Astronomie

  • Created by: LauMarPel
  • Created on: 09-06-19 11:25

Größen

Erde, Venus: Durchmesser: 12.0000 km, Erdatmosphäre in 10/20 km Höhe

Mond: 1/3 der Erde, Entfernung Erde-Mond: 380.000 km, 30 mal der Erddurchmesser

Merkur, Mars: 6.000 km Durchmesser

Uranus, Neptun: 60.000 km Durchmesser

Jupiter, Saturn: 120.000 km Durchmesser

Merkur < Mars < Venus < Erde < Neptun < Uranus < Saturn < Jupiter < Wolf 350 < Sonne < Sirius (hellster Stern, blau, ca. Sonnengröße) < Pollux (in Zwillingen) < Arcatrus < Rigel < Anaires < Betelgeuse (700 mal die Sonne) < MuCephei <KV Cephei A < VY Canis Majoris (1.500 Mal die Sonne)

Aldebaran: 50 mal die Sonne

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Temperaturen

Erde:

  • In Kryo-Kammern bis zu -110°C, in Saune bis zu 100°C, Autobremse: 500-800°C, Brennofen: 2.000°C, Glühbirne: bis zu 3.300°C
  • kältester Ort: Südpol, Dome A: 93°C -> seit einer Millionen Jahren unter 1 km Eis -> durch Bohrungen mit Extremophilen kontaminiert
  • heißester Ort: Dead Valley: 56,7°C

Betelgeuze: 3.500°C, 600 Lichtjahre entfernt

Mond:

  • kältester Ort im Sonnensystem -> Südpol: -238°C, seit 4 Milliarden Jahren nicht beleuchtet
  • tagsüber: 100/110°C, nachts: -150°C -> extreme Schwankungen durch fehlende Atmosphäre -> Handyakku würde Temperaturschwankungen nur 4 Minuten lang aushalten
  • Mondmorgen: 0-30°C -> hier Mondlandungen
  • Mondgestein leitet sehr schlecht
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Temperaturen

Mars: -123-20°C

Jupiter: -108°C

Saturn: -139°C

Uranus: -197°C

Neptun: -201°C

Pluto: -229°C

Sonne: Oberfläche: 1.500-60.000°C, manche Sterne haben nur -30°C Oberflächentemperatur

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Der Mond

Warum sehen wir immer die gleiche Seite des Mondes?

Der Mond dreht sich ein Mal pro Monat um die eigene Achse. Tag und Nacht dauern je 14 Tage.

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Sterne

rot= kühl (3.500 K), gelb (5.000 K)

weiß (7.000K), blau = heiß (bis zu 100.000°C/25.000 K)

Oh, (weiß/blau)

Be

A

Fine

Guy,

Kiss

Me! (rot)

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Entfernung von Sternen herleiten

  • rot leuchtet schwächer als blau
  • ist ein Stern weiter entfernt, scheint er schwächer -> bei Wissen um die Helligkeit kann mit r² das Licht ausgerechnet werden
  • die Farbe des Sterns ist die wahre Helligkeit
  • wahre Helligkeit + scheinbare Helligkeit = Entfernung
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Sterne

Sirius: A-Stern, 8,6 Lichtjahre Entfernung, ca. 10.000K, eher bläulich

Aldebaran: K-Stern, 65 Lichtjahe Entfernung, 4.000 K, eher gelb

Betelgeuze: M-Stern, 643 Lichtjahre Entfernung, 3.500 K, rot

VY Canis Majoris: M-Stern, 4.900 Lichtjahre, 3.500 K, rot

Sonne: G-Stern, Oberfläche: 6.000 K, Mitte: 15.000.000°K

  • Die Berechnung der Temperatur ist durch die Physik des Gases möglich. Durch ein Computerprogramm kann das simuliert werden.
  • Ein Lichtteilchen, das im Inneren der Sonne erzeugt wurde, braucht ca. 100.000 Jahre, um an die Oberfläche zu gelangen

Molekülwolken: sehr kalt, Licht kommt nicht rein, sondern wird gestreut und reflektiert (ca.-260°C/13 K, ganz innen 3°K) -> Moleküle sind in Wolken vor UV-Licht geschützt -> Sterne und Planeten können entstehen

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Molekülwolken

  • schmecken nach Himbeeren, riechen nach Rum -> wegen Äthylformiat/Ameisensäureäthylester/ C2H5OCHO
  • mehrere Milliarden Kilometer lang
  • so dicht, dass exotische Moleküle entstehen können, viele OH-Gruppen (Alkohol)

fallen durch Kälte in sich zusammen -> werden immer dichter -> Kernfusion -> Sonnen entstehen -> werfen sich durch Gravitation gegenseitig aus der Wolke

Durch Dichte entsteht Hitze (10-20 Mio°C) -> sobald Kernfusion einsetzt: Sterne

Gasball möchte aufgrund der Masse zusammenfallen: durch Kernfusion entsteht Gleichgewicht.

Wenn Brennstoff ausgeht, fällt Stern in sich zusammen -> kleiner Rest: weißer Zwerg (ca. Ergröße) -> fast ganzes Material wird abgegeben -> daraus entsteht nächste Generation -> Sonne: Stern der dritten Generation in unserer Milchstraße

weißer Zwerg: zündet Hülle der Materialreste an -> Planetarische Nebel entstehen -> Form: abhängig von Umgebung & von Materie in der Umgebung -> lenkt durch Gravitation ab

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Temperaturen

absoluter Nullpunkt: -273,15°C, 0°K

Unschärferelation: Teilchen müssen sich immer bewegen

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Entstehung der Welt

Urknall

1 Minute nach dem Urknall:

  • 3 Milliarden Grad
  • ab 10 hoch -12 Sekunden nach dem Urknall kann man das Universum mit unserer Physik beschreiben
  • Materie noch nicht in unserer Form: Photonen, Neutronen, Protonen, Elektronen

380.000 Jahre nach Urknall:

  • Protonen und Elektronen verbinden sich
  • 3.000 Grad -> automatische Bildung stabiler Verbindungen
  • ab jetzt können Atome existieren -> fatale Folgen für Licht -> kann nur mit geladenen Teilchen reagieren -> "Zeitpunkt der Entkoppelung" -> Licht des Urknalls ist immer noch da, an dessen Farbe kann die Temperatur bestimmt werden -> Infrarot-Strahlung
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Zeitpunkt der Entkoppelung

