Unser Sonnensystem

Objekte des Sonnensystems (Auswahl)

Planeten des Sonnensystems, nach Größe geordnet, mit dem Sonnenrand zum Vergleich
Sonne
Innere Planeten	1. Merkur
	2. Venus
	Aten-Typ-Asteroiden
	3. Erde	Mond
		Erdbahnkreuzer
	Apollo-Typ-Asteroiden
	4. Mars	Phobos, Deimos
		Mars-Trojaner
	Amor-Typ-Asteroiden
Asteroiden­gürtel	Vesta, Juno, Ceres, Pallas
Äußere Planeten	5. Jupiter	Io, Europa, Ganymed,Kallisto
		Jupiter-Trojaner
	Zentauren	Hidalgo
	6. Saturn	Tethys, Dione, Rhea, Titan,Iapetus
	Zentauren	Chiron
	7. Uranus	Miranda, Ariel, Umbriel,Titania, Oberon
	Zentauren	Pholus
	8. Neptun	Triton, Nereid
		Neptun-Trojaner
Trans­nep­tu­ni­sche Objekte	Kuipergürtel	Orcus, Pluto, Ixion, Varuna,Haumea, Quaoar,Makemake, Eris
	Sedna
Oortsche Wolke

Als Sonnensystem bezeichnet man das gravitative System der Sonne. Das Sonnensystem umfasst die Sonne, die sie umkreisenden Planeten und deren natürliche Satelliten, die Zwergplaneten und andere Kleinkörper wie Kometen,Asteroiden und Meteoroiden, sowie die Gesamtheit aller Gas- und Staubteilchen, die durch die Anziehungskraft der Sonne in einer himmelsmechanisch hierarchischen Ordnung zusammengehalten werden. Dem Sonnensystem gehört auch die Erde an.

Allgemeine Struktur

Im Zentrum des Sonnensystems befindet sich die Sonne als Zentralstern. Darauf folgen die terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars, die den inneren Teil dieses Planetensystems ausmachen. Den äußeren Teil bilden die Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Weitere Begleiter der Sonne sind neben Zwergplaneten Millionen von Asteroiden (auch Planetoiden oder Kleinplaneten genannt) und Kometen, die vorwiegend in drei Kleinkörperzonen des Sonnensystems anzutreffen sind: dem Asteroidengürtel zwischen den inneren und den äußeren Planeten, demKuipergürtel jenseits der äußeren Planeten und der Oortschen Wolke ganz außen.

Innerhalb der von den einzelnen Sonnenbegleitern beherrschten Raumbereiche – ihrer Hill-Sphären – befinden sich oft kleinere Himmelskörperals umlaufende Begleiter dieser Objekte. Nach dem altbekannten Mond der Erde werden sie analog ebenfalls als Monde, aber auch als Satelliten oder Trabanten bezeichnet. Bis auf den Erdmond und den Plutomond Charon sind sie zumindest bei den Planeten und Zwergplaneten in der Regel wesentlich kleiner als ihr Hauptkörper. Mondlose Ausnahmen unter den Planeten sind nur Merkur und Venus. Eine definitiv untere Grenzgröße, ab der man wie bei den Bestandteilen der Ringe der Gasplaneten nicht mehr von einem Mond spricht, wurde noch nicht offiziell festgelegt.

Die Sonne macht 99,86 Prozent der Gesamtmasse des Systems aus. Auch ihr Durchmesser ist mit etwa 1,39 Millionen Kilometern bei weitem größer als der Durchmesser aller anderen Objekte im System. Die größten dieser Objekte sind die acht Planeten, die vier Jupitermonde Ganymed, Kallisto, Europa und Io (die Galileischen Monde), der Saturnmond Titan und der Erdmond. Zwei Drittel der restlichen Masse von 0,14 Prozent entfallen dabei auf Jupiter. (siehe auch: Liste der massereichsten Objekte im Sonnensystem).

Als Folge der Entstehung des Sonnensystems bewegen sich alle Planeten, Zwergplaneten und der Asteroidengürtel in einem rechtläufigen Orbit um die Sonne. Die meisten größeren Monde bewegen sich ebenfalls in diese Richtung um ihren Hauptkörper. Auch die Rotation der meisten größeren Körper des Sonnensystems erfolgt in rechtläufigem Drehsinn. Von den Planeten dreht sich lediglich die Venus entgegengesetzt, und die Rotationsachse von Uranus liegt nahezu in seiner Bahnebene.

Bereiche der Umlaufbahnen (Mio. km). Die senkrechten Farbbalken markieren den Spielraum zwischen dem jeweils kleinsten und größten Bahnabstand zur Sonne.

