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Die Astronomie und Astrophysik


Willkommen auf der Homepage der Astronomie und Astrophysik. Wenn Sie schon immer wissen wollten warum unsere Sonne leuchtet oder woraus die Erde entstanden ist, dann schauen Sie hier einfach mal rein.

Kapitel 1: Der Urknall und die Entstehung der Materie


Die heute bekannteste Theorie über die Enstehung des Universums ist der Urknall. Der Urknall soll vor ungefähr 15 Milliarden Jahren stattgefunden haben. Dieser Theorie nach ist etwas von der Größe eines Atoms, was sehr heiß war explodiert. Im ersten Augenblick, nach 10-35 Sekunden, gab es die Quarks (Elementarteilchen aus denen die Protonen und Neutronen bestehen). Es gab aber auch Antiquarks und als die Quarks und die Antiquarks aufeinander gestoßen sind haben sie sich unter Abgabe großer Mengen an Energie (oft Gammastrahlung also Photonen) gegenseitig vernichtet. Die Temperatur betrug ungefähr 1027 Grad Celsius. Es gibt eine Theorie die besagt, dass es mehr Materie als Antimaterie gab, denn sonst gebe es weder Sterne noch Planeten. Aber das ist ein Rätsel, denn nach der Theorie des Urknalls soll der Urknall symmetrisch verlaufen sein, das heißt, dass es genauso viel Materie wie Antimaterie gegeben haben müsste. Eine andere Theorie besagt jedoch, dass es am Anfang genauso viel Materie wie Antimaterie gab, aber dass die Antimaterie sehr schnell zerfallen ist. Nach 0,0001 Sekunden haben sich Mesonen, wie auch Protonen und Neutronen gebildet. Die Temperatur ist auf 1012 Grad Celsius gesunken. Nach 3 Minuten kam es zu Fusionen zwischen Protonen und Neutronen und somit haben sich Ionen gebildet, die, als alles abgekühlt ist, Elektronen einfangen konnten und somit zu Atomen wurden. Dies geschah nach 300.000 Jahren als die Temperatur 3.000 Grad Celsius betrug. Die ersten Elemente die entstanden sind waren Wasserstoff und Helium. Bei allen diesen Vorgängen sind natürlich riesige Mengen an Energie frei geworden. Damit ist die Materie, so wie wir sie heute kennen entstanden. Erst seit dem Urknall gibt es Raum und Zeit, und beim Urknall hat sich die vereinheitlichte Kraft in die vier fundamentalen Kräfte (Gravitation, elektromagnetsiche Kraft, schwache Kraft, starke Kraft) getrennt. Die vereinheitlichte Feldtheorie wird im nächsten Kapitel genauer beschrieben.


Kapitel 2: Die Vereinheitlichte Feldtheorie


Die Vereinheitlichte Feldtheorie stellt in der modernen Physik das mit Abstand wichtigste Problem dar. Sie setzt voraus, dass es kurz nach dem Urknall nur eine vereinheitlichte Kraft gab. Diese GUT-Kraft (Grand Unified Theorie) hat sich dann in die vier fundamentalen Kräfte aufgeteilt.

Die vier fundamentalen Kräfte
KraftReichweite StärkeAuftreten
Starke Kraft 10-15 m 1 zwischen Quarks
Elektromagnetische Kraft unendlich 10-2 zwischen elektrisch geladenen Teilchen
Schwache Kraft 10-15 m 10-13 zwischen Leptonen (Neutrinos, Elektronen)
Gravitation unendlich 10-38 zwischen allen Teilchen


Heute versucht man diese vier Kräfte wieder zusammenzuführen. Man hat herausgefunden, dass es zwischen der elektromagnetischen Kraft und der schwachen Kraft eine Symmetrie gegeben haben muss die dann zerbrochen ist. Dazu muss man wissen, dass die Austauschteilchen der schwachen Wechselwirkung die W+-, W-- und Z0-Partikel sind. Es gibt im heutigen Universum das Higgs-Feld, dass sich mit dem Feld der schwachen Kraft vereinigt. Durch hohe Energien kann man jedoch das Higgs-Feld auflösen und die eben genannten Partikel werden dadurch frei und verhalten sich dann wie Photonen und sind von ihnen auch nicht mehr zu unterscheiden. Für diese Entdeckung erhielten S. Glashow, S. Weinberg und A. Salam den Nobelpreis. Bei einem Experiment am CERN (Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire), im Proton-Antiproton-Kollidierer wurden diese Partikel nachgewiesen und somit war die elektroschwache Kraft bestätigt worden. Man arbeitet nun daran als nächstes die Starke Kraft daran anzuschließen.