Licht konnte nicht mehr mit Materie reagieren -> Licht muss also noch da sein! -> Infrarot-Strahlung -> in 1960ern noch nicht messbar -> Wellenlänge: 1/1.000 -> auch mit Geräten konnte Strahlung nicht gefunden werden

Gamov und Peebles -> Strahlung muss bei 1mm liegen

1965: Penzias und Wilson verwendetes neues Messgerät für Radiostrahlung -> ständiges Hintergrundrauschen -> keine Erklärung dafür

Thematisierung bei Kongress -> Dicke schlussfolgerte, dass Rauschen die Urknallstrahlung sein muss

Penzias und Wilson bekamen Nobelpreis -> häufig kritisiert, Theoretiker gingen leer aus

Strahlung: 2,725°K heiß -> gleichmäßig verteilt, tiefsmögliche Temperatur

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1°K heißer Stern

in 5.000 Lichtjahren Entfernung -> kältester natürlicher Ort im Universum -> eigentlich unmöglich

Hintergrundstrahlung hat kleinste Fluktuationen -> Dichtere Materie bedeutet Kälte -> durch die Fluktuationen entstehen Wolken

Sterbender Stern stößt expandierendes Gas aus -> kühlt ab -> deswegen kühler, als die Natur erlaubt

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Arten von Molekülwolken

Dunkelwolken:

  • aus Staub und Gas, komplett Lichtundurchlässig
  • mehrere Lichtjahre groß
  • tiefstmögliche Temperaturen

Reflexionsnebel:

  • blaue Nebel (z.B. Plejaden)
  • dunkle Nebel mit Stern in der Nähe -> Staub reflektiert das Licht -> sieht blau aus
  • 100°K/ca. -170°C

Emissionsnebel:

  • roter Nebel
  • Nebel wird durch sehr heißen Stern (mind. 30.000°K) auf 10.000°K erhitzt -> Astronaut würde trotzdem erfrieren -> nur ca. 100 Teilchen pro Kubikzentimeter
  • Stern zündet Gas an -> Nebel beginnt zu leuchten
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Zeiten

Alter des Weltalls: 13,7 Milliarden Jahre

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Geschichte des Weltalls in einem Jahr

1. Januar, 0:00 Uhr: Urknall

Februar: erste Sterne, Entstehung der Milchstraße -> 13. August: Unser Sonnensystem entsteht

15. September: erstes Leben auf der Erde -> Oktober: Einzeller entstehen

1. Dezember: Mehrzeller entstehen -> 13. Dezember: Kambrische Explosion

25. Dezember: Dinosaurier  -> 30. Dezember: Aussterben der Dinosaurier & 70-80% aller Arten, Entstehung einer ökologischen Nische, in der sich erste Säugetiere entwickeln konnten

31. Dezember, 9 uhr Abends: erste Hominiden -> 31. Dezember, 11:58 Uhr p.m.: moderner Mensch -> 31. Dezmeber, 11:59:30 Uhr p.m.: Sesshaftwerdung

31. Dezember, 11:59:43 Uhr p.m.: Pyramiden

31. Dezember, 11:59:59 Uhr p.m.: Kepler, Galileo

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Teleskope

Arecibo Radio Observatory/Puerto Rico:

  • Gipfel dafür abgetragen, in 5.000 Meter Höhe, 300 m Durchmesser

New Mexiko:

  • mit vielen kleinen Teleskopen auf einer großen Fläche wird ein großes Teleskop imitiert
  • in Wüste, 66 Teleskope, auf 5.000 Meter Höhe
  • schauen alle in die gleiche Richtung

Teleskope in großer Höhe

  • Sterne flackern weniger -> Flackern ist abhängig von Temperatur, Feuchtigkeit und Bewegung des Lichts
  • durch Spiegel kann Teleskop gebaut werden, in dem Sterne nicht flackern -> Spiegel auf Stempel, die alle einzeln bewegt werden können -> mit Laser wird künstlicher Stern erzeugt -> Detektor misst Funkeln der Sterne -> durch Drehen der Spiegel wird Funkeln der Sterne in Echtzeit ausgeglichen -> "adaptive/aktive Optik" -> so auch Begleiter sichtbar
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Nachricht des Arecibo Radio Observatory

Nachricht an Kugelhaufen M13 in 25 Lichtjahren Entfernung

In Morsecode: 1679 Zeichen -> können in Matrix von 1679 Bits aufgezeichnet werden

Zahkensystem in Binärcode vorgestellt -> Rest muss mit Binärcode in Zahlen übersetzt werden

1 6 7 8 15 -> HCNOD -> chemische Elemente, aus denen unsere DNA besteht

Arecibo Teleskop mit Größe und Wellenlänge (306,8 m)

Nucleotide

Unser Sonnensystem

Doppelhelix

Größe des Menschen, Mensch und Weltbevölkerung

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SETI

Search for Extraterrestrial Intelligence -> wertet Daten aus, die wir empfangen

[email protected] -> Bildschirmschoner, der gesammelte Daten auf Auffälligkeiten untersucht

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Das Jahr auf der Erde

Äquinoktium: Tag/Nacht-Gleiche -> Sonne durchläuft Schnittpunkt der Ekliptik & des Äquators -> 20. März

1 Erdjahr = 365 Tage, 5 Stunden, 48 Minuten & 45 Sekunden -> von Äquinoktium zu Äquinoktium -> gerundet auf 6 Stunden -> Alle 4 Jahre ein zusätzlicher Tag -> Schalttag -> Nach 4 Jahren 45 Minuten weniger als ein Tag vergangen -> nach 126 Kalenderjahren: ein Tag -> auf Dauer könnten sich die Jahreszeiten verschieben

325 n. Chr. -> Kaiser Konstantin 1. -> Gefahr, dass Ostern & Weihnachten auf gleichen Tag fallen -> alte Regelungen: "Ostern wird am ersten Tag nach dem ersten Vollmond nach Frühlingsbeginn gefeiert." -> neue Regelung: "Ostern wird am ersten Sonntag nach dem 21. März gefeiert." -> Weihnachten & Ostern verschieben sich gleichzeitig. Um Wandern zu verhindern, müsste ein Tag ausfallen.

