Sonnensystem -Solar System

Sonnensystem
Ein Echtfarbenbild des Sonnensystems mit Größen, aber nicht Entfernungen, maßstabsgetreu.  Die Reihenfolge der Planeten ist von rechts nach links.
Die Sonne , Planeten, Monde und Zwergplaneten
(Echtfarben, maßstabsgetreue Größe, Entfernungen nicht maßstabsgetreu)
Das Alter 4,568 Milliarden Jahre
Ort
Systemmasse 1,0014 Sonnenmassen
Nächster Stern
Nächstes bekanntes Planetensystem
Proxima Centauri -System (4,2441 Lj)
Planetensystem
Große Halbachse des äußeren bekannten Planeten ( Neptun )
30,11 AU
(4,5 Mrd. km; 2,8 Mrd. mi)
Entfernung zur Kuiper-Klippe ~50 AU
Populationen
Sterne 1  ( Sonne )
Bekannte Planeten
Bekannte Zwergplaneten
Bekannte natürliche Satelliten
Bekannte Kleinplaneten 1.199.224
Bekannte Kometen 4.402
Identifizierte abgerundete Satelliten 19
Orbit um das Galaktische Zentrum
Unveränderliche Neigung von der galaktischen Ebene zur galaktischen 60,19°  (Ekliptik)
Entfernung zum Galaktischen Zentrum 27.000 ± 1.000 Lj
Umlaufgeschwindigkeit 220 km/s; 136 km/s
Umlaufzeit 225–250 Mio
Sternbezogene Eigenschaften
Spektraler Typ G2V
Frostlinie ≈5 AE
Entfernung zur Heliopause ≈120 AE
Radius der Hügelkugel ≈1–3 Lj

Das Sonnensystem ist das gravitativ gebundene System der Sonne und der Objekte, die es umkreisen. Es entstand vor 4,6 Milliarden Jahren durch den Gravitationskollaps einer riesigen interstellaren Molekülwolke . Die überwiegende Mehrheit (99,86 %) der Masse des Systems befindet sich in der Sonne, wobei der größte Teil der verbleibenden Masse im Planeten Jupiter enthalten ist . Die vier Planeten des inneren SystemsMerkur , Venus , Erde und Mars – sind terrestrische Planeten , die hauptsächlich aus Gestein und Metall bestehen. Die vier Riesenplaneten des äußeren Systems sind wesentlich größer und massiver als die Erdbewohner. Die beiden größten , Jupiter und Saturn , sind Gasriesen , die hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium bestehen ; Die nächsten beiden, Uranus und Neptun , sind Eisriesen , die hauptsächlich aus flüchtigen Substanzen mit relativ hohen Schmelzpunkten im Vergleich zu Wasserstoff und Helium bestehen, wie Wasser , Ammoniak und Methan . Alle acht Planeten haben nahezu kreisförmige Umlaufbahnen , die nahe der Ebene der Erdumlaufbahn liegen , die als Ekliptik bezeichnet wird .

Es gibt eine unbekannte Anzahl kleinerer Zwergplaneten und unzähliger kleiner Körper im Sonnensystem, die die Sonne umkreisen. Sechs der großen Planeten, die sechs größtmöglichen Zwergplaneten und viele der kleineren Körper werden von natürlichen Satelliten umkreist , die gemeinhin als "Monde" nach dem Erdmond bezeichnet werden . Zwei natürliche Satelliten, der Jupitermond Ganymed und der Saturnmond Titan , sind größer, aber nicht massereicher als Merkur, der kleinste terrestrische Planet, und der Jupitermond Callisto ist fast so groß. Jeder der Riesenplaneten und einige kleinere Körper sind von Planetenringen aus Eis, Staub und kleinen Monden umgeben. Der Asteroidengürtel , der zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter liegt, enthält Objekte aus Gestein, Metall und Eis. Jenseits von Neptuns Umlaufbahn liegen der Kuipergürtel und die verstreute Scheibe , bei denen es sich um Populationen von Objekten handelt, die hauptsächlich aus Eis und Gestein bestehen.

In den äußeren Bereichen des Sonnensystems liegt eine Klasse kleinerer Planeten, die als freistehende Objekte bezeichnet werden . Es gibt erhebliche Debatten darüber, wie viele solcher Objekte es geben wird. Einige dieser Objekte sind groß genug, um sich unter ihrer eigenen Schwerkraft zu runden und somit als Zwergplaneten eingestuft zu werden. Astronomen akzeptieren im Allgemeinen etwa neun Objekte als Zwergplaneten: den Asteroiden Ceres , die Kuipergürtelobjekte Pluto , Orcus , Haumea , Quaoar und Makemake sowie die Streuscheibenobjekte Gonggong , Eris und Sedna . Verschiedene Kleinkörperpopulationen, darunter Kometen , Zentauren und interplanetare Staubwolken , bewegen sich frei zwischen den Regionen des Sonnensystems.

Der Sonnenwind , ein Strom geladener Teilchen, die von der Sonne nach außen strömen, erzeugt eine blasenartige Region aus interplanetarem Medium im interstellaren Medium , das als Heliosphäre bekannt ist . Die Heliopause ist der Punkt, an dem der Druck des Sonnenwindes gleich dem Gegendruck des interstellaren Mediums ist; es erstreckt sich bis zum Rand der Streuscheibe. Auch die Oortsche Wolke , von der angenommen wird, dass sie die Quelle langperiodischer Kometen ist, könnte etwa tausendmal weiter entfernt sein als die Heliosphäre. Das Sonnensystem befindet sich 26.000 Lichtjahre vom Zentrum der Milchstraße entfernt im Orionarm , der die meisten sichtbaren Sterne am Nachthimmel enthält . Die nächsten Sterne befinden sich innerhalb der sogenannten Lokalen Blase , wobei der nächste, Proxima Centauri , bei 4,2441 Lichtjahren liegt.

Entstehung und Entwicklung

Künstlerische Darstellung der protoplanetaren Scheibe des frühen Sonnensystems , aus der sich die Erde und andere Körper des Sonnensystems gebildet haben

Das Sonnensystem entstand vor 4,568 Milliarden Jahren durch den Gravitationskollaps einer Region innerhalb einer großen Molekülwolke . Diese anfängliche Wolke hatte wahrscheinlich einen Durchmesser von mehreren Lichtjahren und brachte wahrscheinlich mehrere Sterne hervor. Wie es für Molekülwolken typisch ist, bestand diese hauptsächlich aus Wasserstoff mit etwas Helium und kleinen Mengen schwererer Elemente, die von früheren Sternengenerationen verschmolzen wurden. Als die Region, die das Sonnensystem werden sollte, bekannt als präsolarer Nebel , zusammenbrach, führte die Erhaltung des Drehimpulses dazu, dass sie sich schneller drehte. Das Zentrum, wo sich die meiste Masse sammelte, wurde zunehmend heißer als die umgebende Scheibe. Als sich der kontrahierende Nebel schneller drehte, begann er sich zu einer protoplanetaren Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 200 AE (30 Milliarden km; 19 Milliarden mi) und einem heißen, dichten Protostern im Zentrum abzuflachen. Die Planeten entstanden durch Akkretion aus dieser Scheibe, in der sich Staub und Gas gravitativ anzogen und zu immer größeren Körpern verschmolzen. Hunderte von Protoplaneten mögen im frühen Sonnensystem existiert haben, aber sie sind entweder verschmolzen oder wurden zerstört oder ausgestoßen, wobei Planeten, Zwergplaneten und übrig gebliebene kleinere Körper zurückblieben .

Aufgrund ihrer höheren Siedepunkte könnten im sonnennahen warmen inneren Sonnensystem nur Metalle und Silikate in fester Form existieren, aus denen schließlich die Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars entstehen würden. Da metallische Elemente nur einen sehr kleinen Teil des Sonnennebels ausmachten, konnten die terrestrischen Planeten nicht sehr groß werden. Die Riesenplaneten (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) bildeten sich weiter draußen jenseits der Frostgrenze, dem Punkt zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, wo die Materie kühl genug ist, damit flüchtige eisige Verbindungen fest bleiben. Das Eis, das diese Planeten bildete, war reichlicher vorhanden als die Metalle und Silikate, die die terrestrischen inneren Planeten bildeten, wodurch sie massiv genug werden konnten, um große Atmosphären aus Wasserstoff und Helium, den leichtesten und am häufigsten vorkommenden Elementen, einzufangen. Trümmerreste, die nie zu Planeten wurden, sammelten sich in Regionen wie dem Asteroidengürtel, dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke. Das Nizza-Modell ist eine Erklärung für die Entstehung dieser Regionen und wie sich die äußeren Planeten an verschiedenen Positionen gebildet haben und durch verschiedene Gravitationswechselwirkungen in ihre aktuellen Umlaufbahnen gewandert sein könnten.

Bunte Schale, die fast wie ein Auge aussieht.  Das Zentrum zeigt den kleinen Zentralstern mit einer blauen Kreisfläche, die die Iris darstellen könnte.  Dies ist von einem irisähnlichen Bereich aus konzentrischen orangefarbenen Bändern umgeben.  Dies ist von einem augenlidförmigen roten Bereich vor der Kante umgeben, wo der freie Raum gezeigt wird.  Hintergrundsterne punktieren das gesamte Bild.
Der Helix-Nebel , ein planetarischer Nebel, ähnlich dem, was die Sonne erschaffen wird, wenn sie in ihr Stadium des weißen Zwergs eintritt

Innerhalb von 50 Millionen Jahren wurden der Druck und die Dichte von Wasserstoff im Zentrum des Protosterns groß genug, um die thermonukleare Fusion zu beginnen . Temperatur, Reaktionsgeschwindigkeit , Druck und Dichte nahmen zu, bis ein hydrostatisches Gleichgewicht erreicht war: der thermische Druck glich die Schwerkraft aus. An diesem Punkt wurde die Sonne zu einem Hauptreihenstern . Die Hauptreihenphase wird von Anfang bis Ende etwa 10 Milliarden Jahre für die Sonne dauern, verglichen mit etwa zwei Milliarden Jahren für alle anderen Phasen des vorläufigen Lebens der Sonne zusammen . Sonnenwind von der Sonne schuf die Heliosphäre und fegte das restliche Gas und den Staub von der protoplanetaren Scheibe in den interstellaren Raum. Während sich Helium in ihrem Kern ansammelt, wird die Sonne heller; Zu Beginn seines Hauptreihenlebens betrug seine Helligkeit 70 % dessen, was er heute ist.