Kapitel 3: Galaxien


Die Entstehung einer Galaxie


Die Galaxien sollen ungefähr 1 Milliarde Jahre nach dem Urknall entstanden sein. Es gibt heute verschiedene Theorien über ihre Enstehung. Eine der Theorien ist die, dass sich Sterne aus riesigen Gasansammlungen gebildet haben, sich durch ihre gegenseitige Gravitation angezogen haben und aus ihnen Galaxien entstanden sind. Die Entstehung eines Stern wird im nächsten Kapitel näher erläutert. Eine andere Theorie die man etwas genauer ausgearbeitet hat sagt, dass es große Gasansammlungen gab, die sich gegenseitig anzogen. Sie kamen sich langsam immer näher und manche von ihnen stießen zusammen und wurden zu Sternen. Diese Sterne kreisten nun in den aüßeren Bereichen der enstandenen Protogalaxie und brachten sie dazu blau zu leuchten. Diese Protogalaxie war viel heller als unsere heutige Galaxie ist. Nach einiger Zeit bildeten sich aus dem Gas im Zentrum dieser Protogalaxie weitere Sterne und es entstandt eine Galaxie.


Galaxientypen


AndromedagalaxieMilchstraße

Es gibt sehr verschiedene Galaxientypen. Unsere Galaxie, die Milchstraße ist z. B. eine Spiralgalaxie. Sie hat einen Durchmesser von 100.000 Lichtjahren und besitzt vier Spiralarme. Diese Form von Galaxien ist wohl die beeindruckendste, denn es ist eine Scheibe aus Sternen die das Gas, der Galaxie, aufleuchten lassen. Solche Galaxien sind dann entstanden wenn die Gaswolke aus der sie hervorgingen rotierte, denn diese Rotation verhinderte, dass sich die Gaswolke zusammenballen konnte, weil die Zentrifugalkraft hier gewirkt hat. Deshalb gibt es in solchen Galaxien Gas, denn durch die Zentrifugalkraft konnten sich nicht aus dem gesamten Gas Sterne bilden. Diese Galaxien können aus mehreren Milliarden Sternen bestehen. Ungefähr eine Hälfte der Sterne in unserer Galaxie sind Mehrfachsterne. Dabei kreisen die einzelnen Sternen um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Die nächstgrößere Galaxie, von uns aus gesehen, ist die Andromedagalaxie (M 31), die 2,2 Millionen Lichtjahre (1 Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt; 9,46 Billionen Kilometer) von uns entfernt ist und unsere Galaxie an Größe soagr noch übertrifft. Ein anderer Typ ist die Zwerggalaxie in der sich nur wenige Millionen Sterne befinden. Die größten Galaxien sind elliptische Galaxien. In diesen Galaxien, wie auch in den Zwerggalaxien, gibt es kein Gas, das die Sterne aufleuchten lassen könnten. Es gibt außerdem noch irreguläre Galaxien die, wie der Name schon sagt, keine symmetrische Form haben.


Galaxienhaufen und Superhaufen


Es gibt im Universum Galaxienhaufen in denen sich mehrere Galaxien befinden. Der Haufen in der sich unsere Milchstraße und auch die Andromedagalaxie befinden wird lokale Gruppe genannt. Diese beiden genannten Galaxien sind die größten und massereichsten der lokalen Gruppe und die Zwergalaxien sind jeweils um eine dieser Spiralgalaxien herum angeordnet. Die lokale Gruppe besteht aus ungefähr 26 Galaxien. Sie hat einen Durchmesser von ungefähr 4 Millionen Lichtjahren. Es gibt außerdem noch Superhaufen in denen sich mehrere Galaxienhaufen befinden. Heute sind Superhaufen die größten bekannten Gruppierungen im Universum.