Papst Gregor XIII: Jahr schon um 10 Tage verschoben -> strich Tage zwischen 4. & 15. Oktober 1582 -> neue Schaltregeln: Schaltjahr alle 4 Jahre -> wenn Jahreszahl durch 100 teilbar kein Schalttag; wenn Jahr durch 400 teilbar entfällt Schalttag nicht -> passt für 3200 Jahre

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Entstehung der Welt

Vor 4,6 Milliarden Jahren: Molekülnebel

durch Kälte Zusammenfallen von Molekülwolken -> in kleinstmögliche Fragmente -> werden rund, beginnen zu rotieren -> Fliehkraft wirkt nach außen -> Zentripetalkraft wirkt nach innen -> für Rotation verwendet -> Punkte unten rotieren nicht -> nach innen gezogen -> Scheiben ->  immer dichter bis Kernfusion -> Sterne -> werfen sich durch Gravitation aus Wolken

Vor 4,55 Milliarden Jahren

1µm Kohlenstoff/Silizium-Staubkorn -> elektrostatische Moleküle kleben zusammen -> mehrere cm -> zerfiel nicht, da Schwerelosigkeit -> einige Kilometer -> eigene Gravitation -> Wachstum beschleunigt -> Erde bis zu 10.000km groß -> Erde fällt wegen Eigengravitation in sich zusammen

vor 4,55 Milliarden Jahren

Durch Zusammenfallen: Reibung -> Erde erhitzt -> flüssig -> 10.000 km groß, Hälfte der heutigen Masse

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Entstehung der Welt

Vor 4,5 Milliarden Jahren

zweiter Planet in Erdumlaufbahn -> marsgroß -> kollidieren -> beide Planeten noch flüssig -> Erde tangential getroffen, auf 2/3 der Größe eingedrückt -> zweiter Planet überlebte nicht -> Steinreste bildeten Mond -> Ohne Mond Kippen der Erdachse alle paar Millionen Jahre (Leben wäre unmöglich -> ganz anderer Tag-Nacht-Rythmus, unsinnige Temperaturen)

vor 4 Milliarden Jahren: Das Große Bombardement

Material um frühe Sonne unterschied sich im Gewicht -> leichte Teilchen nach außen, schwere nach innen -> in der Nähe der Sonne gasförmige Teilchen, hinter Schneegrenze fest -> Entwicklung elektrostatischer Kraft -> äußeren Planeten ständig Material nachgeliefert

aus Asteroridengürtel weiterer Planet -> durch Jupiter zerstört -> Jupiter, Saturn, Sonne zerren an Teilchen -> herumgeschleudert -> Planeten konnten lange nicht abkühlen -> ständig Einschläge -> irgendwann Nachschub erschöpft -> im Kuipergürtel (30-50AE von Sonne entfernt) noch heute viele Brocken

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Zwergplaneten

unfertige Planeten

oft größer als Pluto

vieles landete durch die großen Planeten in der Oortschen Wolke -> 2 Lichtjahre groß, gehört noch zum Sonnensystem -> 2 Sterne sind 3-4Lichtjahre von einander entfernt -> Wolken der Sterne müssten sich überschneiden -> Austausch Material

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Exoplaneten

1995: erster Exoplanet gefunden -> bei Pegasus 51 -> näher an Sonne als Merkur, ca. so groß wie Jupiter -> Planet ist migriert -> bei Kollision mit Teilchen wird Planet entweder abgebremst oder beschleunigt -> wenn abgebremst fällt Planet in Richtung Sonne, wenn beschleunigt, wandert er wieder nach außen -> Uranus und Neptun haben wahrscheinlich irgendwann Platz getauscht -> ursprünglich 20 Planeten -> in meisten Sonnensystem starke Migration -> Leben wäre unmöglich -> Scheibe unseres Sonnensystems muss schnell verschwunden sein, deswegen nicht so starke Migration -> nicht der Norm!

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Entstehung der Welt

vor 4,55 Milliarden Jahren

nach großen Bombardement kühlte Erde ab -> Erde hat Masse verdoppelt -> Gravitation größer -> Wassterstoff, Kohlenstoffdioxid konnte gehalten werden -> Atmosphäre entstand

vor 4,5 Milliarden Jahren

Uratmosphäre aus Wasserstoff, Helium, Methan, Ammoniak & Wasserstoff -> Stoffe von Vulkanismus -> Möglichkeit für Wasser, zu heiß für Ozeane -> verdampft, kann gehalten werden

vor 3,5 Milliarden Jahren

gesammeltes Wasser regnete komplett ab -> Atmosphäre veränderte sich -> erste Einzeller -> in Zirkonit schon vor großem Bombardement Hinweise auf Leben -> direkt nach großem Bombardement schon isotopische Hinweise auf Leben -> gesammelter Kohlenstoff -> Einschlüsse mit Überhäufigkeit -> unwahrscheinlich: Entstehung durch chemische Prozesse -> Leben sofort nach großem Bombardement -> jetzt schon Blausäurebakterien -> wichtig für Leben -> 2017: Quebec, Form in Stein, die niemand mechanisch erklären kann

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AH 84001

Form -> am Mars gefunden -> sieht aus wie Wurm -> in Zwischenzeit durch Mechanik erklärt

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Woher kommt Leben?

a) aus Atmosphäre -> Energie aus Blitzen -> 1952 Experiment von Miller und Urey -> Uratmosphäre mit Blitzen im Labor erzeugt -> Bildung Aminosäuren -> Grundbaustein für Leben -> Theorie: kein Leben in Wasser, da kein Licht und keine Blitze -> FALSCH: Sogar in 3.000 Meter Tiefe gibt es noch Leben!