Das Sonnensystem wird ungefähr so ​​bleiben, wie es heute bekannt ist, bis der Wasserstoff im Kern der Sonne vollständig in Helium umgewandelt ist, was in etwa 5 Milliarden Jahren der Fall sein wird. Dies wird das Ende des Hauptreihenlebens der Sonne markieren. Zu diesem Zeitpunkt wird sich der Kern der Sonne zusammenziehen, wobei die Wasserstofffusion entlang einer Hülle stattfindet, die das inerte Helium umgibt, und die Energieabgabe wird größer sein als derzeit. Die äußeren Schichten der Sonne werden sich auf etwa das 260-fache ihres derzeitigen Durchmessers ausdehnen, und die Sonne wird zu einem Roten Riesen . Aufgrund ihrer vergrößerten Oberfläche ist die Oberfläche der Sonne kühler (2.600 K (2.330 ° C; 4.220 ° F) an ihrer kühlsten Stelle) als auf der Hauptsequenz.

Es wird erwartet, dass die expandierende Sonne sowohl Merkur als auch Venus verdampft und die Erde unbewohnbar macht (möglicherweise auch zerstört). Schließlich wird der Kern heiß genug für die Heliumfusion sein; Die Sonne wird Helium für einen Bruchteil der Zeit verbrennen, in der sie Wasserstoff im Kern verbrannt hat. Die Sonne ist nicht massiv genug, um mit der Fusion schwererer Elemente zu beginnen, und die Kernreaktionen im Kern werden nachlassen. Seine äußeren Schichten werden in den Weltraum geschleudert und hinterlassen einen dichten Weißen Zwerg , der halb so groß ist wie die ursprüngliche Masse der Sonne, aber nur so groß wie die Erde. Die ausgestoßenen äußeren Schichten werden einen sogenannten planetarischen Nebel bilden und einen Teil des Materials, aus dem die Sonne geformt wurde – aber jetzt mit schwereren Elementen wie Kohlenstoff angereichert – in das interstellare Medium zurückführen.

Struktur und Zusammensetzung

Das Wort Solar bedeutet "der Sonne zugehörig", was vom lateinischen Wort sol abgeleitet ist , was Sonne bedeutet. Die Sonne ist das dominante gravitative Mitglied des Sonnensystems, und ihr Planetensystem wird in einem relativ stabilen, sich langsam entwickelnden Zustand gehalten, indem es isolierten, gravitativ gebundenen Umlaufbahnen um die Sonne folgt.

Umlaufbahnen

Animationen der umkreisenden inneren und äußeren Planeten des Sonnensystems ; Die letztere Animation ist 100-mal schneller als die erstere. Jupiter ist dreimal so weit von der Sonne entfernt wie der Mars.

Die Planeten und andere große Objekte in der Umlaufbahn um die Sonne liegen nahe der Ebene der Erdumlaufbahn, die als Ekliptik bekannt ist. Kleinere Eisobjekte wie Kometen kreisen häufig in deutlich größeren Winkeln zu dieser Ebene. Die meisten Planeten im Sonnensystem haben eigene Sekundärsysteme, die von natürlichen Satelliten, den Monden, umkreist werden. Viele der größten natürlichen Satelliten befinden sich in synchroner Rotation , wobei ein Gesicht permanent ihrem Elternteil zugewandt ist. Die vier Riesenplaneten haben Planetenringe, dünne Bänder aus winzigen Teilchen, die sie gemeinsam umkreisen.

Als Ergebnis der Entstehung des Sonnensystems umkreisen Planeten und die meisten anderen Objekte die Sonne in der gleichen Richtung, in der sich die Sonne dreht. Das heißt, gegen den Uhrzeigersinn, wenn man von oben auf den Nordpol der Erde blickt. Es gibt Ausnahmen wie den Halleyschen Kometen . Die meisten größeren Monde umkreisen ihre Planeten in prograder Richtung, passend zur Planetenrotation; Neptuns Mond Triton ist der größte, der in umgekehrter, rückläufiger Weise umkreist. Die meisten größeren Objekte drehen sich in prograder Richtung relativ zu ihrer Umlaufbahn um ihre eigene Achse, obwohl die Rotation der Venus rückläufig ist.

In guter erster Näherung beschreiben Keplers Gesetze der Planetenbewegung die Bahnen von Objekten um die Sonne. Diese Gesetze schreiben vor, dass sich jedes Objekt mit der Sonne in einem Brennpunkt entlang einer Ellipse bewegt , was dazu führt, dass der Abstand des Körpers von der Sonne im Laufe seines Jahres variiert. Die nächste Annäherung eines Körpers an die Sonne wird als Perihel bezeichnet, während der von der Sonne am weitesten entfernte Punkt als Aphel bezeichnet wird . Die Umlaufbahnen der Planeten sind nahezu kreisförmig, aber viele Kometen, Asteroiden und Kuipergürtelobjekte folgen stark elliptischen Umlaufbahnen. Keplers Gesetze berücksichtigen nur den Einfluss der Schwerkraft der Sonne auf einen umlaufenden Körper, nicht die Anziehungskraft verschiedener Körper aufeinander. Auf menschlicher Zeitskala können diese zusätzlichen Störungen mit numerischen Modellen erklärt werden, aber das Planetensystem kann sich über Milliarden von Jahren chaotisch verändern.

Der Drehimpuls des Sonnensystems ist ein Maß für die Gesamtmenge an Bahn- und Rotationsimpuls, die alle seine beweglichen Komponenten besitzen. Obwohl die Sonne das System massenmäßig dominiert, trägt sie nur zu etwa 2 % zum Drehimpuls bei. Die von Jupiter dominierten Planeten machen aufgrund der Kombination aus Masse, Umlaufbahn und Entfernung von der Sonne den größten Teil des restlichen Drehimpulses aus, wobei Kometen einen möglicherweise erheblichen Beitrag leisten.

Komposition

Die Gesamtstruktur der kartierten Regionen des Sonnensystems besteht aus der Sonne, vier kleineren inneren Planeten, die von einem Gürtel aus hauptsächlich felsigen Asteroiden umgeben sind, und vier riesigen Planeten, die von einem Kuipergürtel aus hauptsächlich eisigen Objekten umgeben sind. Astronomen unterteilen diese Struktur manchmal informell in separate Regionen. Das innere Sonnensystem umfasst die vier terrestrischen Planeten und den Asteroidengürtel. Das äußere Sonnensystem liegt jenseits der Asteroiden, einschließlich der vier Riesenplaneten. Seit der Entdeckung des Kuipergürtels gelten die äußersten Teile des Sonnensystems als eigenständige Region, die aus den Objekten jenseits von Neptun besteht.

Die Hauptkomponente des Sonnensystems ist die Sonne, ein massearmer Stern , der 99,86 % der bekannten Masse des Systems enthält und es gravitativ dominiert. Die vier größten umlaufenden Körper der Sonne, die Riesenplaneten, machen 99 % der verbleibenden Masse aus, wobei Jupiter und Saturn zusammen mehr als 90 % ausmachen. Die übrigen Objekte des Sonnensystems (einschließlich der vier terrestrischen Planeten, der Zwergplaneten, Monde, Asteroiden und Kometen) machen zusammen weniger als 0,002 % der Gesamtmasse des Sonnensystems aus.

Die Sonne besteht zu etwa 98 % aus Wasserstoff und Helium, ebenso wie Jupiter und Saturn. Im Sonnensystem existiert ein Zusammensetzungsgradient, der durch Hitze und Lichtdruck der frühen Sonne erzeugt wird; Die Objekte, die näher an der Sonne liegen und stärker von Hitze und Lichtdruck betroffen sind, bestehen aus Elementen mit hohen Schmelzpunkten. Objekte, die weiter von der Sonne entfernt sind, bestehen größtenteils aus Materialien mit niedrigeren Schmelzpunkten. Die Grenze im Sonnensystem, jenseits derer diese flüchtigen Substanzen verschmelzen könnten, ist als Frostgrenze bekannt und liegt etwa fünfmal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde.

Die Objekte des inneren Sonnensystems bestehen größtenteils aus Gesteinsmaterialien wie Silikaten , Eisen oder Nickel. Jupiter und Saturn bestehen hauptsächlich aus Gasen mit extrem niedrigen Schmelzpunkten und hohem Dampfdruck , wie Wasserstoff, Helium und Neon . Eis hat wie Wasser, Methan, Ammoniak, Schwefelwasserstoff und Kohlendioxid Schmelzpunkte von bis zu einigen hundert Kelvin. Sie können als Eis, Flüssigkeiten oder Gase an verschiedenen Orten im Sonnensystem gefunden werden. Eisige Substanzen umfassen die Mehrzahl der Trabanten der Riesenplaneten, sowie die meisten von Uranus und Neptun (die sogenannten „ Eisriesen “) und die zahlreichen kleinen Objekte, die außerhalb der Umlaufbahn von Neptun liegen. Zusammen werden Gase und Eis als flüchtige Stoffe bezeichnet .