Kapitel 4: Sterne


Das Leben eines Sterns


Nach 500 Millionen Jahren haben sich Galaxien und nach 1 Milliarde Jahren haben sich an manchen Orten Gas- und Staubwolken gebildet. Das Gas war vorwiegend Wasserstoff und etwas Helium. Diese Atome haben sich durch die Gravitation angefangen anzuziehen und kondensierten somit immer mehr bis sich ein Protostern gebildet hat. In einem Protostern finden noch keine Fusionsreaktionen statt aber trotzdem sendet ein solcher Protostern infrarotes Licht und Radiowellen aus die die Gas- und Staubwolke, welche den Protostern verdeckt, durchdringen können. Manche Sterne die zu wenig Masse haben damit Fusionsreaktionen ablaufen können bleiben in diesem Zustand, nur die Gas- und Staubwolke verschwindet, und sie können schwach leuchten. Solche Sterne nennt man braune Zwerge. Bei anderen Sternen, wie unserer Sonne z. B. beginnen nach 10.000 Jahren thermonukleare Reaktionen (Fusionsreaktionen) und somit werden diese Protosterne zu Sternen. Braune Zwerge sind aber nicht zu verachten, denn man glaubt heute, dass sie, wie auch Schwarze Löcher, die Materie bilden könnten die bei den Berechnungen der Wissenschaftler schon immer gefehlt hat, denn man berücksichtigte früher nur die Materie die leuchtete. Da diese Berechnungen mit der Theorie, wieviel Materie es geben sollte, nicht übereinstimmten fing man an nach Objekten zu suchen die nicht leuchten. Aber wir wollen zu der Sternenentstehung zurückkommen. Dieser neue Stern ist noch für mehrere Millionen Jahre mit dieser Gas- und Staubwolke bedeckt. Nach dieser Zeit löst sie sich von ihm und aus ihr können, wie das bei unserem Sonnensystem der Fall ist, Planeten entstehen. Bis zu diesem Punkt ist die Entstehung jedes Sterns gleich, doch jetzt muss man die Sterne in Klassen unterteilen. Je mehr Masse ein Stern besitzt und somit, für gewöhnlich größer ist als ein Stern der weniger Masse besitzt, desto schneller laufen in ihm die thermonuklearen Reaktionen ab. Das hat zur Folge, dass er heißer ist aber auch das er kürzer lebt. Die verschiedenen Spektralklassen (Sternklassen) werden unten noch genauer beschrieben. Es gibt zwei Arten von Fusionsreaktionen die Sternen ablaufen. Der erste ist der Proton-Proton-Zyklus (p-p-Zyklus) und der zweite ist der Kohlenstoff-Stickstoff-Sauerstoff-Zyklus (CNO-Zyklus). Es läuft in einem Stern jeweils nur einer dieser Zyklen ab. Die massereichsten Sterne sind blaue Sterne. Ihre Oberflächentemperatur beträgt 25.000 Kelvin und sie leben nur 10 Millionen Jahre. Unsere Sonne soll ungefähr 10 Milliarden Jahre leben und es gibt sogar rote Sterne, die 100 Milliarden Jahre leben können. Die Lebenserwartung eines Sterns hängt davon ab wie schnell er Wasserstoff in Helium umwandelt. Wenn ein Stern nämlich anfängt Helium zu verbrennen, dann fängt er an zu sterben. Unsere Sonne existiert seit ungefähr 5 Milliarden Jahren. In 5 Milliarden Jahren soll unsere Sonne zu einem roten Riesen werden, dann wenn sie den Wasserstoff zu Helium umgewandelt hat. Dabei wird sie sich so aufblasen, dass sie den Merkur, die Venus und die Erde zerstören wird. Bis dahin müssen wir uns also einen anderen Planeten zum leben suchen. Danach wird dieser rote Riese zu einem weißen Zwerg. Ein weißer Zwerg ist ein Objekt das so dicht ist, dass ein Kubikzentimeter ungefähr eine Tonne wiegt. Dieses Objekt was aus unserer Sonne entstehen wird wird natürlich viel kleiner sein als unsere Sonne jetzt ist, aber die Gravitation wird viel größer sein, weil die Dichte zunimmt. Wenn dieser weiße Zwerg seine ganze übrig gebliebene Energie abgegen hat, wird er zu einem schwarzen Zwerg. Bei Sternen mit über 1,4 facher Sonnenmasse ist es so, dass sie explodieren und diese Explosion bezeichnet man als Supernova. Dabei kommt es zu einem Kollaps bei dem der Kern sehr dicht zusammengepresst wird und durch den der Stern schließlich explodiert. Das Endprodukt ist, abhängig von der Masse des Sterns, entweder ein Neutronenstern, der so dicht ist, dass ein Kubikzentimeter 300 Millionen Tonnen wiegt oder ein Schwarzes Loch bei dem, in der Singularität wo unsere physikalischen Gesetze nicht mehr gelten, eine unendliche Dichte herrscht. Nicht einmal das Licht, was mit einer Geschwindigkeit von 300.000 Kilometern pro Sekunde reist, kann aus einem Schwarzen Loch entkommen. Die Neutronensterne und die schwarzen Löcher werden unten noch genauer beschrieben. Supernoven sind deshalb so wichtig, weil sich erst dadurch schwere Elemente bilden konnten. Der Grund warum Sterne, wenn sie ihren Vorrat an Wasserstoff in Helium umgewandelt haben, kollabieren, ist darauf zurückzuführen, dass in ihrem Innern, während ihres Lebens, wenn Fusionen ablaufen, ein Druck entsteht, der der Gravitation, die einen Kollaps verursachen will, entgegenwirkt. Dies hat zur Folge, dass der Stern während seines Lebens zwar nicht explodieren kann aber dass er auch nicht kollabieren kann. Wenn die Fusionen nachlassen wird auch der Druck niedriger und es kommt zu einem Kollaps. Die drei möglichen Endstadien eines Kollaps sind, wie ich schon oben erwähnt habe, ein weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein schwarzes Loch. Anzumerken wäre noch, dass unsere Sonne kein Stern der ersten Generation ist, sondern, dass in ihr Elemente von Supernoven drin sind, sonst hätten wir auf der Erde kein Uran und die Erde ist wie schon erwähnt von den Abfällen der Sonne entstanden. Sterne erster Generation sind nur aus einer Gaswolke, aus Wasserstoff, entstanden.


Der Proton-Proton-Zyklus


Beim Proton-Proton-Zyklus in der Sonne passiert es, dass durch den Druck zwei Protonen für kurze Zeit zusammengehalten werden können. In dieser Zeit zerfällt eines der beiden Protonen zu einem ein Neutron. Dabei werden ein Positron und ein Neutrino emittiert (entsandt). Diese Verbindung von einem Proton und einem Neutron heißt Deuterium (schwerer Wasserstoff). Trifft noch ein Proton dieses Deuterium-Ion, so bekommen wir Helium-3 (Verbindung von zwei Protonen und einem Neutron). Danach treffen zwei Helium-3-Ionen aufeinander und hierbei entsteht das Endprodukt Helium-4 (Verbindung von zwei Protonen und zwei Neutronen), außerdem bleiben noch zwei freie Protonen übrig. Falls Sie mehr über die Kernphysik erfahren möchten, so können Sie sich die Homepage der Kernphysik angucken.