b) aus Wasser -> Leben auf dem Land war durch UV-Strahlung unmöglich -> Energie durch Schwefelwasserstoff aus "schwarzen Strahlern"

c) durch Kometen auf der Erde -> in Asteoriden Aminosäuren

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Entstehung der Welt

Vor 2,5 Milliarden Jahren

in Atmosphäre noch kein Sauerstoff -> Blausäurebakterien betreiben Photosynthese -> selten -> Zucker & Sauerstoff entstanden -> für damaliges anerobes Leben war Sauerstoff Gift -> Archaeobakterien -> erste Prokarioten (Einzeller ohne Zellkern) -> ernähren sich von Wasserstoff -> entweicht, da so leicht -> Futter ging aus -> fressen Alpha-Proteobakterien (Endprodukt: Wasserfstoff & Kohlendioxid) -> braucht Sauerstoff -> Granobakterium gefressen -> so Mehrzeller -> Anfang der Sauerstoffproduktion war Knappwerden des Wasserstoffs

Cyanobakterien -> Schleim durch Zucker->Kalzium weniger lösbar->Kalk->Stromatolithen

Vor 1,5 Milliarden Jahren:

ab hier Sauerstoff in Atmosphäre

Vor 1 Milliarde Jahre

Mehrzeller -> durch ständige Änderung der Atmosphäre mussten sich Einzeller weiterentwickeln

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Entstehung der Welt

Vor 650 Millionen Jahren

Großkontinent Rodinia zerbrach in zwei Teile -> viel Vulkanismus -> neues Land, viel Kohlendioxid in Atmosphäre -> erhöhter Treibhauseffekt -> es wurde heißer -> neues Land hauptsächlich aus Basalt -> zersetzte sich -> durch Kohlenstoffdioxid & Wasser zu Pulver -> Kohlenwasserstoff im Wasser gebunden -> CO2 in Atmosphäre verringert -> kälter

-50°C -> Erde ist bis auf Äquator zugefroren -> für 15 Millionen Jahre war Erde von 3 km dicker Eisschickt überzogen -> nur wenige Lebewesen überlebten -> durch Vulkane wird immer noch CO2 ausgestoßen -> Treibhauseffekt kommt wieder in Gang -> Erde taut auf

Vor 541 Millionen Jahren

Kambrische Explosion

Vor 375 Millionen Jahren

durch Sauerstoff: Ozonschicht aufgebaut -> Schutz vor UV-Licht -> erste Tiere konnten an Land

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Der natürliche Treibhauseffekt

Erwärmung entsteht durch Zusammensetzung der Atmosphäre -> in direkter Abhängigkeit zur Wärmestrahlung der Sonne.

entsteht durch kurzwellige Lichtstrahlen der Sonne -> treffen ungehindert durch Atmosphäre auf Boden -> Erde erwärmt sich -> Warme wird absorbiert und wieder abgegeben -> Wellenlänge des Lichts verschiebt sich vom grünen in den infraroten Bereich -> größere Wellenlänge kann die Atmosphäre nicht mehr passieren -> Wärmestrahlung wird durch Treibhausgase absorbiert und in jede Richtung verteilt -> Teil der Wärme wird in Weltraum geleitet, Rest ist "gefangen"

Ohne den Treibhauseffekt hätte es -18°C auf der Erde!

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Entstehung der Welt

Vor 250 Millionen Jahren

zwei Superkontinente: Gonwana und Laurasia -> Wilkesland, Antarktis: 1,5km unter dem Eis -> Krater, 500 km Durchmesser -> von Meteror mit 50 km Durchmesser (Energie von 100 Milliarden Hiroshima-Bomben) -> durch Gravitationssensoren konnte Krater vermessen werden -> Asteorid wurde von Atmosphäre kaum gebremst -> 95% aller Meeresbewohner, 39% aller Insekten, 66% aller Landbewohner ausgelöscht -> durch Meteoriteneinschlag entstand im Sibirischen Trapp ein großer Vulkan auf der Fläche von ganz Sibirien

Vor 65 Millionen Jahren

weiterer Meteorit schlug in Yucatá/Mexiko ein -> Küstenstreifen angehoben -> Krater hatte Durchmesser von 200 km, Meteorit hatte Durchmesser von 10 km -> 65% aller Arten starben (Dinosaurier) -> rattenähnliche Tiere, die sich in Höhle versteckten, überlebten -> Säugetiere -> ungestörte Vermehrung

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Wie wirkt sich die Sonne auf die Erde aus?

Sonnenflecken: kühlere Stellen auf Sonnen -> häufen sich alle 11 Jahre -> momentan fast keine Sonnenflecken -> beeinflusst das die Erde?

Zwischen 1640 und 1700 gab es keine Sonnenflecken -> kleine Eiszeit -> muss nicht unbedingt zusammenhängen

Wenn Sonne aktiv -> viele Sonnenflecken -> Im Inneren der Sonnenflecken: helle Stellen, sehr energiereich -> Sonne insgesamt heißer, stößt mehr UV aus -> momentan kurz nach Minimum -> seit 2 Jahren wieder 2 Sonnenflecken

momentan: Eiszeit -> normalerweise Durchschnittstemperatur bei 22°C, im Moment 12°C -> ohne natürlichen Treibhauseffekt -15°C -> ca 140 Mio Jahren zwischen Eiszeiten -> innerhalb der Eiszeiten kleine Schwankungen -> Momentan: interglaciale Wärmeperiode, dauert zwischen 10.000 und 20.000 Jahren -> Wenn Klimawandel gestoppt wird, sind wir in 10.000 bis 20.000 Jahren wieder am Boden der Eiszeit -> Schweiz wird vollständig vergletschert sein

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Die Zukunft der Welt

In 100 Millionen Jahren

Erde taut wieder auf

In 35 Millionen Jahren

Meteorit (>10 km) trifft die Erde -> alle 100 Jahre Einschlag von Meteorit mit 10-30 Meter Durchmesser; alle eine Millionen Jahre Einschlag von Meteor mit 200 Meter bis 2 Kilometer Durchmesser, alle 100 Millionen Jahre Einschlag von Meteorit, der größer als 10 Kilometer ist

In 250 Millionen Jahren

neuer Superkontinent Pangea ultima entsteht -> riesige Gebirge

In 1 Milliarde Jahre

60°C Durchschnittstemperatur, zurück zu den Bakterien

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Eiszeiten

Die Erde kreist im Milankowitsch-Zyklus um die Sonne

Exzentrizität: Abweichung vom perfekten Kreis, ändert sich alle 100.000 Jahre -> Änderung Strahleneinfluss, Sommer sind kühler