Zone der Planeten 

Der Sonne am nächsten befinden sich die inneren, erdähnlichen Planeten Merkur (Abstand zur Sonne 57,9 × 10⁶ km, beziehungsweise 0,39 AE), Venus (108,2 × 10⁶ km, 0,72 AE), Erde(149,6 × 10⁶ km, 1 AE) und Mars (227,9 × 10⁶ km, 1,52 AE). Ihr Durchmesser beträgt zwischen 4.878 km und 12.756 km, ihre Dichte zwischen 3,95 g/cm³ und 5,52 g/cm³. Innerhalb der habitablen Zone um die Sonne befinden sich jedoch nur die Erde und, je nach Modell, noch ganz knapp der Mars.

Zwischen Mars und Jupiter befindet sich der so genannte Asteroidengürtel, eine Ansammlung von Kleinplaneten. Die meisten dieser Asteroiden sind nur wenige Kilometer groß (siehe Liste der Asteroiden) und nur wenige haben einen Durchmesser von 100 km oder mehr. Ceres ist mit etwa 960 km der größte dieser Körper und gilt als Zwergplanet. Die Bahnen der Asteroiden sind teilweise stark elliptisch, einige kreuzen sogar die Merkur- (Icarus) beziehungsweise die Uranusbahn (Chiron).

Zu den äußeren Planeten zählen die Gasriesen Jupiter (778,3 × 10⁶ km, 5,2 AE) und Saturn (1,429 × 10⁹ km, 9,53 AE) sowie die Eisriesen Uranus (2,875 × 10⁹ km, 19,2 AE) und Neptun (4,504 × 10⁹ km, 30,1 AE) mit Dichten zwischen 0,7 g/cm³ und 1,66 g/cm³.

Die gerundeten (und genauen) Verhältnisse zwischen den Umlaufzeiten der Planeten
Merkur		2:5	(2:5,11)		Venus
Venus		8:13	(8:13,004)		Erde
Erde		1:2	(1:1,88)		Mars
Mars		1:6	(1:6,31)		Jupiter
Jupiter		2:5	(2:4,97)		Saturn
Saturn		1:3	(1:2,85)		Uranus
Uranus		1:2	(1:1,96)		Neptun

Die mittleren Abstände der Planeten von der Sonne lassen sich durch mathematische Reihen wie der Titius-Bode-Reihe annähernd beschreiben. Diese gewisse Regelmäßigkeit der Bahnabstände dürfte auf Resonanzeffektebei der Entstehung des Sonnensystems zurückzuführen sein. Dass sich der mittlere Abstand des Asteroidengürtels ebenfalls in dieser Reihe einordnen lässt, der von Neptun jedoch nicht, gab und gibt Anlass zu Spekulationen über kosmische Katastrophen.

Am nächsten können sich Merkur und Venus mit einer minimalen Distanz von 0,26 AE kommen. Geringfügig höher ist die minimale Entfernung von Venus und Erde. Nimmt man die mittleren Bahnabstände, so sind Venus und Erde die Planeten mit der geringsten Distanz zueinander (41 Mio. km oder knapp 0,28 AE).

Die Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn waren schon im Altertum als Wandelsterne bekannt und wurden mit einzelnen Göttern in Verbindung gebracht. Seit der Antike sind sie von den Römern nach Göttern der römischen Mythologie benannt. Die 1781 und 1846 entdeckten Planeten Uranus und Neptun sowie der 1930 entdeckte Zwergplanet Pluto – der bis 2006 auch als Planet eingestuft worden war – wurden aus traditionellen Gründen in gleicher Weise benannt.

Merksatz zur Reihenfolge der Planeten

Vergleich des Erscheinungsbildes der Planeten, nicht maßstabsgetreu

Um sich die Reihenfolge der Planeten – von der Sonne aus gesehen – leichter einprägen zu können, wurden verschiedene Merksprüche aufgestellt, so genannte Eselsbrücken. Der bis 2006 anwendbare, bis dahin verbreitetste deutschsprachige Merksatz ist ein Akrostichon und lautete:

„Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten.“

(Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto)

Da Pluto nicht mehr der von der IAU (Internationale Astronomische Union) im August 2006 beschlossenen Definition für Planeten des Sonnensystems entspricht, ist dieser Merksatz nicht mehr gültig.

Es wurden bereits neue Varianten für die verbleibenden acht Planeten vorgeschlagen (z. B.„Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel“).

Eine zweite Variante, die weiterhin den Fokus auf das Wort „Planet“ richtet, lautet: „MeinVater erklärt mir jeden Sonntag unsere Nachbarplaneten“.

Vor der Entdeckung Plutos wurde der Spruch „Man verachte einen Menschen in (= lat. „Iupiter”) seinem Unglück nie“ gelehrt.