Proton-Proton-Zyklus


Die Spektralklassen


Es gibt wie schon oben beschrieben Sterne mit verschiedenen Massen. Je größer die Masse ist, desto höher ist die Gravitation und Druck im Stern und die thermonuklearen Reaktionen laufen auch schneller ab. Dadurch ist ein solcher Stern natürlich heißer als unsere Sonne, aber er lebt auch kürzer. Es gibt es 7 Spektralklassen: O (blau), B (bläulich-weiß), A (weiß), F (gelb-weiß), G (gelb), K (orange), M (rot). Der Merksatz dafür lautet: Oh be a fine girl, kiss me. Sterne der Klasse O sind die massereichsten Sterne und sie sind wegen einer Temperatur von 25.000 Kelvin blau. Ihre Lebenserwartung beträgt, wegen der so schnellen Umwandlung des Wasserstoffs in Helium, nur 10 Millionen Jahre. Der Durchmesser eines solchen Sterns kann mehrere hundert Millionen Kilometer betragen. Ein Beispiel für einen blauen Stern wäre der Stern Spica der 275 Lichtjahre von uns entfernt ist und einen achtfachen Sonnendurchmesser hat. Die kältesten Sterne sind Sterne der M-Klasse mit einer Temperatur von 3.000 Kelvin. Ihre Lebenserwartung beträgt bis zu 100 Milliarden Jahren. Unsere Sonne ist ein Stern der G-Klasse. Das heißt, dass sie insgesamt 10 Milliarden Jahre leben soll. Die meisten Sterne leben, auf der Hauptreihe des Hertzsprung-Russell-Diagramm, die von links oben (blaue Überriesen) nach rechts unten (rote Zwerge) verläuft.

Hertzsprung-Russell-Diagramm


Neutronensterne


Neutronensterne entstehen, wie schon oben beschrieben, bei Supernoven. Sie weisen eine durchschnittliche Dichte von 300.000.000 t/cm3 (300 Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter) auf. Sie bestehen nicht aus Atomen, weil es beim Atom einen riesigen leeren Raum zwischen dem Kern und den Eletronenhüllen gibt. Der Kern hat nämlich einen Durchmesser von ungefähr 10-14 Metern und die Elektronenhüllen haben einen Durchmesser von ungefähr 10-10 Metern. Das heißt, dass der Kern 10.000 mal kleiner ist als die Elektronenhülle, aber er macht 99,99 % der Masse des Atoms aus. Wer mehr über Atome und Atomkerne erfahren möchte, kann das auf der Homepage der Kernphysik tun. Die Dichte im Atomkern ist ungefähr so groß wie die Dichte eines Neutronensterns. Also besteht ein Neutronenstern nicht aus Atomen, sondern aus freien Neutronen, Protonen und Elektronen. Der Kern eines Neutronensterns besteht sogar aus Quarks, den Elementarteilchen aus denen Protonen und Neutronen bestehen, und ist noch dichter. Es ist nämlich so, dass es zwischen den Quarks, in einem Proton oder Neutron, einen Freiraum gibt. In dem Kern eines Neutronensterns ist es aber so, dass die Protonen und Neutronen in Quarks zerlegt werden und diese Quarks aufeinanderliegen, wodurch die Dichte bis zu 1.300.000.000 t/cm3 (1,3 Milliarden Tonnen pro Kubikzentimeter) betragen kann. Um diesen Kern herum findet man eine Neutronenflüssigkeit vor in der es auch Protonen und Elektronen gibt, die supraleitend ist und keinen Reibungskräften unterworfen ist. Diese Flüssigkeit ist umgeben von einer 1 Kilometer dicken Kruste in der man neutronenreiche schwere Atomkerne vorfindet zwischen denen sich auch noch freie Neutronen befinden. Das letzte womit der Neutronenstern umgeben ist, ist seine Atmosphäre die wieder aus neutronenreichen schweren Atomkernen besteht. In Neutronensternen verschmelzen Elektronen und Protonen zu Neutronen und lassen dabei auch ein Neutrino entstehen. Dies ist ein inverser, also umgekehrter Betazerfall. Wenn Sie mehr über den Betazerfall erfahren möchten, können Sie das auf der Homepage der Kernphysik tun. Neutronensterne die sich sehr schnell um sich selbst drehen nennt man Pulsare, denn sie emittieren gebündelte Radiowellen. Auf jeder Halbkugel gibt es jeweils einen Punkt an dem sie entspringen. Durch diese Radiowellen kann man Neutronensterne erst erkennen, denn sie haben Durchmesser von nur 10 bis 20 Kilometern. Neutronensterne emittieren dazu auch noch Röntgenstrahlung. Außerdem haben Neutronensterne sehr starke Magnetfelder bis zu 100 Milionen Tesla. Wenn man auf einem Neutronenstern leben sollte wäre es dort recht eigenartig, denn die Fluchtgeschwindigtkeit beträgt dort ungefähr halbe Lichtgeschwindigkeit, so dass man z. B. die andere Seite des Neutronensterns sehen könnte. Außerdem können dort Berge, wegen der hohen Gravitation, nicht höher als 1 zentimeter sein.