Schiefe der Ekliptik: alle 41.000 Jahre

Präzession der Erdachse: alle 26.000 Jahre -> wenn sich die Erdachse stärker neigt, sind die Jahreszeiten ausgeprägter

Nordhalbkugel im Winter nahe der Sonne: Eiszeiten möglich, Winter mild, Sommer kühl

Nordhalbkugel im Sommer nahe der Sonne: Winter kalt, Sommer warm, Eiszeiten unwahrscheinlich

Auf Nordhalbkugel mehr Landmasse, deswegen mehr Einfluss auf das Klima

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Die Zukunft der Welt

In 1,1 Milliarden Jahren:

über 200°C -> Wasserdampf wirkt als Treibhausgas -> Meere verdampfen -> verstärkt Treibhausgas -> Bakterien überleben nur noch unter Erdoberfläche -> Tag dauert jetzt 30 Stunden

In 1,9 Milliarden Jahren

Leben nur noch noch in tiefster Biosphäre -> Mikroben -> Erdoberfläche ist völlig trocken und tot -> mehrere 100°C

In 3,5 Milliarden Jahren

Erde ist total trocken -> kein Leben mehr, nach insgesamt 8 Milliarden Jahren

In 4,5 Milliarden Jahren

Erde ist wie Venus, kein Licht mehr auf Oberfläche -> alles ist tot und trocken

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Langzeitänderung der Erde

alle Milliarde Jahre: Sonne um 10% heißer -> seit Erdentstehung 40% -> durch natürlichen Treibhauseffekt konstante Temperatur -> Gebirge: natürliches Thermostat -> in Luft vorkommendes CO2 verbindet sich mit Kohlendioxid zu Kohlesäure ( H2O + CO2 -> H2CO3) -> wenn Kohlensäure auf Kalk/Calciumcarbonat trifft, entsteht Calciumhydrogencarbonat ( H2CO3 + CaCO3 -> Ca2+ + 2 HCO3) -> Wasserlöslich -> chemische Verwitterung -> schneller, wenn heißer -> wenn Sonne heißer, mehr CO2 aus Luft genommen -> geringerer Treibhauseffekt

CO2-Anteil in Erde betrug früher 10%, heute nur noch 0,03% -> Treibhauseffekt am Minimum werden -> durch Gebirgsschaffung wird CO2-Anteil noch schneller sinken -> Sonne wird heißer

Pflanzen brauchen gewissen CO2-Anteil zum überleben -> in 0,5 Milliarden Jahren: C3-Pflanzen (Getreide, Kartoffel) ausgestorben, in 1 Milliarde Jahre: alle C4-Pflanzen tot (Zucker...)

Künstliches CO2 ist andere Art von CO2 -> führt nur zu frühzeitiger Ausrottung

In 1 Milliarde Jahre:

60°C Dauertemperatur, Menschen & Tiere verhungert, erstickt, verbrannt -> Bakterienzeitalter

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Die Zukunft der Welt

In 6,4 Milliarden Jahren

Sonne: Unterriese -> doppelt so hell, Durchmesser 1,5 Mal so groß -> Tag dauert eine Woche

In 7,6 Milliarden Jahren

Sonne ist 256 mal so groß -> leuchtet 2.700 mal so hell -> Erde ist jetzt innerhalb der Sonne

Möglichkeit zur Rettung: Vor Tod verliert Stern 30-40% seiner Masse -> Sonne hat weniger Gravitation -> Erde vergrößert Abstand -> Erde stirbt Kältetod, wenn Sonne zum weißen Zwerg wird -> ABER Chromosphäre (äußerste Sonnenschicht) wird Erde abbremsen und Rettung verhindern -> Erde wird in Sonne stürzen und verbrennen

In 12 Milliarden Jahren:

Erde existiert nicht mehr -> Sonne wird zum weißen Zwerg -> nur noch so groß wie Erde -> Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff machen weißen Zwerg durch starken Druck zum Diamanten -> Erde ist jetzt ein Diamant

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Welterklärung der Wikinger/Normannen

Thor: Regen- und Donnergott -> erzeugt Donner -> Kampfwaffe: Hammer

lebt in Asgard, Menschen in Midgard, die böse Mächte in Utgard (Trolle, die versuchen, die Welt zu zerstören)

Hammer verschwunden -> Trym, Obertroll -> gestohlen, 8 Meilen unter Erdboden vergraben -> Tauschvorschlag: Hammer gegen Freya, die Fruchtbarkeitsgöttin -> Freya weigerte sich -> Thor als Braut, bekam Hammer wieder, tötete die Trolle -> So erklärte man sich die Jahreszeiten.

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Jahreszeiten

nicht durch Abstand der Erde zur Sonne -> im Moment nur um 2% Änderung -> kein Einfluss -> trotzdem warme Jahreszeiten auf Nordgemisphäre 9 Tage mehr, als kalte.

Erdbahn: kreisförmig mit minimaler Abweichung zum perfekten Kreis -> Teil, bei dem sich näher an Sonne ist, durchläuft sie schneller -> Winter -> am 3. Jänner ist Erde der Sonne am nächsten.

Kontinentalverschiebung, durch die ungleiche Landverteilung.

Durch Erdneigung Änderung Dauer der Tage -> wenn Tag länger wird Land mehr aufgeheizt -> erklärt Entstehung der Jahreszeiten zum größten Teil.

Im Sommer: Sonne höher (bei uns aber nie im Zenit) -> wenn Sonne tiefer ist Lichteinfall schräg -> Energie verteilt sich auf höhere Fläche -> Sonne muss mehr Atmosphäre durchdringen.

Auch auf anderen Planeten Jahreszeiten, wenn Planet geneigt -> Erde, Mars, Saturn, Uranus und Neptun -> Intensität der Jahreszeiten ist abhängig von Art der Neigung

Keine Jahreszeiten gibt es auf Merkur, Venus und Jupiter.