Entfernungen und Maßstäbe

Maßstabsgetreue Größe der Sonne, Planeten, Zwergplaneten und Monde, beschriftet. Entfernung von Objekten ist nicht maßstabsgetreu
Maßstabsgetreues Diagramm der Entfernung zwischen Planeten, wobei der weiße Balken Umlaufbahnvariationen anzeigt. Die tatsächliche Größe der Planeten ist nicht maßstabsgetreu.

Die astronomische Einheit [AU] (150.000.000 km; 93.000.000 mi) wäre die Entfernung von der Erde zur Sonne, wenn die Umlaufbahn des Planeten perfekt kreisförmig wäre. Zum Vergleich: Der Radius der Sonne beträgt 0,0047 AE (700.000 km; 400.000 mi). Somit nimmt die Sonne 0,00001 % (10 −5  %) des Volumens einer Kugel mit einem Radius in der Größe der Erdumlaufbahn ein, während das Volumen der Erde ungefähr ein Millionstel (10 −6 ) des Volumens der Sonne beträgt. Jupiter, der größte Planet, ist 5,2 Astronomische Einheiten (780.000.000 km; 480.000.000 Meilen) von der Sonne entfernt und hat einen Radius von 71.000 km (0,00047 AE; 44.000 Meilen), während der am weitesten entfernte Planet, Neptun, 30 AE (4,5 × 10 9  km; 2,8 × 10 9  mi) von der Sonne entfernt.

Mit wenigen Ausnahmen gilt: Je weiter ein Planet oder Gürtel von der Sonne entfernt ist, desto größer ist der Abstand zwischen seiner Umlaufbahn und der Umlaufbahn des nächstnäheren Objekts zur Sonne. Zum Beispiel ist Venus ungefähr 0,33 AE weiter von der Sonne entfernt als Merkur, während Saturn 4,3 AE von Jupiter entfernt ist und Neptun 10,5 AE von Uranus entfernt liegt. Es wurden Versuche unternommen, eine Beziehung zwischen diesen Bahnabständen zu bestimmen, wie das Titius-Bode-Gesetz und das auf den platonischen Körpern basierende Modell von Johannes Kepler , aber laufende Entdeckungen haben diese Hypothesen entkräftet.

Einige Modelle des Sonnensystems versuchen, die relativen Maßstäbe des Sonnensystems nach menschlichen Maßstäben zu vermitteln. Einige sind klein (und können mechanisch sein – Orreries genannt ) – während sich andere über Städte oder regionale Gebiete erstrecken. Das größte Modell dieser Art, das Sweden Solar System , verwendet die 110 Meter (361 Fuß) große Avicii-Arena in Stockholm als Ersatz für die Sonne, und nach der Skala ist Jupiter eine 7,5 Meter (25 Fuß) große Kugel in Stockholm Arlanda Flughafen , 40 km (25 Meilen) entfernt, während das am weitesten entfernte aktuelle Objekt, Sedna , eine 10 cm (4 Zoll) große Kugel in Luleå ist, 912 km (567 Meilen) entfernt.

Wenn der Sonne-Neptun-Abstand auf 100 Meter (330 Fuß) skaliert wird, dann hätte die Sonne einen Durchmesser von etwa 3 cm (1,2 Zoll) (ungefähr zwei Drittel des Durchmessers eines Golfballs), die Riesenplaneten wären alle kleiner als etwa 3 mm (0,12 Zoll), und der Durchmesser der Erde zusammen mit dem der anderen terrestrischen Planeten wäre in dieser Größenordnung kleiner als ein Floh (0,3 mm oder 0,012 Zoll).

Sonne

Die Sonne in echter weißer Farbe

Die Sonne ist der Stern des Sonnensystems und bei weitem seine massereichste Komponente. Seine große Masse (332.900 Erdmassen), die 99,86 % der gesamten Masse im Sonnensystem ausmacht, erzeugt in seinem Kern Temperaturen und Dichten, die hoch genug sind, um die Kernfusion von Wasserstoff zu Helium aufrechtzuerhalten. Dabei wird eine enorme Menge an Energie freigesetzt , die größtenteils als elektromagnetische Strahlung mit einem Höhepunkt im sichtbaren Licht in den Weltraum abgestrahlt wird .

Da die Sonne in ihrem Kern Wasserstoff zu Helium verschmilzt , ist sie ein Hauptreihenstern. Genauer gesagt handelt es sich um einen Hauptreihenstern vom Typ G2 , wobei sich die Typenbezeichnung auf seine effektive Temperatur bezieht . Heißere Hauptreihensterne sind leuchtender. Die Temperatur der Sonne liegt zwischen der der heißesten Sterne und der der kältesten Sterne. Sterne, die heller und heißer als die Sonne sind, sind selten, während wesentlich dunklere und kühlere Sterne, die als Rote Zwerge bekannt sind, etwa 75 % der Sterne in der Milchstraße ausmachen.

Die Sonne ist eine Bevölkerung, die ich sterne ; er hat eine höhere Häufigkeit an Elementen, die schwerer sind als Wasserstoff und Helium (im astronomischen Sprachgebrauch „ Metalle “) als die älteren Sterne der Population II. Elemente, die schwerer als Wasserstoff und Helium sind, wurden in den Kernen alter und explodierender Sterne gebildet, sodass die erste Generation von Sternen sterben musste, bevor das Universum mit diesen Atomen angereichert werden konnte. Die ältesten Sterne enthalten wenige Metalle, während später geborene Sterne mehr haben. Es wird angenommen, dass diese höhere Metallizität entscheidend für die Entwicklung eines Planetensystems durch die Sonne war, da sich die Planeten aus der Akkretion von "Metallen" bilden.

Umwelt und Bewohnbarkeit

Das Zodiakallicht , verursacht durch interplanetaren Staub

Außerhalb des Hauptteils der Sonnenatmosphäre erstreckt sich die Heliosphäre und dominiert das Sonnenplanetensystem . Der überwiegende Teil der Heliosphäre wird von einem nahezu Vakuum eingenommen , das als interplanetares Medium bekannt ist . Zusammen mit Licht strahlt die Sonne einen kontinuierlichen Strom geladener Teilchen (ein Plasma ) aus, der als Sonnenwind bezeichnet wird . Dieser Partikelstrom breitet sich mit Geschwindigkeiten von 900.000 Kilometern pro Stunde (560.000 mph) bis 2.880.000 Kilometern pro Stunde (1.790.000 mph) nach außen aus und erzeugt eine schwache Atmosphäre, die das interplanetare Medium bis zu mindestens 100 AE (15 Milliarden km; 9,3 Milliarden Meilen) durchdringt ) (siehe § Heliosphäre ) . Aktivitäten auf der Sonnenoberfläche, wie Sonneneruptionen und koronale Massenauswürfe , stören die Heliosphäre, erzeugen Weltraumwetter und verursachen geomagnetische Stürme . Die größte Struktur innerhalb der Heliosphäre ist die heliosphärische Stromschicht , eine spiralförmige Form, die durch die Wirkung des rotierenden Magnetfelds der Sonne auf das interplanetare Medium entsteht.

Das Magnetfeld der Erde verhindert , dass ihre Atmosphäre vom Sonnenwind abgetragen wird. Venus und Mars haben keine Magnetfelder, und infolgedessen bewirkt der Sonnenwind, dass ihre Atmosphären allmählich in den Weltraum abfließen. Koronale Massenauswürfe und ähnliche Ereignisse blasen ein Magnetfeld und riesige Mengen an Material von der Oberfläche der Sonne. Die Wechselwirkung dieses Magnetfelds und Materials mit dem Magnetfeld der Erde leitet geladene Teilchen in die obere Atmosphäre der Erde, wo ihre Wechselwirkungen Polarlichter erzeugen , die in der Nähe der Magnetpole zu sehen sind .

Die Magnetfelder der Heliosphäre und der Planeten (für die Planeten, auf denen sie vorhanden sind) schirmen das Sonnensystem teilweise vor hochenergetischen interstellaren Teilchen ab, die als kosmische Strahlung bezeichnet werden . Die Dichte der kosmischen Strahlung im interstellaren Medium und die Stärke des Magnetfelds der Sonne ändern sich auf sehr langen Zeitskalen, sodass das Ausmaß der Durchdringung der kosmischen Strahlung im Sonnensystem variiert, obwohl nicht bekannt ist, wie stark es ist.

Das interplanetare Medium beherbergt mindestens zwei scheibenartige Regionen aus kosmischem Staub . Die erste, die Zodiakalstaubwolke , liegt im inneren Sonnensystem und verursacht das Zodiakallicht . Es könnte durch Kollisionen innerhalb des Asteroidengürtels entstanden sein, die durch Gravitationswechselwirkungen mit den Planeten verursacht wurden; Ein neuerer vorgeschlagener Ursprung ist der Planet Mars. Die zweite Staubwolke erstreckt sich von etwa 10 AE (1,5 Milliarden km; 930 Millionen Meilen) bis etwa 40 AU (6,0 Milliarden km; 3,7 Milliarden Meilen) und wurde wahrscheinlich durch Kollisionen innerhalb des Kuipergürtels erzeugt.

Die Zone der Stabilität des Sonnensystems befindet sich im Inneren Sonnensystem. Neben den Sonnenbedingungen für die Bewohnbarkeit auf Objekten des Sonnensystems wie der Erde könnte die Bewohnbarkeit möglicherweise in unterirdischen Ozeanen verschiedener Monde des äußeren Sonnensystems liegen.

Inneres Sonnensystem

Überblick über das Innere Sonnensystem bis zum Jupitersystem

Das innere Sonnensystem ist die Region, die die terrestrischen Planeten und den Asteroidengürtel umfasst . Die hauptsächlich aus Silikaten und Metallen bestehenden Objekte des inneren Sonnensystems sind der Sonne relativ nahe; der Radius dieser gesamten Region ist kleiner als der Abstand zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Saturn. Diese Region liegt auch innerhalb der Frostgrenze , die etwas weniger als 5 AE (750 Millionen km; 460 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt ist.