Neutronenstern


Diese Aufnahme stammt von dem Hubble Space Teleskop und der weiße Pfeil zeigt einen einzelnen Neutronenstern. Sie wurde im Bereich des sichtbaren Lichts gemacht.

Neutronenstern


Schwarze Löcher


Schwarze Löcher entstehen wie ich schon oben beschreiben habe, bei Supernoven sehr massereicher Sterne und besitzen im Vergleich zu Neutronensternen, in der Singulariät wo unsere physikalischen Gesetze nicht mehr gelten, eine unendliche Dichte. Schwarze Löcher besitzen einen Ereignishorizont und wenn ein Objekt ihn erreicht kann es von dort nicht mehr entkommen. Nicht einmal das Licht mit einer Geschwindigkeit von 300.000 km/s kann aus einem schwarzen Loch fliehen. Aus diesem Grund heißt es schwarzes Loch, denn wenn kein Licht entkommt ist es nicht sichtbar und somit kann man schwarze Löcher nur indirekt nachweisen. Man vermutet heute, dass das Zentrum unser Galaxie aus einem schwarzen Loch bestehen könnte. Wenn z. B. ein Raumschiff in ein schwarzes Loch fallen würde würde es, da die Gravitation mit der Entfernung abnimmt, langgezogen werden und schließlich auseinander brechen. Wenn man sich einem schwarzen Loch näher vergeht die Zeit langsamer als für einen außenstehenden Beobachter. Die Frequenz des Lichts eines Sterns, das sich einem schwarzen Loch nähert, würde abnehmen und es würde somit eine Rotverschiebung stattfinden, so dass der Stern rötlich erscheinen würde. Heute gibt es Spekulationen darüber dass schwarze Löcher Zeittunnel sein könnten, mit Hilfe deren man Zeitreisen unternehmen könnte. Dabei müsste man lediglich aufpassen damit man nicht in die Singularität hineinstürtzt, denn das würde das Ende für den Reisenden bedeuten. Mit Hilfe solcher Wurmlöcher könnte man also Dinge in der Zeit verändern, was aber verheerende Folgen haben könnte. Es existieren auch Theorien darüber, dass neben unserem Universum weitere Paralleluniversen existieren könnten, die wir durch Wurmlöcher erreichen würden. Wenn man also in andere Universen reisen könnte, wäre es theoretisch auch möglich riesige Entfernungen in unserem eigenen Universum zu überwinden. Als Beispiel will ich unseren nächsten Stern, Alpha Centauri, nennen, der 4 Lichtjahre von uns entfernt ist. Also würden wir, wenn wir mit Lichtgeschwindigkeit fliegen würden, 4 Jahre benötigen um ihn zu erreichen. Es gibt in unserem Universum aber auch Entfernungen von mehreren Millionen und sogar Milliarden Lichtjahren. Mit Hilfe von Wurmlöchern könnten wir den Raum jedoch so stark krümmen, dass wir diese unvorstellbaren Entfernungen in nur wenigen Sekunden überwinden könnten.


Kapitel 5: Unser Sonnensystem


Unser Sonnensystem besteht aus neun Planeten. Von der Sonne aus gesehen sind es der Merkur, die Venus, die Erde, der Mars, der Jupiter, der Saturn, der Uranus, der Neptun und der Pluto. Zwischen dem Mars und dem Jupiter befindet sich der Asteroidengürtel. Das sind Asteroiden, die um die Sonne kreisen. Der Merkur, die Venus, die Erde, der Mars und der Pluto sind terrestiale Planeten, das heißt, dass sie fest sind. Die vier anderen Planeten sind Gasplaneten, wobei sie einen festen Kern besitzen. Außerdem haben diese Planeten Ringe. In den folgenden Texten werden diese Planeten beschrieben.


Die Sonne


Sonne

Unsere Sonne besteht aus mehreren Schichten. Der Kern der Sonne ist die Brennzone in der die Fusionsreaktionen, bei denen Wasserstoff zu Helium umgewandelt wird, ablaufen. Hier herrscht eine Temperatur von 15.000.000 Grad Celsius. Das was wir sehen ist die Photosphäre. Sie hat durch das aufsteigen heißer Gase aus dem Sonneninnerem eine körnige Struktur. Hier herrscht eine Temperatur von 6.000 Grad Celsius. Außerdem befinden sich hier die Sonnenflecken. Sie sind eine Erscheinung magnetischer Felder auf der Sonne. Sie verändern sich in einem elfjährigen Zyklus. Am Anfang dieses Zyklus gibt es fast gar keine Flecken und während dieser elf Jahre nehmen sie ständig zu. Nach dieser Zeit beginnt alles wieder von vorne. Diese Flecken treten immer paarweise auf, da die magnetischen Feldlinien an einer Stelle aus der Sonne austreten und an der anderen Stelle wieder in die Sonne eintreten. Die dunklen Stellen dieser Flecken nennt man Umbra und die hellere Umrandung nennt man Penumbra. Die Temperatur beträgt in der Umbra 4.500 Grad Celsius und in der Penumbra 5.500 Grad Celsius. Über der Photosphäre befindet sich die Chromosphäre. Sie besteht aus sehr dünnen Gasen. Die Temperatur beträgt hier 4.000 bis 50.000 Grad Celsius. Über der Chromosphäre liegt die oberste Schicht der Sonne, die Korona. Auch sie besteht aus sehr dünnen Gasen. Hier beträgt die Temperatur sogar 2.000.000 Grad Celsius, was ein Phänomen ist, denn nach den bekannten physikalischen Gesetzen müsste hier niedriger sein als in der Photosphäre, weil die Korona von der Brennzone weiter entfernt ist. Die Korona läßt auch den Sonnenwind entstehen. Er besteht aus Protonen, schweren Ionen und Elektronen, die dafür sorgen, dass die Magnetfelder der Erde und der anderen Planeten beeinflußt werden. Wenn aber diese geladenen Teilchen in die Erdatmosphäre gelangen entstehen am Himmel wunderschöne Farbeffekte, die Polarlicht genannt werden.

