
Uranus ist theoretisch mit einer Magnitude von 5,6m bei guten Bedingungen noch von Auge schwach sichtbar. Trotzdem wurde der Planet erst in der Neuzeit (1831) durch Wilhelm Herschel entdeckt. Die blassgrüne Planetenscheibe hat nur eine Ausdehnung von 3,5‘‘, um sie als Scheibe wahrzunehmen, bedarf es mindestens eines Vierzöllers. Mit 51‘000 km Durchmesser ist Uranus deutlich kleiner als Saturn oder gar Jupiter.
Die Atmosphäre des Gasriesen besteht aus Wasserstoff, Helium und Methan. Je tiefer man in die Oberfläche eindringt, desto mehr geht die Hülle durch den Druck in den flüssigen Zustand über. Der Kern besteht aus fester Materie. Die Oberfläche des Uranus ist nicht besonders spektakulär, obwohl manchmal auch hier Details zu erkennen sind, die auf hohe Windgeschwindigkeiten und Stürme schliessen lassen.
1977 entdeckten drei amerikanischen Astronomen einen ersten Ring. Zwar hat schon Herschel 200 Jahre vorher einen Ring erwähnt, aber irgendwie nahm man es ihm nicht ab, dass er ihn mit den technischen Möglichkeiten seiner Instrumente wirklich gesehen hat. Die Ringe - letztlich sind es mehrere - sind zwar nicht so deutlich wie bei Saturn, aber doch recht komplex aufgebaut. Auch hier schauen „Schäfermonde“, dass die Ringpartikel nicht aus der Reihe tanzen.
Spektakulär ist die Rotationsachse des Uranus. Er scheint sozusagen wie ein Rad auf seiner Umlaufbahn zu rollen. Zudem rollt er rückläufig. Irgend etwas muss ihn in Urzeiten gewaltig aus dem Gleichgewicht geworfen haben. Computersimulationen zeigen, dass ein einzelner Zusammenstoss des Uranus mit einem Protoplaneten nicht gereicht hätte, um die Schieflage der Uranusachse zu erklären. Bei dieser Pol-Lage haben wir einen Polarsommer bzw. -winter von 42 Erdjahren (halbe Umlaufzeit des Uranus).
Eine weitere Besonderheit des Uranus ist, dass seine spezifische Dichte geringer ist, als die von Neptun. Wäre der Uranus wirklich in deiner heutigen Position in der Protosolaren Scheibe entstanden, dürfte das nicht so sein. Das legt den Schluss nahe und ist mit Computersimulationen untermaiert, dass er vor langer Zeit (vor 4 Milliarden Jahren) seinen Platz mit Neptun getauscht hat.
Neptun (2 Folien)
Neptun ist mit einer Magnitude von 8,5m von blossen Auge nicht mehr sichtbar. Mit einer Entfernung zur Sonne von 4,5 Milliarden km ist er der äusserste Planet, steht aber noch lange nicht am Rand des Sonnensystems. Er wurde erst 1846 entdeckt, obwohl ihn auch Galileo schon gesehen hat, wie aus seinen Aufzeichnungen hervorgeht. Galileo hat ihn aber nicht als Planet erkannt.
Aufzufinden ist er nur, wenn man seine Position kennt (Ephemeriden). Will man ihn mit einem Feldstecher oder einem Fernrohr mit schwacher Vergrösserung in der Ekliptik finden, bedarf es guter Kenntnisse der Sternbilder bis zur Magnitude 9. Nur allzuleicht wird der lichtschwache Punkt in dem Gewirr der Sterne übersehen. Eine nachträgliche Vergrösserung mit einem mindestens 8 -Zoll-Fernrohr kann das Auffinden des 2‘‘-Scheibchens bestätigen. Ausser einer bläulich-grünlichen Färbung des Scheibchens ist auf der Planetenoberfläche, wie bei Uranus, mit dem Fernrohr nichts zu erkennen. Einzig die Monde lassen sich noch ausmachen, wenn man weiss, wo man sie suchen muss. Einfacher ist es, Neptun zu finden, wenn er in Konjunktion zu anderen Planeten oder bekannten Sternen steht.