Sonnensystem: Aufbau, Planeten und Gravitation

Im Zentrum steht die Sonne, ein Stern. Von innen nach außen folgen acht Planeten:

1. Merkur
2. Venus
3. Erde
4. Mars
5. Jupiter
6. Saturn
7. Uranus
8. Neptun

Der Merksatz Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel liefert die Anfangsbuchstaben M–V–E–M–J–S–U–N. Beim ersten M denkst du an Merkur, beim zweiten an Mars.

Zwischen Mars und Jupiter liegt der Asteroidengürtel. Dort bewegen sich zahlreiche kleinere Gesteinskörper um die Sonne. Sein größtes Objekt ist der fast 1 000 km große Zwergplanet Ceres.

Jenseits des Neptun befinden sich weitere Kleinkörper und Zwergplaneten. Pluto zählt seit 2006 nicht mehr zu den acht Planeten, sondern zu den Zwergplaneten.

Sonne, Mond und Asteroiden sind daher keine Planeten: Die Sonne ist selbst ein Stern, der Mond umkreist hauptsächlich die Erde und viele Asteroiden sind weder kugelförmig noch beherrschen sie ihre Umlaufbahnumgebung.

Die acht Planeten lassen sich nach Aufbau und Zusammensetzung in drei Familien einteilen.

Die vier Gesteinsplaneten sind die inneren Planeten. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun bilden die Gruppe der äußeren Planeten.

Einige auffällige Merkmale helfen beim Wiedererkennen:

• Merkur ist der sonnennächste und kleinste Planet.
• Die Venus besitzt eine dichte, überwiegend aus Kohlenstoffdioxid bestehende Atmosphäre. Ihr starker Treibhauseffekt führt zu einer mittleren Temperatur von etwa 460 °C.
• Die Erde ist der einzige Planet, auf dem Leben bekannt ist.
• Mars erscheint durch eisenoxidhaltigen Sand rot.
• Jupiter ist der größte Planet.
• Saturn besitzt auffällige Ringe aus Eis- und Gesteinsbrocken.
• Uranus rotiert mit einer Achse, die fast in seiner Bahnebene liegt.
• Neptun ist der äußerste Planet und benötigt etwa 165 Erdjahre für einen Sonnenumlauf.

Die Sonne enthält etwa 99,86 % der Gesamtmasse des Sonnensystems. Deshalb prägt ihre Gravitation die Bewegung der Planeten und vieler kleinerer Körper.

Ein Planet bewegt sich vorwärts. Gleichzeitig zieht ihn die Sonne ständig nach innen. Dadurch ändert sich fortlaufend seine Bewegungsrichtung: Statt geradlinig davonzufliegen, umläuft er die Sonne auf einer nahezu kreisförmigen Bahn.

Eigenrotation und Umlauf sind verschiedene Bewegungen:

• Bei der Eigenrotation dreht sich ein Körper um seine eigene Achse. Die Erdrotation erzeugt Tag und Nacht.
• Bei einem Umlauf bewegt sich ein Körper um einen anderen. Die Erde benötigt für einen Sonnenumlauf rund 365 Tage.

Nacht entsteht also nicht, weil der Mond die Sonne verdeckt. Während der Nacht zeigt dein Standort auf der Erde von der Sonne weg. Eine Sonnenfinsternis ist dagegen eine besondere Stellung, bei der der Mond tagsüber die Sonne verdeckt.

Die Sonne ist ein Stern mit einem Durchmesser von ungefähr 1,4 Millionen Kilometern. Der Erddurchmesser beträgt etwa 12 742 km. Der Sonnendurchmesser ist damit rund 109-mal so groß wie der Erddurchmesser.

Ihre Masse beträgt ungefähr $1{,}99\cdot10^{30}\,\text{kg}$. Das entspricht rund 333 000 Erdmassen. Ihre enorme Masse erklärt, warum ihre Gravitation das Sonnensystem beherrscht.

Im Sonnenzentrum herrscht ein gewaltiger Druck. Er ermöglicht die Fusion trotz der elektrischen Abstoßung positiv geladener Atomkerne. Ein Teil der frei werdenden Energie erreicht die Erde als Licht und Wärme.

Sonnenlicht benötigt für den Weg zur Erde ungefähr acht Minuten. Andere Sterne erscheinen trotz ihrer eigenen Leuchtkraft viel schwächer, weil sie sehr viel weiter entfernt sind. Das Licht von Proxima Centauri, dem sonnennächsten Stern, braucht etwa 4,3 Jahre bis zu uns.

Wie entstand das Sonnensystem?

Das Sonnensystem ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. Sein Entstehungsmodell beginnt mit einer Wolke aus Gas und Staub:

1. Die Wolke zog sich durch ihre eigene Gravitation zusammen.
2. Im Zentrum bildete sich die Sonne.
3. Aus dem verbliebenen Material entstanden nach und nach weitere Körper.
4. In Sonnennähe sammelten sich vor allem Staub und Gestein zu den inneren Planeten.
5. Weiter außen entstanden die großen, gasreichen Planeten.

Im Sonnensystem unterscheiden sich Größen, Massen und Entfernungen so stark, dass ein einziges Modell oft nicht alles maßstabsgerecht zeigen kann. Ein Modell kann daher zum Beispiel die Größen der Körper gut vergleichen, aber ihre Abstände stark verkürzen.

Auch Massen lassen sich durch eine gemeinsame Bezugsgröße vergleichen. Für die Venus gelten näherungsweise:

$$M_\mathrm{V}=4{,}867\cdot10^{24}\,\text{kg}$$

$$M_\mathrm{E}=5{,}972\cdot10^{24}\,\text{kg}$$

Teile die Venusmasse durch die Erdmasse:

$$\frac{M_\mathrm{V}}{M_\mathrm{E}}=\frac{4{,}867\cdot10^{24}}{5{,}972\cdot10^{24}}\approx0{,}815$$

Die Venus besitzt also etwa $0{,}815$ Erdmassen. Die Einheiten kürzen sich im Quotienten heraus. Das Ergebnis bedeutet: Die Venus hat ungefähr 81,5 % der Erdmasse.

Wenn du die Planeten ordnen, ihre Familien begründen und die Wirkung der Gravitation erklären kannst, hast du den grundlegenden Aufbau des Sonnensystems verstanden.