Daten zur Sonne
Durchmesser am Äquator 1.392.000 km
Masse 1,989 * 1027 t
Dichte 1,41 g/cm3
Höchste Oberflächentemperatur 6.000 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur 4.500 Grad Celsius


Der Merkur


Merkur

Der Merkur ist ein sehr heißer Planet, weil er sehr nah an der Sonne liegt, jedoch beträgt seine Rotationsperiode 58 Tage, so dass er auf der anderen Seite wieder abkühlt und hinzu kommt noch, dass er eine sehr dünne Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium besitzt. Wegen seiner Nähe zur Sonne erhält er pro Flächeneinheit 4,7 mal mehr Wärme, Licht und andere Strahlung als die Erde ab. Er ist mit 4.878 Kilometern Durchmesser im Vergleich zur Erde (12.756 Kilometer Durchmesser) wesentlich kleiner. Sein aus Eisen und Nickel bestehender Kern hat einen Durchmesser von 3.600 Kilometern und ist somit größer als der Mond der Erde. Über dem Kern befindet sich der 600 Kilometer dicke Felsmantel und darüber ist dann die Kruste die bis zu 66 Kilometer dick ist. Wie der Mond ist auch der Merkur von Kratern übersät. Der größte Krater hat einen Durchmesser von 625 Kilometern und wurde Beethoven genannt. Diese Krater entstanden durch Planetesimale, die der Merkur durch seine Gravitation anzog. Durch diese Einschläge ergoß sich nicht selten auch Lava, die aber langsam abkühlte. Außerdem hat sich der Merkur in den letzten 3,5 Milliarden Jahren kaum verändert hat, da es dort fast gar keine geologischen Aktivitäten gibt. Das einzige was zwischen 1974 und 1975 durch die Raumsonde Mariner 10 entdeckt wurde, waren Wärmepole, die sich genau gegenüberliegen. Diese Wärmepole sind vulkanische Tätigkeiten unterhalb der Oberfläche. Die Sonde wies außerdem ein schwaches Magnetfeld nach. Vermutlich haben am Anfang auch die Venus, die Erde und der Mars so wie der Merkur ausgesehen. Wie schon erwähnt, sehen sich der Mond und der Merkur, wenn es um das äußere Erscheinungsbild geht, sehr ähnlich. Wenn man aber das Innere vergleicht so kommt man zu dem Schluss, dass vielleicht einige Entstehungsprozesse gleich abliefen, aber viele sich doch voneinander unterschieden. Der Merkur weist im Gegensatz zum Mond sehr lange Rillen auf, die mehrere Kilometer lang sein können. Wahrscheinlich sind sie durch die Bewegung der Kruste während der Erwärmung oder Abkühlung des Planeteninneren entstanden. Ein anderer Grund für diese tektonischen Verformungen wäre aber auch die Verlangsamung der Rotation des Merkurs durch die Gravitation der Sonne.

Daten zum Merkur
Durchmesser am Äquator 4.878 km
Masse 3,303 * 1020 t
Dichte 5,43 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 58,65 Tage
Mittlere Entfernung zur Sonne 57.910.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 87,97 Tage
Umlaufgeschwindigkeit 172.410 km/h
Neigung der Achse 2 Grad
Höchste Oberflächentemperatur 427 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächenemperatur -212 Grad Celsius
Monde 0