Innere Planeten

Die vier terrestrischen Planeten Merkur , Venus , Erde und Mars .

Die vier terrestrischen oder inneren Planeten haben dichte, felsige Zusammensetzungen, wenige oder keine Monde und keine Ringsysteme . Sie bestehen größtenteils aus feuerfesten Mineralien wie den Silikaten – die ihre Krusten und Mäntel bilden – und Metallen wie Eisen und Nickel, die ihre Kerne bilden . Drei der vier inneren Planeten (Venus, Erde und Mars) haben Atmosphären , die stark genug sind, um Wetter zu erzeugen; alle haben Einschlagskrater und tektonische Oberflächenmerkmale wie Rift Valleys und Vulkane. Der Begriff „ innerer Planet “ sollte nicht mit „ unterer Planet “ verwechselt werden , der diejenigen Planeten bezeichnet, die der Sonne näher sind als die Erde (dh Merkur und Venus).

Quecksilber

Merkur (0,4 AE (60 Millionen km; 37 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt) ist der sonnennächste Planet. Merkur, der kleinste Planet im Sonnensystem (0,055  M Erde ), hat keine natürlichen Satelliten. Die vorherrschenden geologischen Merkmale sind Einschlagskrater oder Becken mit Auswurfdecken, die Überreste früher vulkanischer Aktivität, einschließlich Magmaflüsse, und gelappte Grate oder Rupes , die wahrscheinlich durch eine Kontraktionsperiode früh in der Geschichte des Planeten entstanden sind. Die sehr dünne Atmosphäre des Merkur besteht aus Sonnenwindpartikeln, die vom Magnetfeld des Merkur eingefangen werden, sowie aus Atomen, die vom Sonnenwind von seiner Oberfläche gesprengt werden. Sein relativ großer Eisenkern und sein dünner Mantel sind noch nicht ausreichend erklärt. Hypothesen beinhalten, dass seine äußeren Schichten durch einen riesigen Einschlag abgerissen wurden oder dass er durch die Energie der jungen Sonne daran gehindert wurde, sich vollständig zu vermehren.

Es wurde nach „ Vulcanoiden “, Asteroiden in stabilen Umlaufbahnen zwischen Merkur und Sonne, gesucht, aber keine gefunden.

Venus

Die Venus (0,7 AE (100 Millionen km; 65 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt) hat eine ähnliche Größe wie die Erde (0,815  M Erde ) und hat wie die Erde einen dicken Silikatmantel um einen Eisenkern, eine beträchtliche Atmosphäre und Beweise dafür interne geologische Aktivität. Es ist viel trockener als die Erde und seine Atmosphäre ist neunzigmal so dicht. Die Venus hat keine natürlichen Trabanten. Es ist der heißeste Planet mit Oberflächentemperaturen über 400 ° C (752 ° F), hauptsächlich aufgrund der Menge an Treibhausgasen in der Atmosphäre. Der Planet hat kein Magnetfeld, das die Erschöpfung seiner wesentlichen Atmosphäre verhindern würde, was darauf hindeutet, dass seine Atmosphäre durch Vulkanausbrüche wieder aufgefüllt wird. Eine relativ junge Planetenoberfläche weist umfangreiche Hinweise auf vulkanische Aktivität auf, ist jedoch frei von Plattentektonik . Es kann auf einer Zeitskala von 700 Millionen Jahren wieder auftauchen.

Erde

Die Erde (1 AE (150 Millionen km; 93 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt) ist der größte und dichteste der inneren Planeten, der einzige, von dem bekannt ist, dass er derzeit geologische Aktivität aufweist, und der einzige Ort, an dem Leben bekannt ist. Seine flüssige Hydrosphäre ist einzigartig unter den terrestrischen Planeten und es ist der einzige Planet, auf dem Plattentektonik beobachtet wurde. Die Atmosphäre der Erde unterscheidet sich radikal von denen der anderen Planeten, da sie durch das Vorhandensein von Leben so verändert wurde, dass sie 21 % freien Sauerstoff enthält . Die planetare Magnetosphäre schirmt die Oberfläche vor Sonnen- und kosmischer Strahlung ab, begrenzt atmosphärisches Strippen und erhält die Bewohnbarkeit. Es hat einen natürlichen Satelliten, den Mond , den einzigen großen Satelliten eines terrestrischen Planeten im Sonnensystem.

Mars

Der Mars (1,5 AE (220 Millionen km; 140 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt) ist kleiner als die Erde und die Venus (0,107  M Erde ). Es hat eine Atmosphäre hauptsächlich aus Kohlendioxid mit einem Oberflächendruck von 6,1 Millibar (0,088 psi; 0,18 inHg); etwa 0,6 % der Erde, aber ausreichend, um Wetterphänomene zu unterstützen. Seine mit Vulkanen wie Olympus Mons und Rift Valleys wie Valles Marineris übersäte Oberfläche weist geologische Aktivitäten auf, die möglicherweise bis vor 2 Millionen Jahren anhielten. Seine rote Farbe kommt von Eisenoxid (Rost) in seinem Boden. Der Mars hat zwei winzige natürliche Satelliten ( Deimos und Phobos ), von denen angenommen wird, dass sie entweder eingefangene Asteroiden oder ausgestoßene Trümmer eines massiven Einschlags zu Beginn der Marsgeschichte waren.

Asteroidengürtel

Lineare Karte des inneren Sonnensystems, die viele Asteroidenpopulationen zeigt

Asteroiden, mit Ausnahme des größten, Ceres, werden als kleine Körper des Sonnensystems klassifiziert und bestehen hauptsächlich aus feuerfesten Gesteins- und Metallmineralien mit etwas Eis. Ihre Größe reicht von wenigen Metern bis zu Hunderten von Kilometern. Asteroiden, die kleiner als ein Meter sind, werden normalerweise als Meteoroiden und Mikrometeoroiden (korngroß) bezeichnet, wobei die genaue Aufteilung zwischen den beiden Kategorien im Laufe der Jahre diskutiert wurde. Ab 2017 bezeichnet die IAU Asteroiden mit einem Durchmesser zwischen etwa 30 Mikrometer und 1 Meter als Mikrometeroide und bezeichnet kleinere Partikel als „Staub“.

Der Asteroidengürtel nimmt die Umlaufbahn zwischen Mars und Jupiter ein, zwischen 2,3 und 3,3 AE (340 und 490 Millionen km; 210 und 310 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt. Es wird angenommen, dass es sich um Überreste der Formation des Sonnensystems handelt, die aufgrund der gravitativen Interferenz von Jupiter nicht zusammengewachsen sind. Der Asteroidengürtel enthält Zehntausende, möglicherweise Millionen von Objekten mit einem Durchmesser von über einem Kilometer. Trotzdem wird die Gesamtmasse des Asteroidengürtels wahrscheinlich nicht mehr als ein Tausendstel der Erde betragen. Der Asteroidengürtel ist sehr dünn besiedelt; Raumfahrzeuge passieren routinemäßig ohne Zwischenfälle.

Ceres

Ceres (2,77 AE (414 Millionen km; 257 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt) ist der größte Asteroid, ein Protoplanet und ein Zwergplanet. Es hat einen Durchmesser von etwas weniger als 1.000 km (620 Meilen) und eine Masse, die groß genug ist, um es durch seine eigene Schwerkraft in eine Kugelform zu ziehen. Ceres galt bei seiner Entdeckung im Jahr 1801 als Planet, aber als weitere Beobachtungen weitere Asteroiden enthüllten, wurde es üblich, ihn eher als einen der kleineren als als einen großen Planeten zu betrachten. Er wurde dann 2006 erneut als Zwergplanet eingestuft, als die IAU-Definition des Planeten festgelegt wurde.

Pallas und Vesta

Pallas (2,77 AE von der Sonne entfernt) und Vesta (2,36 AE von der Sonne entfernt) sind nach Ceres die größten Asteroiden im Asteroidengürtel. Sie sind die anderen beiden Protoplaneten, die mehr oder weniger intakt überleben. Mit einem Durchmesser von etwa 520 km (320 Meilen) waren sie groß genug, um in der Vergangenheit eine Planetengeologie entwickelt zu haben, aber beide haben große Einschläge erlitten und wurden nicht mehr rund. Fragmente von Einschlägen auf diese beiden Körper überleben anderswo im Asteroidengürtel, wie die Familie Pallas und die Familie Vesta . Beide wurden bei ihren Entdeckungen im Jahr 1802 bzw. 1807 als Planeten betrachtet und dann, wie Ceres, mit der Entdeckung weiterer Asteroiden allgemein als Kleinplaneten angesehen. Einige Autoren haben heute begonnen, Pallas und Vesta wieder als Planeten zu betrachten, zusammen mit Ceres, unter geophysikalischen Definitionen des Begriffs.

Asteroidengruppen

Asteroiden im Asteroidengürtel werden basierend auf ihren Orbitaleigenschaften in Asteroidengruppen und -familien eingeteilt. Kirkwood-Lücken sind scharfe Einbrüche in der Verteilung von Asteroidenbahnen, die Bahnresonanzen mit Jupiter entsprechen. Asteroidenmonde sind Asteroiden, die größere Asteroiden umkreisen. Sie sind nicht so deutlich voneinander abgegrenzt wie Planetenmonde, manchmal fast so groß wie ihre Partner (z. B. der von 90 Antiope ). Der Asteroidengürtel umfasst Hauptgürtelkometen , die möglicherweise die Wasserquelle der Erde waren.