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Mars

dünne Atmosphäre: Kohlendioxid, Schwefelsäure ->Wind ->auf Polen Eis aus Wasser & Kohlendioxid -> -140°C - +20°C ->Jahreszeiten am Schmelzen der Polkappen sichtbar

1 Jahr: 687 Erdtage -> doppelter Unterschied zwischen Dauer der Jahreszeiten

Nordpol: 3 km Wassereis, permanent, darüber 1 m Kohlendioxid -> schmilzt im Sommer

Süden: Wassereis 3 km, 8 m Kohlendioxideis (Sommer: 1 m) -> Südhemisphäre 6 km höher -> weniger Atmosphäre, kältere Winter

Kohlendioxid der Atmosphäre gefriert, fällt zu Boden ->30-40% -> Tiefdruckgebiet ->in 4 km Höhe Schneeflocken ->gasförmig, bevor am Boden-> Starke Winde: Schneefall -> durch Tiefdruck Winde zu Pol ->Frühling: 40% mehr Druck, Hochdruckgebiet -> Winde in andere Richtung ->Hauptmerkmal! ->Sandstürme, bis zu 800 km/h, für Marsmissionen gefährlich

größter Sandsturm: 4. 9. 2001: nur Polkappen sichtbar, Windhosen (bei uns selten & klein) -> 23. März 2019:Frühlingsbeginn

jahreszeitliche Erscheinungen -> auf Kohlendioxid trifft Sonne, reagiert nicht (durchsichtig) -> verunreinigtes Wassereis wird heißer & gasförmig -> Explosion -> Sand mit nach oben gerissen -> dunkler -> Wind -> Kohlendioxid gefriert, fällt -> Sand fällt schneller -> dunkler Punkt -> auch auf Dünen -> Bäume: Steinlawinen, die gerade auftauen

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Saturn

Jahreszeiten -> Galileo sah Saturn als drei Planeten -> zwei Jahre später zusätzliche Planeten weg -> zu Lebzeiten konnte er Veränderung nicht erklären

Huygens sammelte Beobachtungen: Ring um Saturn -> erklärte Beobachtung.

Galileo beobachtete Saturn im Frühjahr.

Saturnjahr: 29 Erdjahre -> Nord-Frühling/Nord-Herbst sehen wir genau auf Kante des Rings -> für Galileo unsichtbar.

2025: nächstes Mal direkt auf Kante sehen.

Stürme, es kann sehr heiß werden -> große Temperaturunterschiede

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Neptun

1 Jahr: 165 Erdjahre

1 Tag: 16 Stunden

erst sehr spät entdeckt -> während Jahreszeiten ändert sich Wolkenstruktur, mehr nicht bekannt

nur durch Rechnungen nachgewiesen

Ring, Gasplanet

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Uranus

komische Achse: bewegt sich nicht wie ein Kreisel, sondern rollt -> extreme Temperaturunterschiede während den Jahreszeiten und extreme Winde, die Ausgleich schaffen -> immer nur 6°C Temperaturunterschied.

1 Jahr: 84 Erdjahre.

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Venus

heißester Ort, größter Vulkan, rein vulkanisch -> sehr hell: Wolken, großes Rückstrahlvermögen

Alter, Zusammensetzung, Größe erdähnlich, Abstand zur Sonne: 0,7 AE

kein Einschlagkrater, kein Wasser, trotz Bombardement ->früher Wasser ->länger heiß ->Wasserdampf länger in Atmosphäre ->rotiert als einziger Planet im Uhrzeigersinn ->durch Kollision gebremst (Erde schneller, bekam Magnetfeld) ->1 Venustag: 170 Erdtage ->kaum Magnetfeld, ungeschützt vor Strahlung ->Wasserdampf in Wasserstoff & Sauerstoff gespalten & durch Sonnenwinde weg ->Venus Express 2007: kreiste um Venus ->maß Wasserstoff/ Sauerstoff ->jede Sekunde 60 Gramm Wasser weg, 2.000 Tonnen im Jahr (olympisches Becken) ->Venus könnte noch 3cm bedeckt sein

anderes Gestein in Tälern ->durch Wasser? früher schneller rotiert? ->kein Mond, kann nicht abbremsen ->bis vor 600 Millionen Jahren moderate Verhältnisse: Wasserwolken, kühler als auf Erde, Wasser & Schnee

keine Plattentektonik ->zu langsam abgekühlt ->Rillen geheilt ->Venus innen heiß (auf Erde durch Plattentektonik abgeleitet) ->nicht möglich, riesiger Vulkan ->CO2, mehr Treibhausgas  ->Meere verdampft, mehr Treibhausgas ->„gallopierender“ Treibhauseffekt

Morgen/Abendstern->wenn mit Sonne auf gleicher Höhe nicht sichtbar ->Galileo: Venus-Phasen->größer/kleiner, Phasen->Helligkeit gleich->Beweis gegen geozentrisches Weltbild

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Erfindung des Teleskops

Nicht Galileo! -> bei Messe entdeckt und nachgebaut -> Erster, der es für Wissenschaft verwendete -> innerhalb von 2 Wochen mehrere Anmeldeversuche für Patent -> keines vergeben

Galileo entdeckte damit die Sonnenflecken, die Mondoberfläche und vier Monde, die um Jupiter kreisen -> geht nicht, wenn geozentrisches Weltbild -> Venus-Phasen nicht sofort veröffentlicht -> endgültiger Fall des geozentrischen Weltbilds.

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Epizyklen

erfunden, um Bahn von Planeten vorhersagen zu können -> Bahn des Mittelpunkts, auf der Kreis -> auf Kreisbahn war Planet -> für Marsbahn mehrere hundert Epizyklen notwendig.

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Die Venus und Australien

Venus war in Politik wichtig

Venusdurchgang durch Sonne -> selten, nur alle 121 Jahre statt -> Winkel kann an Polen gemessen werden -> Expeditionen -> nicht genau gezeichnet, wo Venus durchlief -> Versuch die Zeit zu messen -> ging schief -> Phänomen des „schwarzen Tropfen“

nordamerikanische Kolonien bröckelten -> deswegen James Cook Expedition nach Australien bezahlt -> nach Venusdurchgang Land vermessen und behalten.

Einwohner Hawaiis verbanden erstes Erscheinen der Plejaden mit Rückkehr ihres Gottes -> Cook kam an -> freundlich empfangen -> verschwand wieder -> Mast brach -> musste zurück -> Kämpfe -> Cook starb.