Ein Merkspruch, der auch die Kleinkörper berücksichtigt, lautet:

„Mein Vater erklärt mir an jedem Sonntag unsere natürliche kosmische Ordnung.“, zu lesen als

Merkur Venus Erde Mars Asteroiden Jupiter Saturn Uranus Neptun Kuipergürtel Oortsche Wolke

Äußere Zonen

Die Umlaufbahnen der Objekte des Sonnensystems im Maßstab (von links oben im Uhrzeigersinn)

Seit den 1990er-Jahren wurden über 500 Objekte gefunden, die sich jenseits der Neptunbahn bewegen. Fast alle dieser Objekte sind 4,5–7,5 Milliarden km (30–50 AE) von der Sonne entfernt und bilden dort den Kuipergürtel. Er ist ein Reservoir für die Kometen mit mittleren Umlaufperioden. Die Objekte dieser Zone sind wahrscheinlich nahezu unveränderte Überbleibsel aus der Entstehungsphase des Sonnensystems; man nennt sie deshalb auch Planetesimale.

Der Sonnenwind wirkt im interplanetaren Raum ungehindert bis in den Kuipergürtel und verdrängt die interstellare Materie. Jenseits des Kuipergürtels verlangsamt und verdichtet sich der Teilchenstrom der Sonne durch die Wechselwirkung mit dem interstellaren Medium und bildet als äußere Schale der Heliosphäre das Heliosheath. Die Grenzschicht zwischen der Heliosphäre und dem interstellaren Medium ist die Heliopause. Man vermutet sie in einer Entfernung von circa 150 AE (dem 4-fachen Abstand Pluto/Sonne). Der genaue Abstand ist jedoch bis heute nicht bekannt.

Außerhalb der Heliopause befindet sich bis zu einem Abstand zur Sonne von circa 1,5 Lichtjahren (etwa 100.000 AE) theoretisch die Oortsche Wolke. Durch den Einfluss der Gravitation vorbeiziehender Sterne werden aus ihr vermutlich Körper herausgelöst und fallen als langperiodische Kometen in die inneren Bereiche des Sonnensystems. Einige dieser Kometen verbleiben dann auf stark elliptischen Bahnen in der Nähe der Sonne, andere werden von den Planeten, insbesondere von Jupiter, gestört und abgelenkt, so dass sie aus dem Sonnensystem katapultiert werden oder auf Planeten oder in die Sonne stürzen.

Ausmaße

Da astronomische Dimensionen für die meisten Menschen schwer vorstellbar sind, ist ein maßstabsgerecht verkleinertes Modell des Sonnensystems oder der Besuch eines Planetenweges hilfreich, um sich die Größenverhältnisse und Distanzen der Objekte zu veranschaulichen.

Entstehung der Planeten                                                       

Zeichnung einer protoplanetaren Scheibe (NASA)

In der verbleibenden protoplanetaren Scheibe führte nach dem bisherigen Modell die Verklumpung von Staubteilchen (Koagulation) zur Bildung von Planetesimalen, den Bausteinen der Planeten. Diese kilometergroßen Gebilde besaßen genug Masse, um sich durch ihre Gravitation mit anderen Planetesimalen zu größeren Objekten zu vereinigen. Der Zeitpunkt der Bildung der berggroßen Planetesimale, und damit der Beginn der Planetenentstehung, konnte durch Untersuchungen an bestimmten Meteoriten festgelegt werden: er fand vor 4,568 Milliarden Jahren (mit einer Unsicherheit von 2 Millionen Jahren) statt.^[3]

Nach neueren Modellen könnten auch gravitative Instabilitäten zu sich selbst verstärkenden Massekonzentrationen und damit zur Bildung von Planetesimalen führen. Dabei verlief das Wachstum nicht gleichmäßig. Die schwersten Objekte übten die größten Gravitationskräfte aus, zogen Materie aus einem weiten Umkreis an und konnten so noch schneller wachsen. Der Protojupiter störte schließlich mit seinem Gravitationsfeld andere Planetesimale und beeinflusste deren Wachstum. Offensichtlich verhinderte er auch die Bildung eines größeren Körpers zwischen der Mars- und Jupiterbahn, was zur Entstehung des Asteroidengürtels führte.

Einen maßgeblichen Einfluss auf die Prozesse der Planetenentstehung hatte der Abstand der Protoplaneten zur jungen Sonne. In Sonnennähe kondensierten schwerflüchtige Elemente und Verbindungen aus, während leichtflüchtige Gase durch den kräftigen Sonnenwind weggerissen wurden. Hier entstanden die inneren Planeten, Merkur, Venus, Erde und Mars mit festen silikatischen Oberflächen. In den kälteren Außenregionen konnten die entstehenden Planeten auch die leichtflüchtigen Gase, wie Wasserstoff, Helium und Methan festhalten. Hier bildeten sich die Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Ein Teil der Materie, der nicht von den Planeten eingefangen wurde, verband sich zu kleineren Objekten, den Kometen und Asteroiden. Da diese Himmelskörper seit der Frühzeit des Sonnensystems nahezu unverändert blieben, kann deren Erforschung wichtige Hinweise zu dessen Entstehungsgeschichte liefern. Ebenfalls sehr wertvolle Erkenntnisse brachte die Untersuchung von Meteoriten. Dies sind Bruchstücke von Planetoiden, die ins Schwerefeld der Erde gerieten.