Jupiter-Trojaner befinden sich entweder in Jupiters L 4- oder L 5 - Punkten (gravitationsstabile Regionen, die einem Planeten in seiner Umlaufbahn voraus- und nacheilen); der Begriff Trojaner wird auch für kleine Körper in jedem anderen planetarischen oder Satelliten -Lagrange-Punkt verwendet . Hilda-Asteroiden befinden sich in einer 2:3-Resonanz mit Jupiter; Das heißt, sie umrunden die Sonne dreimal für alle zwei Jupiterumläufe. Das innere Sonnensystem enthält erdnahe Asteroiden , von denen viele die Umlaufbahnen der inneren Planeten kreuzen. Einige von ihnen sind potenziell gefährliche Objekte .

Äußeres Sonnensystem

Diagramm von Objekten rund um den Kuipergürtel und andere Asteroidenpopulationen, J, S, U und N bezeichnen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun

Die äußere Region des Sonnensystems ist die Heimat der Riesenplaneten und ihrer großen Monde. Auch die Zentauren und viele kurzperiodische Kometen kreisen in dieser Region. Aufgrund ihrer größeren Entfernung von der Sonne enthalten die festen Objekte im äußeren Sonnensystem einen höheren Anteil an flüchtigen Stoffen wie Wasser, Ammoniak und Methan als die des inneren Sonnensystems, da die niedrigeren Temperaturen es diesen Verbindungen ermöglichen, fest zu bleiben.

Äußere Planeten

Die äußeren Planeten Jupiter , Saturn , Uranus und Neptun im Vergleich zu den inneren Planeten Erde, Venus, Mars und Merkur rechts unten

Die vier äußeren Planeten, auch Riesenplaneten oder Jupiterplaneten genannt, machen zusammen 99 % der Masse aus, von der bekannt ist, dass sie die Sonne umkreist. Jupiter und Saturn sind zusammen mehr als 400-mal so schwer wie die Erde und bestehen überwiegend aus den Gasen Wasserstoff und Helium, daher ihre Bezeichnung als Gasriesen . Uranus und Neptun sind weitaus weniger massiv – jeweils weniger als 20 Erdmassen ( M Erde ) – und bestehen hauptsächlich aus Eis. Aus diesen Gründen schlagen einige Astronomen vor, dass sie in ihre eigene Kategorie, Eisriesen , gehören . Alle vier Riesenplaneten haben Ringe, obwohl nur das Ringsystem des Saturn von der Erde aus leicht zu beobachten ist. Der Begriff überlegener Planet bezeichnet Planeten außerhalb der Erdumlaufbahn und umfasst somit sowohl die äußeren Planeten als auch den Mars.

Die Ring-Mond-Systeme von Jupiter, Saturn und Uranus sind wie Miniaturversionen des Sonnensystems; die von Neptun unterscheidet sich erheblich, da sie durch die Einnahme seines größten Mondes Triton gestört wurde.

Jupiter

Jupiter (5,2 AE (780 Millionen km; 480 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt) hat bei 318  M Erde die 2,5-fache Masse aller anderen Planeten zusammen. Es besteht größtenteils aus Wasserstoff und Helium . Jupiters starke innere Hitze erzeugt semi-permanente Merkmale in seiner Atmosphäre, wie Wolkenbänder und den Großen Roten Fleck . Der Planet besitzt eine 4,2–Magnetosphäre mit einer Stärke von 14  Gauss , die sich über 22–29 Millionen km erstreckt und damit in gewisser Hinsicht das größte Objekt im Sonnensystem ist. Jupiter hat 80 bekannte Satelliten . Die vier größten, Ganymed , Callisto , Io und Europa , werden Galileische Monde genannt : Sie zeigen Ähnlichkeiten mit den terrestrischen Planeten, wie Vulkanismus und innere Erwärmung. Ganymed, der größte Satellit im Sonnensystem, ist größer als Merkur; Callisto ist fast so groß.

Saturn

Saturn (9,5 AE (1,42 Milliarden km; 880 Millionen Meilen) von der Sonne entfernt), der sich durch sein ausgedehntes Ringsystem auszeichnet , hat mehrere Ähnlichkeiten mit Jupiter, wie z. B. seine atmosphärische Zusammensetzung und Magnetosphäre . Obwohl Saturn 60 % des Volumens von Jupiter hat, ist er mit 95 M Erde weniger als ein Drittel so massiv  . Saturn ist der einzige Planet des Sonnensystems, der weniger dicht ist als Wasser. Die Ringe des Saturn bestehen aus kleinen Eis- und Gesteinspartikeln. Saturn hat 83 bestätigte Satelliten , die größtenteils aus Eis bestehen. Zwei davon, Titan und Enceladus , zeigen Anzeichen geologischer Aktivität; sie, sowie fünf andere Saturnmonde ( Iapetus , Rhea , Dione , Tethys und Mimas ), sind groß genug, um rund zu sein. Titan, der zweitgrößte Mond im Sonnensystem, ist größer als Merkur und der einzige Satellit im Sonnensystem, der eine nennenswerte Atmosphäre besitzt.

Uranus

Uranus (19,2 AE (2,87 Milliarden km; 1,78 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt) hat mit 14  M Erde die geringste Masse der äußeren Planeten. Einzigartig unter den Planeten umkreist er die Sonne auf der Seite; seine axiale Neigung beträgt mehr als neunzig Grad zur Ekliptik. Dies gibt dem Planeten extreme saisonale Schwankungen, da jeder Pol auf die Sonne zu und dann von ihr weg zeigt. Er hat einen viel kälteren Kern als die anderen Riesenplaneten und strahlt nur sehr wenig Wärme ins All ab. Infolgedessen hat es die kälteste Planetenatmosphäre im Sonnensystem. Uranus hat 27 bekannte Satelliten , die größten sind Titania , Oberon , Umbriel , Ariel und Miranda . Wie die anderen Riesenplaneten besitzt er ein Ringsystem und eine Magnetosphäre.

Neptun

Neptun (30,1 AE (4,50 Milliarden km; 2,80 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt), ist zwar etwas kleiner als Uranus, aber massereicher (17  M Erde ) und daher dichter . Er strahlt mehr innere Wärme ab als Uranus, aber nicht so viel wie Jupiter oder Saturn. Neptun hat 14 bekannte Satelliten . Der größte, Triton , ist geologisch aktiv, mit Geysiren aus flüssigem Stickstoff . Triton ist der einzige große Satellit mit einer rückläufigen Umlaufbahn , was darauf hindeutet, dass er sich nicht mit Neptun gebildet hat, sondern wahrscheinlich vom Kuipergürtel eingefangen wurde. Neptun wird auf seiner Umlaufbahn von mehreren kleineren Planeten begleitet , die als Neptun-Trojaner bezeichnet werden und die den Planeten entweder um etwa ein Sechstel des Weges um die Sonne führen oder ihm nachlaufen, Positionen, die als Lagrange-Punkte bekannt sind .

Zentauren

Die Zentauren sind eisige kometenähnliche Körper, deren Umlaufbahnen große Halbachsen haben, die größer sind als die von Jupiter (5,5 AE (820 Millionen km; 510 Millionen Meilen)) und kleiner als die von Neptun (30 AE (4,5 Milliarden km; 2,8 Milliarden Meilen)). Der größte bekannte Zentaur, 10199 Chariklo , hat einen Durchmesser von etwa 250 km (160 mi). Der erste entdeckte Zentaur, 2060 Chiron , wurde ebenfalls als Komet (95P) klassifiziert, da er genau wie Kometen in Koma gerät, wenn er sich der Sonne nähert.

Kometen

Komet Hale-Bopp , gesehen im Jahr 1997

Kometen sind kleine Körper im Sonnensystem, die typischerweise nur wenige Kilometer groß sind und größtenteils aus flüchtigem Eis bestehen. Sie haben stark exzentrische Umlaufbahnen, im Allgemeinen ein Perihel innerhalb der Umlaufbahnen der inneren Planeten und ein Aphel weit hinter Pluto. Wenn ein Komet in das innere Sonnensystem eintritt, bewirkt seine Nähe zur Sonne, dass seine eisige Oberfläche sublimiert und ionisiert , wodurch ein Koma entsteht : ein langer Schweif aus Gas und Staub, der oft mit bloßem Auge sichtbar ist.

Kurzperiodische Kometen haben Umlaufbahnen von weniger als zweihundert Jahren. Langperiodische Kometen haben Umlaufbahnen von Tausenden von Jahren. Es wird angenommen, dass kurzperiodische Kometen aus dem Kuipergürtel stammen, während langperiodische Kometen wie Hale-Bopp vermutlich aus der Oortschen Wolke stammen. Viele Kometengruppen, wie die Kreutz Sungrazer , entstanden aus der Trennung eines einzelnen Elternteils. Einige Kometen mit hyperbolischen Umlaufbahnen können ihren Ursprung außerhalb des Sonnensystems haben, aber ihre genauen Umlaufbahnen zu bestimmen ist schwierig. Alte Kometen, deren flüchtige Bestandteile größtenteils durch die Sonnenerwärmung ausgetrieben wurden, werden oft als Asteroiden kategorisiert.

Transneptunische Region

Verbreitung und Größe transneptunischer Objekte
Größenvergleich einiger großer TNOs mit der Erde: Pluto und seine Monde , Eris , Makemake , Haumea , Sedna , Gonggong , Quaoar , Orcus , Salacia und 2002 MS 4 .

Innerhalb der Umlaufbahn von Neptun befindet sich die Planetenregion des Sonnensystems. Jenseits der Umlaufbahn von Neptun liegt das Gebiet der „ transneptunischen Region “, mit dem ringförmigen Kuipergürtel, Heimat von Pluto und mehreren anderen Zwergplaneten, und einer überlappenden Scheibe aus verstreuten Objekten, die zur Ebene des Neptun geneigt ist Sonnensystem und reicht viel weiter hinaus als der Kuipergürtel. Die gesamte Region ist noch weitgehend unerforscht . Es scheint überwiegend aus vielen tausend kleinen Welten zu bestehen – die größte hat einen Durchmesser von nur einem Fünftel des Durchmessers der Erde und eine Masse, die viel kleiner ist als die des Mondes –, die hauptsächlich aus Gestein und Eis besteht. Diese Region wird manchmal als „dritte Zone des Sonnensystems“ bezeichnet und umfasst das innere und das äußere Sonnensystem.