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Merkur

zweitheißester Ort im Sonnensystem, kleinster Planeten, Innerster im System.

Bis Anfang 70er kaum Wissen ->zu knapp an Sonne, nur in Dämmerung sichtbar ->2011 erste Forschungssonde ->brauchte für Reise 7 Jahre, Abbremsen durch Flybys

keine Jahreszeiten, trotzdem Wechsel zwischen Hitze & Kälte ->heißester Ort: Caloris-Becken ->Einschlagskrater, 1.500 km Durchmesser ->zweitgrößter Krater im Sonnensystem, größter auf Mond ->immer Mittag, wenn Perihel! ->Sonne kehrt kurz vor Mittag um, zum Horizont zurück, wandert dann normal weiter ->wegen elliptischer Bahn ->wenn Planet Sonne näher, schnellere Bewegung ->kommt mit Rotation nicht nach

1 Jahr: 88 Erdtage, 1 Rotation 58,65 Erdtage ->zu Mittag: 430°C ->nach 1/2 Jahr Nacht ->nach 1 1/2 Merkurjahren Morgen: -170°C ->600°C Unterschied ->nach 2 Merkurjahren Mittag ->1 Merkurtag: 176 Erdtage ->starke Abkühlung ->Ellipse dreht sich ->konnte man nicht erklären -> weiterer Planet? Name: Vulkan ->nie gefunden ->erst durch Einstein erklärt

Abstand Sonne: 0,4AE ->starke Ellipse, Entfernung bei Aphel verdoppelt -> ändert Temperatur

Merkur schrumpft -> fällt hunderte Meter ab!

70er: auf Nordpol Wassereis? Aber 400°C! ->durch Messenger-Sonde bestätigt -> Neigung: 0,01%, Krater an Nordpol, mehrere km tief, in Schatten nie Sonne,Wasser von Kometen

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Saturn - Enceladus

Saturn: hauptsächlich Wasserstoff -> Mond Titan -> Um hinzukommen, musse man am kleineren Mond Enceladus vorbei -> Oberfläche besteht zu 100% aus Wassereis -> -200°C -> Fontänen auf Fotos sichtbar -> Flugbahn geändert, Sonde blieb bei Enceladus -> Geysire -> damit ausbrechen und genügend Druck: müsste Wasser heiß sein.

in Eisdecke Sprünge -> 91°K, etwa 10°C wärmer -> Eisschollen brechen auseinander -> Wasser hat 0°C, ist aber flüssig.

elliptische Bahn um Saturn -> starke Gezeitenkräfte -> Gestein wird gezogen und gestaucht -> extreme Reibungskräfte -> im Inneren auf 273°C erhitzt -> nötiger Druck entsteht.

Dieser Vulkanismus braucht nur Stickstoff und Wasser.

Eisschollen rotieren nicht nur, sondern wackeln bis zu 50km hin und her -> Äußeres und Inneres rotieren nicht gleichmäßig -> unter Oberfläche ist See -> rotiert wie ein rohes Ei.

Man flog mit Cassini Sonde sogar durch Fontänen durch, um Proben zu sammeln -> molekularer Wasserstoff -> muss entstanden sein, da sonst irgendwann aus -> könnte ähnliche Verhältnisse herrschen, wie bei Lebensentstehung auf der Erde -> herausfinden ist schwierig, da Gefahr, den Planeten zu kontaminieren.

Durch Kryovulkanismus eigener Ring, der bei Gegenlicht gut sichtbar ist.

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Voyager-Sonde

Neptun war das Ziel von Voyager 1 und 2. Die zwei sind jetzt am Rande des Planetensystems. Nummer 1 soll möglichst schnell möglichst weit raus, Nummer 2 soll Stationen abarbeiten.

Der Termination shock bezeichnet den Moment, wenn Teilchen der Sonnenwinde auf die Teilchen des Raumes außerhalb stoßen.

Nach der Heliopause ist nichts mehr von unserem Sonnensystem bemerkbar.

Voyager 1 hat das Planetensystem verlassen. Durch die Bewegung des Sonnensystems entsteht eine Art Bugwelle.

Voyager 1 ist jetzt 25 Milliarden Kilometer entfernt und sendet immer noch Informationen. Die Strahlung benötigt bis zur Erde 20 Stunden. Man hat dieser Sonde den „Golden Record“ mitgegeben. Auf eine normale Platte wurden Bilder und Töne gespielt und auf ihr ist eine Betriebsanleitung für einen Plattenspieler. Auch unsere Position im Sonnensystem ist darauf angegeben. Das kann durch die Angaben rückgerechnet werden. Außerdem befindet sich das Wort „Hallo“ in allen bekannten Sprachen auf der Platte.

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Pioneer 10

Auf Pioneer 10 befindet sich eine Plakette von Carl Sagan, die mit Gold beschichtet wurde, damit sie länger haltbar ist. Darauf befinden sich Pulsare, durch die unsere Umgebung berechnet werden kann, zwei nackte Menschen und ein Wasserstoffatom. Vor allem die Darstellung der Menschen erntete viel Kritik.

In neueren Satelliten gibt es keine Nachrichten mehr, denn sie fliegen nicht weit genug. Die Sonde, die Pluto untersucht hat, trägt aber die Asche des Entdeckers mit sich, außerdem 1 Mio Adressen und eine Sammlung von Briefmarken.

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Triton

Triton sieht oben anders aus, als unten. Auf der einen Seite ist er komplett glatt, auf der anderen nicht. Der Neptunmond hat einen Durchmesser von 2.705 km und eine Durchschnittstemperatur von 38°K/-236°C.

Er besteht hauptsächlich aus Stickstoff, Wassereis und Trockeneis. Stickstoff ist hier gefroren.

Dort, wo alles so glatt ist, muss etwas flüssig sein. Eine Erklärung wäre ein erstarrter Lavasee.

Auch hier entsteht durch Erwärmung Kryovulkanismus (-200°C). Gründe dafür können Gezeitenkräfte sein, der Treibhauseffekt durch das Stickstoffeis oder Radioaktivität.

Triton hat die Neptun eine sehr stark geneigte Achse. Der Südpol zeigt immer zur Sonne. Auf dem Nordpol ist in der Zwischenzeit gar keine Sonne, für 50-80 Jahre.