Die Venus


Venus

Die Venus ist der Erde, wenn es um das äußere Erscheinungsbild und den Aufbau geht, sehr ähnlich. Erstens sind beide Planeten fast gleich groß, was man auch der Tabelle entnehmen kann und zweitens sehen sich der Venuskern, mit einem Durchmesser von 650 Kilometern, wie auch der Mantel fast gleich mit denen der Erde und haben auch annähern dieselbe Größe. Der Kern der Venus besteht wie auch der Kern der Erde aus Eisen und Nickel. Die Kruste der Venus z. B. ist mit 60 Kilometern doppelt so dick wie die der Erde. Auch die Atmosphären unterscheiden sich sehr voneinander. Die Atmosphäre der Venus besteht überwiegend aus Kohlenstoffdioxid (CO2). Der Luftdruck der Venusatmosphäre beträgt das 90 fache des Luftdrucks der Erdatmosphäre und nicht selten regnet es Schwefelsäure (H2SO4). Außerdem ist es so, dass wenn man von außen auf die Venus guckt man garnicht die Venusoberfläche sehen kann, weil die Atmosphäre so dicht ist. Der Grund warum die Temperaturen auf der Venus höher sind als die auf dem Merkur ist der, dass sich in der Venusatmosphäre so viel CO2 befindet und es somit zum Treibhauseffekt kommt. Es gab mehrere Raumsonden die auf der Venus gelandet sind, wie z. B. Mariner 2, 5 und 10 und Venera 1 bis Verena 16. Die Sonden konnten z. B. die Windgeschwindigkeiten messen, wie auch die Oberflächestruktur bestimmen. In den oberen Schichten der Atmosphäre betragen sie über 360 km/h und in den unteren nur noch um die 3,6 km/h. Große Teile des Planeten sind Ebenen und nur einige Gegenden liegen tiefer. Des weiteren haben die Sonden auch Anzeichen auf mögliche Erosionen gefunden und sie haben herausgefunden, dass die Oberfläche mit Bruchstücken kleiner Felsbrocken übersät ist.

Daten zur Venus
Durchmesser am Äquator 12.102 km
Masse 4,869 * 1021 t
Dichte 5,25 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 243,01 Tage
Mittlere Entfernung zur Sonne 108.200.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 224,7 Tage
Umlaufgeschwindigkeit 126.110 km/h
Neigung der Achse 177,3 Grad
Höchste Oberflächentemperatur 482 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur 446 Grad Celsius
Monde 0


Die Erde


Erde

Die Erde ist uns natürlich viel besser bekannt als andere Planeten, weil wir auf ihr selbst Experimente durchführen können und wir dazu keine Raumsonden benötigen. Die Erde besitzt einen Kern aus Eisen und Nickel der im inneren metallisch und außen flüssig ist. Der innere Kern hat einen Durchmesser von ungefähr 2.500 Kilometern und der äußere ist 2.200 Kilometer dick. Danach folgt der Mantel mit einer Dicke von 2.900 Kilometern. Das nächste ist die Erdkruste. Sie weißt eine Dicke von 30 bis 40 Kilometern auf, wobei der Meeresboden eine Dicke von nur 5 Kilometern aufweist. Das was noch fehlt ist die Erdatmosphäre, die das Leben auf der Erde ermöglicht. Sie setzt sich zu 79 Prozent aus Stickstoff zu 21 Prozent aus Sauerstoff, zu 0,93 Prozent aus Argon und spurenweise auch noch aus Gasen wie z. B. Kohlenstoffdioxid (CO2) und Helium zusammen. Dadurch das die Atmosphäre nicht zu dünn ist verhindert sie, dass Wärme nicht so leicht entweichen kann. Nach der industriellen Entwicklung sind Treibhausgase, dass heißt, Gase die für den Treibhauseffekt verantwortlich sind, kräftig angestiegen. Diese Gase sind vorallem Kohlenstoffdioxid (CO2) und die Stickoxide.

Daten zur Erde
Durchmesser am Äquator 12.756 km
Masse 5,976 * 1021 t
Dichte 5,52 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 23,94 Stunden
Mittlere Entfernung zur Sonne 149.600.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 365,26 Tage
Umlaufgeschwindigkeit 107.250 km/h
Neigung der Achse 23,45 Grad
Höchste Oberflächentemperatur 58 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -89 Grad Celsius
Monde 1


Der Mars


Mars

Der Mars hat einen nur halb so großen Durchmesser wie die Erde, aber an sonsten ist er der Erde sehr ähnlich. Sein Kern besteht wie auch der Kern der Erde aus Eisen und Nickel und hat einen Durchmesser von 3.000 Kilometern. Über dem Kern befindet sich ein Mantel aus Silikaten der ungefähr 1.800 Kilometer dick ist. Dieser Mantel ist von einer 100 Kilometer dicken Kruste umgeben. Die Atmosphäre setzt sich überwiegend aus Kohlenstoffdioxid (CO2) zusammen. Da der Mars weiter von der Sonne entfernt ist als die Erde benötigt er auch eine längere Umlaufzeit, was man auch der Tabelle entnehmen kann. Wegen der Neigung der Achse des Marses gibt es dort auch Jahreszeiten wie auf der Erde, wobei die Temperatur natürlich bedeutend kühler ist. Der Mars hat eine rote Farbe, weil große Teile der Oberfläche mit Eisen und Silicium bedeckt sind und sich somit Rost gebildet hat. Diese Eisenoxidstaubteilchen werden auch aufgewirbelt, so dass der Himmel rosa aussieht. Der Mars ist außerdem ein Wüstenplanet. Auf diesem Planeten findet man auch sehr viele Vulkane vor die viel höher sind als die auf der Erde. Die Pole des Marses sind mit Eiskappen überzogen, die aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wassereis bestehen. Zu den frühen Entdeckern des Planeten gehörten die Raumsonden Mariner 4, 9 und Viking 1, die auch sehr detailierte Fotos von den Vulkanen und Kratern machen konnten und auch eine Karte vom Mars erstellt haben. Der Mars wird heute immer mehr zum Ziel der Raumfahrt, denn die NASA hat sich vorgenommen dort bis 2020 ein bemanntes Raumschiff landen zu lassen. Früher hat dachte man, dass es schon zwischen 2008 und 2011 gelingen könnte, aber heute ist man der Ansicht, dass man noch etwas mehr Zeit brauchen wird. Davor muss der Mars jedoch noch näher erforscht werden. Im Moment wird der Mars vom Mars Global Surveyor und vom Mars Global Odyssey untersucht. Ein wichtiger Vergänger dieser beiden war in der Vergangenheit der Mars Pathfinder. Man will auch untersuchen, da man glaubt dass der Mars früher so ausgesehen haben könnte wie die Erde, ob es dort vielleicht eingefrorene Organismen gibt.