Kuiper Gürtel

Der Kuipergürtel ist ein großer Trümmerring, der dem Asteroidengürtel ähnelt, aber hauptsächlich aus Objekten besteht, die hauptsächlich aus Eis bestehen. Es erstreckt sich zwischen 30 und 50 AE (4,5 und 7,5 Milliarden km; 2,8 und 4,6 Milliarden mi) von der Sonne. Es besteht hauptsächlich aus kleinen Körpern des Sonnensystems, obwohl die größten wahrscheinlich groß genug sind, um Zwergplaneten zu sein. Es wird geschätzt, dass es über 100.000 Objekte im Kuipergürtel mit einem Durchmesser von mehr als 50 km (30 Meilen) gibt, aber die Gesamtmasse des Kuipergürtels wird auf nur ein Zehntel oder sogar ein Hundertstel der Erdmasse geschätzt. Viele Objekte im Kuipergürtel haben mehrere Satelliten, und die meisten haben Umlaufbahnen, die sie außerhalb der Ebene der Ekliptik führen.

Der Kuipergürtel lässt sich grob in den „ klassischen “ Gürtel und die resonanten transneptunischen Objekte unterteilen . Letztere haben Umlaufbahnen, deren Perioden in einem einfachen Verhältnis zu der von Neptun stehen: zum Beispiel eine zweimalige Umrundung der Sonne für alle drei Male, die Neptun tut, oder einmal für alle zwei. Der klassische Gürtel besteht aus Objekten, die keine Resonanz mit Neptun haben, und erstreckt sich von ungefähr 39,4 bis 47,7 AE (5,89 bis 7,14 Milliarden km; 3,66 bis 4,43 Milliarden Meilen). Mitglieder des klassischen Kuipergürtels werden manchmal "Cubewanos" genannt, nach den ersten ihrer Art, die entdeckt wurden, ursprünglich als 1992 QB 1 bezeichnet ; Sie befinden sich immer noch in nahezu ursprünglichen Umlaufbahnen mit geringer Exzentrizität.

Pluto und Charon

Der Zwergplanet Pluto (mit einer durchschnittlichen Umlaufbahn von 39 AE (5,8 Milliarden km; 3,6 Milliarden Meilen) von der Sonne entfernt) ist das größte bekannte Objekt im Kuipergürtel. Als er 1930 entdeckt wurde, galt er als der neunte Planet; dies änderte sich 2006 mit der Verabschiedung einer formellen Definition des Planeten . Pluto hat eine relativ exzentrische Umlaufbahn, die um 17 Grad zur Ekliptikebene geneigt ist und von 29,7 AE (4,44 Milliarden km; 2,76 Milliarden Meilen) von der Sonne am Perihel (innerhalb der Umlaufbahn von Neptun) bis 49,5 AE (7,41 Milliarden km; 4,60 Milliarden Meilen) reicht ) am Aphel. Pluto hat eine 2:3-Resonanz mit Neptun, was bedeutet, dass Pluto alle drei Neptunumläufe zweimal um die Sonne kreist. Kuipergürtel-Objekte, deren Bahnen diese Resonanz teilen, werden Plutinos genannt .

Charon, der größte von Plutos Monden , wird manchmal als Teil eines binären Systems mit Pluto beschrieben, da die beiden Körper einen Schwerkraftschwerpunkt über ihrer Oberfläche umkreisen (dh sie scheinen „einander zu umkreisen“). Hinter Charon umkreisen vier viel kleinere Monde, Styx , Nix , Kerberos und Hydra , Pluto.

Andere

Neben Pluto sind sich Astronomen im Allgemeinen einig, dass mindestens vier weitere Objekte im Kuipergürtel Zwergplaneten sind, und es wurden auch weitere Körper vorgeschlagen:

  • Makemake (45,79 AE Durchschnitt von der Sonne), obwohl kleiner als Pluto, ist das größte bekannte Objekt im klassischen Kuipergürtel (d. h. ein Kuipergürtelobjekt, das sich nicht in bestätigter Resonanz mit Neptun befindet). Makemake ist nach Pluto das hellste Objekt im Kuipergürtel. Er wurde 2005 entdeckt und 2009 offiziell benannt. Seine Umlaufbahn ist mit 29° viel stärker geneigt als die von Pluto. Es hat einen bekannten Mond.
  • Haumea (durchschnittlich 43,13 AE von der Sonne entfernt) befindet sich in einer ähnlichen Umlaufbahn wie Makemake, außer dass sie sich in einer vorübergehenden 7:12-Umlaufbahnresonanz mit Neptun befindet. Wie Makemake wurde er 2005 entdeckt. Er hat zwei bekannte Monde, Hiʻiaka und Namaka , und dreht sich so schnell (einmal alle 3,9 Stunden), dass er zu einem Ellipsoid gestreckt wird .
  • Quaoar (43,69 AE im Durchschnitt von der Sonne) ist nach Makemake das zweitgrößte bekannte Objekt im klassischen Kuipergürtel. Seine Umlaufbahn ist deutlich weniger exzentrisch und geneigt als die von Makemake oder Haumea. Es hat einen bekannten Mond, Weywot .
  • Orcus (durchschnittlich 39,40 AE von der Sonne entfernt) befindet sich in derselben 2:3-Orbitalresonanz mit Neptun wie Pluto und ist nach Pluto selbst das größte derartige Objekt. Seine Exzentrizität und Neigung ähneln denen von Pluto, aber sein Perihel liegt etwa 120° von dem von Pluto entfernt. Somit ist die Phase der Umlaufbahn von Orcus der von Pluto entgegengesetzt: Orcus befindet sich am Aphel (zuletzt 2019), wenn Pluto am Perihel ist (zuletzt 1989) und umgekehrt. Aus diesem Grund wurde es Anti-Pluto genannt . Es hat einen bekannten Mond, Vanth .

Verstreute Scheibe

Das verstreute Scheibenobjekt Sedna und seine Umlaufbahn im Sonnensystem.

Die verstreute Scheibe, die den Kuipergürtel überlappt, sich aber bis in eine Entfernung von fast 500 AE erstreckt, gilt als Quelle kurzperiodischer Kometen. Es wird angenommen, dass Streuscheibenobjekte durch den Gravitationseinfluss von Neptuns früher Auswanderung in unregelmäßige Umlaufbahnen gebracht wurden . Die meisten verstreuten Scheibenobjekte (SDOs) haben Perihelien innerhalb des Kuipergürtels, aber Aphelien weit darüber hinaus (einige mehr als 150 AE von der Sonne entfernt). Die Umlaufbahnen von SDOs können auch bis zu 46,8 ° von der Ekliptikebene geneigt sein. Einige Astronomen betrachten die verstreute Scheibe lediglich als eine weitere Region des Kuipergürtels und bezeichnen verstreute Scheibenobjekte als "verstreute Kuipergürtelobjekte". Einige Astronomen klassifizieren Zentauren auch als nach innen gestreute Objekte des Kuipergürtels zusammen mit den nach außen gestreuten Bewohnern der Streuscheibe.

Eris und Gonggong

Eris (durchschnittlich 67,78 AE von der Sonne entfernt) ist das größte bekannte verstreute Scheibenobjekt und löste eine Debatte darüber aus, was einen Planeten ausmacht, da es 25 % massiver als Pluto ist und ungefähr den gleichen Durchmesser hat. Er ist der massereichste der bekannten Zwergplaneten. Es hat einen bekannten Mond, Dysnomia . Wie Pluto ist seine Umlaufbahn mit einem Perihel von 38,2 AE (ungefähr Plutos Abstand von der Sonne) und einem Aphel von 97,6 AE stark exzentrisch und in einem Winkel von 44 ° steil zur Ekliptikebene geneigt.

Gonggong (durchschnittlich 67,38 AE von der Sonne entfernt) befindet sich in einer vergleichbaren Umlaufbahn wie Eris, außer dass es sich in einer 3:10-Resonanz mit Neptun befindet. Es hat einen bekannten Mond, Xiangliu .

Am weitesten entfernte Regionen

Der Punkt, an dem das Sonnensystem endet und der interstellare Raum beginnt, ist nicht genau definiert, da seine äußeren Grenzen von zwei Kräften geformt werden, dem Sonnenwind und der Schwerkraft der Sonne. Die Grenze des Einflusses des Sonnenwindes liegt ungefähr bei viermal Plutos Entfernung von der Sonne; diese Heliopause , die äußere Begrenzung der Heliosphäre , gilt als Beginn des interstellaren Mediums . Die Sun's Hill-Sphäre , die effektive Reichweite ihrer Gravitationsdominanz, erstreckt sich vermutlich bis zu tausendmal weiter und umfasst die hypothetische Oortsche Wolke .

Rand der Heliosphäre

Künstlerische Darstellung der Heliosphäre des Sonnensystems

Die Sternwindblase der Sonne , die Heliosphäre , eine von der Sonne dominierte Region des Weltraums, hat ihre Grenze am Terminationsschock , der ungefähr 80–100 AE von der Sonne in Windrichtung des interstellaren Mediums und ungefähr 200 AE von der Sonne in Windrichtung entfernt ist . Hier kollidiert der Sonnenwind mit dem interstellaren Medium und verlangsamt sich dramatisch, verdichtet sich und wird turbulenter, wodurch eine große ovale Struktur entsteht, die als Heliosheath bekannt ist . Es wurde die Theorie aufgestellt, dass diese Struktur sehr ähnlich wie ein Kometenschweif aussieht und sich verhält, der sich auf der Luvseite um weitere 40 AE nach außen erstreckt, aber in Luvrichtung ein Vielfaches dieser Entfernung hinterlässt. Beweise der Raumsonde Cassini und Interstellar Boundary Explorer deuten darauf hin, dass sie durch die einschränkende Wirkung des interstellaren Magnetfelds in eine Blasenform gezwungen wird, aber die tatsächliche Form bleibt unbekannt.

