Sonnensystem

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 an diese gebunden sind. Zum Sonnensystem gehört auch die Erde.

Schematische Darstellung des Sonnensystems bis zum Kuipergürtel, mit der Sonne, den acht Planeten, den Zwergplaneten und den wichtigsten Asteroiden und Monden

Die Sonne ist der Zentralstern des Sonnensystems. Da sie 99,86 % der Gesamtmasse des Systems besitzt, ist sie sehr nahe dem Baryzentrum des Sonnensystems. In der Reihenfolge ihres Abstands von der Sonne folgen die terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars, die den inneren Teil des 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, dem Kuipergürtel jenseits der äußeren Planeten und der Oortschen Wolke ganz außen.

Der Durchmesser der Sonne 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 % entfallen dabei auf Jupiter.

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.

Planeten

Früher war es einfacher

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Der Sonne am nächsten befinden sich die inneren, erdähnlichen Planeten Merkur (Abstand zur Sonne 57,9 Mio. km bzw. 0,39 AE), Venus (108,2 Mio. km bzw. 0,72 AE), Erde (149,6 Mio. km bzw. 1 AE) und Mars (227,9 Mio. km bzw. 1,52 AE). Ihr Durchmesser beträgt zwischen 4878 km und 12756 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 sogenannte 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 Neptunbahn (Dioretsa). Zu den äußeren Planeten zählen die Gasriesen Jupiter (778,3 Mio. km bzw. 5,2 AE) und Saturn (1,429 Mrd. km bzw. 9,53 AE) sowie die Eisriesen Uranus (2,875 Mrd. km bzw. 19,2 AE) und Neptun (4,504 Mrd. km bzw. 30,1 AE) mit Dichten zwischen 0,7 g/cm3 und 1,66 g/cm3.

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.

Logarithmische Entfernungsdarstellung bis zum Doppelsternsystem α-Centauri. Die lange vermutete Bugstoßwelle (Bow Shock) gibt es vermutlich nicht; die Wasserstoffwand (Hydrogen wall) ist hypothetisch.

Äußere Zonen

Seit den 1990er-Jahren wurden tausende 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 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 Kuipergürtel enthält eine Reihe von Zwergplaneten wie Pluto, (136199) Eris, (136472) Makemake, (136108) Haumea und eine Reihe weiterer Objekte, die ihrer Größe nach wahrscheinlich Zwergplaneten sind.

Ausmaße

Es gibt keine allgemein anerkannte Definition, wie weit sich das Sonnensystem erstreckt. Oft wurde das Ausmaß des Sonnensystems mit dem der Heliosphäre gleichgesetzt. Aber mit der Entdeckung weit entfernter Transneptunischer Objekte war bewiesen, dass es auch jenseits der Heliopause gravitativ an die Sonne gebundene Objekte gibt.
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.

Lokale stellare Nachbarschaft

Der sonnennächste individuelle Stern ist der Rote Zwerg Proxima Centauri. Sein Abstand zum Sonnensystem beträgt etwa 4,22 Lichtjahre bzw. 268.000 AE.
Die stellare Nachbarschaft des Sonnensystems wird von massearmen roten Zwergen dominiert. Von den 64 Sternen innerhalb von 5 Parsec um die Sonne sind allein 49 rote Zwergsterne der Spektralklasse M. Lediglich zwei Sterne (Alpha Centauri A und Tau Ceti) gehören wie die Sonne zum Spektraltyp G.
Die durchschnittliche Sternendichte in diesem Gebiet mit einem Radius von fünf Parsec um das Sonnensystem beträgt etwa 4 Sterne pro 1000 Kubiklichtjahre (ein Würfel von 10 lj Kantenlänge), der durchschnittliche Abstand zwischen den Sternen der solaren Nachbarschaft liegt bei etwa 6 Lichtjahren.

Entstehung

Urwolke

Nach den ausgereifteren Ansichten der heutigen Zeit bewegte sich vor etwa 4,6 Milliarden Jahren an Stelle des Sonnensystems eine ausgedehnte Molekülwolke um ein gemeinsames Zentrum innerhalb des Milchstraßensystems. Die Wolke bestand zu über 99 % aus den Gasen Wasserstoff und Helium sowie einem geringen Anteil mikrometergroßer Staubteilchen, die sich aus schwereren Elementen und Verbindungen, wie Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, anderen Kohlenstoffverbindungen, Ammoniak und Siliziumverbindungen zusammensetzten. Der Wasserstoff und der überwiegende Teil des Heliums war bereits beim Urknall entstanden. Die schwereren Elemente und Verbindungen wurden im Innern von Sternen erzeugt und bei deren Explosion als Sternenstaub freigesetzt. Teile der Materiewolke zogen sich infolge der eigenen Schwerkraft zusammen und verdichteten sich. Den Anstoß dazu könnte die Explosion einer relativ nahen Supernova gegeben haben, deren Druckwellen durch die Wolke wanderten. Diese Verdichtungen führten zu der Bildung von vermutlich mehreren hundert oder gar tausend Sternen in einem Sternhaufen, der sich wahrscheinlich nach einigen hundert Millionen Jahren in freie Einzel- oder Doppelsterne auflöste. Im Folgenden wird die Entwicklung desjenigen „Fragments“ der Materiewolke betrachtet, aus dem sich das Sonnensystem bildete, – der Sonnennebel.

Da bei der Kontraktion der Drehimpuls erhalten bleiben muss, hat sich eine schon minimal existierende Rotation des kollabierenden Nebels erhöht (Pirouetteneffekt). Die dabei entstehenden, nach außen wirkenden Fliehkräfte führten dazu, dass sich die Wolke zu einer rotierenden Akkretionsscheibe formte.

Fast die gesamte Materie des Sonnennebels stürzte dabei in das Zentrum und bildete einen Protostern, der weiter kollabierte. Im Innern dieses Gaskörpers stiegen Druck und Temperatur so weit an, bis ein Kernfusionsprozess gezündet wurde, bei dem Wasserstoffkerne zu Heliumkernen verschmelzen. Die dabei freigesetzte Energie erzeugte einen Strahlungsdruck, der der Gravitation entgegenwirkte und die weitere Kontraktion aufhielt. Ein stabiler Stern – die Sonne – war entstanden.

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Basierend auf einem Artikel in: Wikipedia.de
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Datum der letzten Änderung: Jena, den: 18.11. 2019