Bei -236°C ist das Stickstoff-Wasserstoff-Gemisch fest. Allerdings reichen im Vakuum 4°C aus, damit der Übergang ist Gasförmige stattfindet. (Sublimierung, Flüssig ist im Vakuum nicht möglich). Die Sonne schafft diese 4°C! Dazu kommt der Treibhauseffekt im Stickstoffeis. Der Boden wird dadurch erwärmt und der Boden wird von unten warm. Die Eisschicht wird von unten erwärmt. Deswegen kommt es zu einer Explosion, denn der Stickstoff ist jetzt gasförmig. Dabei wird Dreck von unten mitgerissen und schwarze Streifen entstehen.

Woher kommt der Wind, der den Dreck in eine Richtung weht? Der Triton hat eine sehr dünne Atmosphäre. Er ist der erste Mond, bei dem eine Atmosphäre festgestellt werden konnte.

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Saturn

Der Saturn hat einen Durchmesser von 120.000 km.

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Titan

Der Titan ist ein Mond des Saturns, der eine sehr dichte Atmosphäre hat. Die Atmosphäre besteht großteils aus Stickstoff und Methan. Gerade unten ist sehr viel Methan, aber auch in der Hochatmosphäre, wo es sehr schnell durch UV-Licht abgebaut wird. Woher kommt das?

Man vermaß den Titan mit einem Echolot. Dabei fand man einen Eisvulkan. Dieser stößt Methan aus. Der Eisvulkan könnte eine Wärmequelle sein und Leben ermöglichen.

Methan kommt auf dem Titan in allen drei Aggregatzuständen vor. Es gibt flüssige Methanseen, Methanregen, Gas und festes Methan. Die Methanseen konnte man durch die Reflexionseigenschaften finden. Bei Flüssigkeit wird das Licht exakt gestreut.

Er ist etwa 1 ½ mal so groß wie unser Mond.

Titan wurde komplett karthografiert. Es gibt dort Inseln, Meere und so weiter. Die Daten wurden durch einen Flyby einer Cassini Sonde gesammelt. Auch das Entstehen und Verschwinden von Inseln wurde beobachtet.

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Pluto

Pluto ist kleiner als unser Mond, sein Mond Charon ist fast gleich groß. Zusammen sind sie nur etwa so groß wie Nordamerika.

Auf Charon wurde Eis festgestellt. Das Eis dort ist kristallin, es muss also „gerade“ gefroren sein. Es müsste dort also noch flüssiges Wasser geben. Durch Radioaktivität gibt es hier Kryovulkanismus.

Bis vor ca. 4 Jahren gab es keine Info über Pluto, dann schickte man die Sonde New Horizon hin. Man fand 3 Kilometer hohe Gebirge aus Eis (Stickstoff und Methan.). Eigentlich müsste das zusammenfallen, da das nur Wasser aushält.

Man fand auch keine Einschlagkrater. Der Pluto befindet sich mitten im Kuiper-Gürtel, er müsste also voll davon sein! Allerdings hat Pluto eine sehr hohe geologische Aktivität.

Es gibt auch Meere aus Stickstoff. Diese Meere haben Wabenform. Auf der Erde entstehen solche Waben durch Konvektionszellen. Dabei steigt heißes auf und kühlt ab und sinkt dann wieder nach unten. Auf Pluto dauert das etwa eine halbe Millionen Jahre. Alle halbe Millionen Jahre hat Pluto also eine komplett neue Oberfläche.

Wie auf der Erde ist auch der Himmel auf dem Pluto blau.

Pluto ist weder astrologisch noch geologisch erklärbar.

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Charon

Auch auf Charon gibt es zu wenig Einschlagskrater. Er ist ein bisschen rot, durch Material, das durch eine Explosion von Pluto weggeschleudert wurde.

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Europa

Europa ist ein Jupitermond. Er hat einen festen Metallkern und ein Magnetfeld, das sich in dem Rhythmus ändert, in dem Europa um Jupiter kreist. Das Magnetfeld entsteht durch Induktion. Eine Spule erzeugt ein Magnetfeld, das die Elektronen im Boden eines Topfes zu Bewegung anregt. Die Elektronen bekommen dadurch auch ein Magnetfeld. Das passiert auch durch Europa. Die Elektronen darin erzeugen ein eigenes Magnetfeld im Rhythmus der Umdrehung.

Unter der Eisschicht Europas befindet sich ein 100 km tiefes Meer.

Es gibt Gezeitenkräfte.

Die Eisschicht hat nur einen einzelnen Einschlag, der rötlich ist. Das weißt auf Eisenoxide hin. Auf der Erde leben in solchen Eisenoxidspurden Extremophile.

Die Wärme kommt hier von innen, wo das Wasser flüssig ist. Es könnten hier Zustände wie auf der früheren Erde herrschen. Vielleicht gibt es unter Wasser sogar schwarze Strahler.

Wieder: Es ist schwer sowas herauszufinden, da eigene Bakterien mitgebracht werden könnten.

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Höchste Berge

Der höchste Berg der Erde gemessen von der Meeresoberfläche ist der Mount Everest.

Gemessen vom Erdmittelpunkt ist es der Chimborazo auf Ecuador, da er näher am Äquator ist.

Gemessen vom Fuß des Berges (submarin) ist es der Mauna Kea auf Hawaii. Das ist der 6. höchste Berg im Sonnensystem. Er ist aber zu mehr als der Hälfte unter Wasser.

Gemessen vom Fuß des Berges (Festland) ist es der McKinley in Denali.

Der 5. Platz im Sonnensystem ist auf der Venus. Es sind die Maxwell Mountains. Diese sind 11 km hoch.

Platz 1 ist auf dem Mars. Es ist der Olymups Mons und er ist 27 km hoch. Seine Grundfläche ist so groß wie Österreich. Die Nordkette passt in den winzigen Krater auf der Spitze. Er entstand durch einen Hotspot in einer der unteren Schichten, an der der flüssige Kern durchbricht. Da es keine Plattenbewegung auf dem Mars gibt, kann sich der Berg nicht wegbewegen und wurde deswegen so riesig. Auch auf der Erde gibt es dieses Phänomen - dadurch entstanden die Vulkane auf Hawaii.

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