Die äußere Grenze der Heliosphäre, die Heliopause , ist der Punkt, an dem der Sonnenwind endgültig aufhört und der Beginn des interstellaren Raums ist. Voyager 1 und Voyager 2 passierten den Terminierungsschock und traten in 94 bzw. 84 AE von der Sonne entfernt in die Helioseath ein. Voyager 1 soll die Heliopause im August 2012 überquert haben und Voyager 2 im Dezember 2018.

Die Gestalt und Form des äußeren Randes der Heliosphäre wird wahrscheinlich durch die Fluiddynamik der Wechselwirkungen mit dem interstellaren Medium sowie den im Süden vorherrschenden magnetischen Feldern der Sonne beeinflusst, z südlichen Hemisphäre. Jenseits der Heliopause, bei etwa 230 AE, liegt der Bugschock , eine Plasma-„Nachwehe“, die die Sonne auf ihrem Weg durch die Milchstraße hinterlässt .

Losgelöste Objekte

Sedna (mit einer durchschnittlichen Umlaufbahn von 520 AE von der Sonne entfernt) ist ein großes, rötliches Objekt mit einer gigantischen, stark elliptischen Umlaufbahn, die von etwa 76 AE am Perihel bis zu 940 AU am Aphel reicht und 11.400 Jahre braucht, um fertig zu werden. Mike Brown , der das Objekt 2003 entdeckte, behauptet, dass es kein Teil der Streuscheibe oder des Kuipergürtels sein kann, da sein Perihel zu weit entfernt ist, um von Neptuns Wanderung betroffen zu sein. Er und andere Astronomen betrachten es als das erste in einer völlig neuen Population, die manchmal als "entfernte losgelöste Objekte" (DDOs) bezeichnet wird und möglicherweise auch das Objekt 2000 CR 105 enthält , das ein Perihel von 45 AE, ein Aphel von 415 AE hat , und eine Umlaufzeit von 3.420 Jahren. Brown bezeichnet diese Population als "innere Oortsche Wolke", weil sie sich möglicherweise durch einen ähnlichen Prozess gebildet hat, obwohl sie viel näher an der Sonne liegt. Sedna ist sehr wahrscheinlich ein Zwergplanet, obwohl seine Form noch bestimmt werden muss. Das zweite eindeutig abgetrennte Objekt mit einem Perihel, das mit etwa 81 AE weiter entfernt ist als das von Sedna, ist 2012 VP 113 , das 2012 entdeckt wurde. Sein Aphel ist mit 458 AE nur etwa halb so groß wie das von Sedna.

Oortsche Wolke

Die Oortsche Wolke ist eine hypothetische kugelförmige Wolke aus bis zu einer Billion eisiger Objekte, von der angenommen wird, dass sie die Quelle aller langperiodischen Kometen ist und das Sonnensystem in einer Entfernung von etwa 50.000 AE (etwa 1  Lichtjahr (ly)) umgibt Sonne und möglicherweise bis zu 100.000 AU (1,87 ly). Es wird angenommen, dass es aus Kometen besteht, die durch Gravitationswechselwirkungen mit den äußeren Planeten aus dem inneren Sonnensystem ausgestoßen wurden. Oortsche Wolkenobjekte bewegen sich sehr langsam und können durch seltene Ereignisse wie Kollisionen, die Gravitationseffekte eines vorbeiziehenden Sterns oder die galaktische Flut , die von der Milchstraße ausgeübte Gezeitenkraft , gestört werden.

Grenzen

Ein Großteil des Sonnensystems ist noch unbekannt. Es wird geschätzt, dass das Gravitationsfeld der Sonne die Gravitationskräfte der umgebenden Sterne bis zu einer Entfernung von etwa zwei Lichtjahren (125.000 AE) dominiert. Niedrigere Schätzungen für den Radius der Oortschen Wolke liegen dagegen nicht weiter als 50.000 AE. Der Großteil der Masse kreist im Bereich zwischen 3.000 und 100.000 AE. Trotz Entdeckungen wie Sedna ist die Region zwischen dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke, ein Gebiet mit einem Radius von Zehntausenden von AE, immer noch praktisch nicht kartiert. Es ist schwierig, etwas über diese Region des Weltraums zu lernen, da es von Schlussfolgerungen aus den wenigen Objekten abhängt, deren Umlaufbahnen zufällig so gestört sind, dass sie näher an die Sonne herankommen, und selbst dann war es oft nur möglich, diese Objekte zu entdecken, wenn sie zufällig wurden hell genug, um als Kometen registriert zu werden. In den unerforschten Regionen des Sonnensystems könnten noch Objekte entdeckt werden. Die am weitesten bekannten Objekte, wie Comet West , haben Aphelia etwa 70.000 AE von der Sonne entfernt.

Galaktischer Kontext

Position des Sonnensystems innerhalb der Milchstraße
Diagramm der Milchstraße mit der Position des Sonnensystems, markiert durch einen gelben Pfeil und einen roten Punkt im Orion-Arm , wobei der Punkt ungefähr das große umgebende Himmelsgebiet abdeckt, das von den linearen Strukturen Radcliffe Wave und Split (ehemals Gould Belt ) dominiert wird.

Das Sonnensystem befindet sich in der Milchstraße , einer vergitterten Spiralgalaxie mit einem Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren , die mehr als 100 Milliarden Sterne enthält. Die Sonne befindet sich in einem der äußeren Spiralarme der Milchstraße, bekannt als Orion-Cygnus-Arm oder lokaler Ausläufer. Die Sonne liegt etwa 26.660 Lichtjahre vom Galaktischen Zentrum entfernt, und ihre Geschwindigkeit um das Zentrum der Milchstraße beträgt etwa 220 km/s, so dass sie alle 240 Millionen Jahre eine Umdrehung vollzieht. Diese Revolution ist als das galaktische Jahr des Sonnensystems bekannt . Die Sonnenspitze , die Richtung der Sonnenbahn durch den interstellaren Raum, liegt in der Nähe des Sternbildes Herkules in Richtung der aktuellen Position des hellen Sterns Wega . Die Ebene der Ekliptik liegt in einem Winkel von etwa 60° zur galaktischen Ebene .

Die Lage des Sonnensystems in der Milchstraße ist ein Faktor in der Evolutionsgeschichte des Lebens auf der Erde. Seine Umlaufbahn ist nahezu kreisförmig, und Umlaufbahnen in der Nähe der Sonne haben ungefähr die gleiche Geschwindigkeit wie die der Spiralarme. Daher geht die Sonne nur selten durch Arme. Da Spiralarme eine viel größere Konzentration von Supernovae , Gravitationsinstabilitäten und Strahlung beherbergen, die das Sonnensystem stören könnten, hat dies der Erde lange Stabilitätsperioden für die Entwicklung des Lebens gegeben. Die sich ändernde Position des Sonnensystems relativ zu anderen Teilen der Milchstraße könnte jedoch nach der Shiva-Hypothese oder verwandten Theorien periodische Aussterbeereignisse auf der Erde erklären , aber dies bleibt umstritten.

Das Sonnensystem liegt weit außerhalb der sternenübersäten Umgebung des galaktischen Zentrums. In der Nähe des Zentrums könnten Gravitationszüge von nahen Sternen Körper in der Oortschen Wolke stören und viele Kometen in das innere Sonnensystem schicken, was zu Kollisionen mit potenziell katastrophalen Auswirkungen auf das Leben auf der Erde führen könnte. Die intensive Strahlung des galaktischen Zentrums könnte auch die Entwicklung von komplexem Leben stören. Sternvorbeiflüge, die innerhalb von 0,8 Lichtjahren an der Sonne vorbeiziehen, treten ungefähr alle 100.000 Jahre auf. Die nächste gut bemessene Annäherung war Scholz's Star , der sich näherte52+23
−14
 kAU
der Sonne einige70+15
−10
 kya
, wahrscheinlich durch die äußere Oortsche Wolke ziehend.

Himmlische Nachbarschaft

Jenseits der Heliosphäre befindet sich das interstellare Medium, das aus verschiedenen Gaswolken besteht. Das Sonnensystem bewegt sich derzeit durch die lokale interstellare Wolke , die hier zusammen mit benachbarten Wolken und den zwei nächsten, ohne Hilfe sichtbaren Sternen gezeigt wird.

Das Sonnensystem ist von der Lokalen Interstellaren Wolke umgeben , obwohl nicht klar ist, ob es in die Lokale Interstellare Wolke eingebettet ist oder direkt außerhalb des Wolkenrandes liegt. In der Region innerhalb von 300 Lichtjahren von der Sonne existieren auch mehrere andere interstellare Wolken , die als lokale Blase bekannt sind . Das letztere Merkmal ist ein sanduhrförmiger Hohlraum oder eine Superblase im interstellaren Medium mit einem Durchmesser von etwa 300 Lichtjahren. Die Blase ist mit Hochtemperaturplasma durchtränkt, was darauf hindeutet, dass sie das Produkt mehrerer neuerer Supernovae sein könnte.

Die Lokale Blase ist eine kleine Superblase im Vergleich zu den benachbarten breiteren linearen Strukturen Radcliffe Wave und Split (ehemals Gould Belt ), von denen jede einige tausend Lichtjahre lang ist. Alle diese Strukturen sind Teil des Orion-Arms , der die meisten Sterne der Milchstraße enthält, die mit bloßem Auge sichtbar sind. Die Dichte aller Materie in der lokalen Nachbarschaft ist0,097 ± 0,013  M ·pc −3 .

Innerhalb von zehn Lichtjahren von der Sonne entfernt gibt es relativ wenige Sterne, der nächste ist das Dreifachsternsystem Alpha Centauri , das etwa 4,4 Lichtjahre entfernt ist und möglicherweise in der G-Wolke der Lokalen Blase liegt . Alpha Centauri A und B sind ein eng verbundenes Paar sonnenähnlicher Sterne , während der erdnächste Stern, der kleine rote Zwerg Proxima Centauri , das Paar in einer Entfernung von 0,2 Lichtjahren umkreist. Im Jahr 2016 wurde festgestellt, dass ein potenziell bewohnbarer Exoplanet Proxima Centauri umkreist, genannt Proxima Centauri b , der der Sonne am nächsten gelegene Exoplanet ist.

Die nächsten bekannten Fusoren zur Sonne sind die Roten Zwerge Barnard's Star (bei 5,9 Ly), Wolf 359 (7,8 Ly) und Lalande 21185 (8,3 Ly). Die nächsten Braunen Zwerge gehören zum binären System Luhman 16 (6,6 Lj), und das nächste bekannte Schurken- oder freischwebende Objekt mit planetarer Masse mit weniger als 10 Jupitermassen ist der subbraune Zwerg WISE 0855−0714 .

Gleich dahinter, bei 8,6 Lj, liegt Sirius , der hellste Stern am Nachthimmel der Erde , mit ungefähr der doppelten Sonnenmasse, der vom erdnächsten Weißen Zwerg , Sirius B, umkreist wird. Andere Sterne innerhalb von zehn Lichtjahren sind das binäre Rote-Zwerg-System Luyten 726-8 (8,7 ly) und der einsame Rote Zwerg Ross 154 (9,7 ly). Der dem Sonnensystem am nächsten gelegene sonnenähnliche Stern ist Tau Ceti mit 11,9 Lichtjahren. Sie hat etwa 80 % der Sonnenmasse, aber nur etwa die Hälfte ihrer Leuchtkraft.

Die nächste und ohne Hilfsmittel sichtbare Sterngruppe jenseits der unmittelbaren himmlischen Nachbarschaft ist die Ursa Major Moving Group in etwa 80 Lichtjahren, die sich innerhalb der Lokalen Blase befindet, wie der nächste und ohne Hilfsmittel sichtbare Sternhaufen , die Hyaden , die liegen an seinem Rand. Die nächstgelegenen Sternentstehungsgebiete sind die Corona-Australis-Molekülwolke , der Rho-Ophiuchi-Wolkenkomplex und die Taurus-Molekülwolke ; Letztere liegt direkt hinter der Local Bubble und ist Teil der Radcliffe-Welle.

Vergleich mit extrasolaren Systemen

Im Vergleich zu vielen extrasolaren Systemen zeichnet sich das Sonnensystem durch fehlende Planeten innerhalb der Merkurbahn aus. Dem bekannten Sonnensystem fehlen auch Supererden , Planeten, die zwischen ein- und zehnmal so massereich wie die Erde sind, obwohl der hypothetische Planet Neun , falls er existiert, eine Supererde jenseits des Sonnensystems sein könnte, wie wir es heute verstehen. Gelegentlich hat es nur kleine Gesteinsplaneten und große Gasriesen; anderswo sind Planeten mittlerer Größe typisch – sowohl felsig als auch gasförmig –, so dass es keine „Lücke“ zwischen der Größe der Erde und der von Neptun (mit einem 3,8-mal so großen Radius) gibt. Da viele dieser Supererden näher an ihren jeweiligen Sternen sind als Merkur an der Sonne, ist eine Hypothese entstanden, dass alle Planetensysteme mit vielen nahen Planeten beginnen und dass typischerweise eine Folge ihrer Kollisionen eine Konsolidierung der Masse in wenige bewirkt größere Planeten, aber im Falle des Sonnensystems verursachten die Kollisionen deren Zerstörung und Auswurf.

Die Umlaufbahnen der Planeten des Sonnensystems sind nahezu kreisförmig. Im Vergleich zu anderen Systemen haben sie eine geringere Orbitalexzentrizität . Obwohl versucht wird, dies teils mit einer Verzerrung der Radialgeschwindigkeits-Erfassungsmethode und teils mit langen Wechselwirkungen einer ziemlich hohen Anzahl von Planeten zu erklären, bleiben die genauen Ursachen unbestimmt.

Die Perspektive der Menschheit

Andreas Cellarius 'Illustration des kopernikanischen Systems aus der Harmonia Macrocosmica (1660)
Buzz Aldrin auf dem Mond während der Apollo-11 -Mission

Das Wissen der Menschheit über das Sonnensystem ist im Laufe der Jahrhunderte schrittweise gewachsen. Bis zum Spätmittelalter – der Renaissance – glaubten Astronomen von Europa bis Indien, dass die Erde im Zentrum des Universums stationär sei und sich kategorisch von den göttlichen oder ätherischen Objekten unterschied, die sich durch den Himmel bewegten. Obwohl der griechische Philosoph Aristarch von Samos über eine heliozentrische Neuordnung des Kosmos spekuliert hatte, war Nikolaus Kopernikus der erste bekannte Mensch, der ein mathematisch vorhersagendes heliozentrisches System entwickelt hatte . Der Heliozentrismus triumphierte nicht sofort über den Geozentrismus, aber das Werk von Kopernikus hatte seine Vorkämpfer, insbesondere Johannes Kepler . Unter Verwendung eines heliozentrischen Modells, das Copernicus verbesserte, indem es sowohl elliptische als auch kreisförmige Umlaufbahnen zuließ, und der genauen Beobachtungsdaten von Tycho Brahe , erstellte Kepler die Rudolphine-Tabellen , die genaue Berechnungen der Positionen der damals bekannten Planeten ermöglichten. Pierre Gassendi benutzte sie, um einen Merkurtransit im Jahr 1631 vorherzusagen , und Jeremiah Horrocks tat dasselbe für einen Venustransit im Jahr 1639. Dies lieferte eine starke Bestätigung des Heliozentrismus und der elliptischen Umlaufbahnen von Kepler.

Im 17. Jahrhundert machte Galileo die Verwendung des Teleskops in der Astronomie bekannt; Er und Simon Marius entdeckten unabhängig voneinander, dass Jupiter vier Satelliten im Orbit hatte. Christiaan Huygens baute auf diesen Beobachtungen auf, indem er den Saturnmond Titan und die Form der Saturnringe entdeckte . Im Jahr 1677 beobachtete Edmond Halley einen Merkurtransit über die Sonne, was ihn zu der Erkenntnis führte, dass Beobachtungen der Sonnenparallaxe eines Planeten (idealer unter Verwendung des Transits der Venus) verwendet werden könnten, um die Entfernungen zwischen Erde, Venus und Venus trigonometrisch zu bestimmen Die Sonne. Halleys Freund Isaac Newton zeigte in seiner lehrreichen Principia Mathematica von 1687, dass sich Himmelskörper nicht grundsätzlich von irdischen unterscheiden: Auf der Erde und am Himmel gelten die gleichen Gesetze der Bewegung und der Schwerkraft .

Der Begriff „Sonnensystem“ tauchte 1704 in der englischen Sprache auf, als John Locke ihn verwendete, um sich auf die Sonne, Planeten und Kometen zu beziehen. Im Jahr 1705 erkannte Halley, dass wiederholte Sichtungen eines Kometen dasselbe Objekt waren und regelmäßig alle 75–76 Jahre zurückkehrten. Dies war der erste Beweis dafür, dass irgendetwas anderes als die Planeten wiederholt die Sonne umkreisten, obwohl Seneca dies im 1. Jahrhundert über Kometen theoretisiert hatte. Sorgfältige Beobachtungen des Venustransits im Jahr 1769 ermöglichten es Astronomen, den durchschnittlichen Abstand zwischen Erde und Sonne mit 93.726.900 Meilen (150.838.800 km) zu berechnen, was nur 0,8 % über dem heutigen Wert liegt. Uranus , der seit der Antike gelegentlich beobachtet wurde, wurde 1783 als ein Planet erkannt, der Saturn umkreist. 1838 maß Friedrich Bessel erfolgreich eine Sternparallaxe , eine scheinbare Verschiebung der Position eines Sterns, die durch die Bewegung der Erde um die Sonne verursacht wurde, und lieferte der erste direkte, experimentelle Beweis für Heliozentrismus. Neptun wurde einige Jahre später, im Jahr 1846, als Planet identifiziert, dank seiner Anziehungskraft, die eine leichte, aber nachweisbare Abweichung in der Umlaufbahn von Uranus verursachte.

Im 20. Jahrhundert begannen die Menschen mit der Erforschung des Weltraums rund um das Sonnensystem, beginnend mit der Platzierung von Teleskopen im Weltraum . Seitdem sind Menschen während des Apollo-Programms auf dem Mond gelandet ; Die Mission Apollo 13 markierte mit 400.171 Kilometern (248.655 Meilen) die weiteste Entfernung eines Menschen von der Erde. Alle acht Planeten wurden von Raumsonden besucht; Die äußeren Planeten wurden zuerst von der Raumsonde Voyager besucht , von denen eine ( Voyager 1 ) das am weitesten entfernte Objekt der Menschheit und das erste im interstellaren Raum ist . Darüber hinaus haben Sonden auch Proben von Kometen und Asteroiden zurückgebracht, sind durch die Korona der Sonne geflogen und haben Vorbeiflüge an Objekten des Kuipergürtels gemacht. Sechs der Planeten (alle außer Uranus und Neptun) haben oder hatten einen eigenen Orbiter.

Siehe auch

Anmerkungen

Verweise

Externe Links

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