Daten zum Mars
Durchmesser am Äquator 6.786 km
Masse 6,421 * 1020 t
Dichte 3,95 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 24,62 Stunden
Mittlere Entfernung zur Sonne 227.940.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 686,98 Tage
Umlaufgeschwindigkeit 86.870 km/h
Neigung der Achse 25,19 Grad
Höchste Oberflächentemperatur 27 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -126 Grad Celsius
Monde 2


Der Asteroidengürtel


Asteroid

Zwischen dem Mars und dem Jupiter befinden sich Asteroiden, die wie auch alle Planeten um die Sonne kreisen. Es sind heute viele tausend davon bekannt jedoch haben nur wenige einen Durchmesser von mehr als 200 Kilometern auf. Die Gravitation des Jupiters verursacht, dass es nicht ein Ring ist sondern, dass sie in mehreren Ringe angeordnet sind. Der Jupiter hat es sogar geschafft, dass sich eine Gruppe von Asteroiden vor und eine weitere hinter ihm auf seiner Umlaufbahn befinden. Diese beiden Gruppen heißen Trojaner. Asteroidem weisen verschiedene Farben auf, da sie verschiedene Mineralien und manchmal auch Wasser besitzen. Sie haben allgemein eine längliche Form. Durch Einschläge von kleinen Trümmerstücken haben Asteroiden viele kleine Krater.

Der Jupiter


Jupiter

Der Jupiter ist der Gasplanet mit dem kleinsten Abstand zur Sonne und gleichzeitg der größte Planet unseres Sonnensystems. Er ist wie alle anderen Gasplaneten auch, viel größer als die terrestialen Planeten. Alleine der Kern hat schon einen Durchmesser von 30.000 Kilometern und besteht wahrscheinlich aus einer Mischung von Eisen und Silikaten und etwas Wasser-, Methan- und Ammoniakeis. Diese Stoffe sind jedoch durch den riesigen Druck in eine metallische Form übergegangen. Die Temperatur im Kern beträgt ungefähr 20.000 bis 30.000 Grad Celsius. Darüber befindet sich der äußere Kern der eine Dicke von 30.000 Kilometern aufweist und aus Wasserstoff besteht der, wegen des hohen Drucks, in einer metallischen Form vorliegt. Über diesem Kern befindet sich eine 25.000 Kilometer dicke Schicht aus flüssigem Wasserstoff, die von einer 1.000 Kilometer dicken Atmosphäre umgeben wird. Zu den Besonderheiten der Atmosphäre gehört vorallem der Große Rote Fleck. Man kann ihn schon seit 340 Jahren mit Teleskopen beobachten und vermutet, dass er ein Sturm ist. Er seine Größe varriert, aber es man kann seine Länge bei ungefähr 26.200 Kilometern und seine Breite bei 13.800 Kilometern einordnern. Es gibt auf dem Jupiter Winde von mehr als 400 Kilometern pro Stunde. In dieser Atmosphäre gibt es Wolken aus Wasserdampf und weiteren bislang unbekannten Stoffen. Diese Feststellungen konnten durch die Raumsonden Voyager 1 und 2 gemacht werden. Der Jupiter besitzt wie auch die anderen Gasplaneten Ringe, die aber relativ klein im Vergleich zu denen vom Saturn sind. Er strahlt außerdem Radiowellen ab und besitzt ein großes Magnetfeld, das die geladenen Teilchen von der Sonne anzieht und somit Polarlichter, wie in Polargebieten auf der Erde, entstehen lässt.

Daten zum Jupiter
Durchmesser am Äquator 142.984 km
Masse 1,9 * 1024 t
Dichte 1,33 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 9,84 Stunden
Mittlere Entfernung zur Sonne 778.330.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 11,86 Jahre
Umlaufgeschwindigkeit 47.010 km/h
Neigung der Achse 3,12 Grad
Höchste Oberflächentemperatur -118 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -129 Grad Celsius
Monde 39


Der Saturn


Saturn

Der Saturn ist etwas kleiner als der Jupiter wobei der Aufbau sehr ähnlich ist. Er ist auch ein Gasriesige und besitzt die größten und schönsten Ringe unseres Sonnensystems die später noch genauer beschrieben werden. Der Kern des Saturns hat einen Durchmesser von 25.000 Kilometern und besteht aus Silikaten, Mineralien und verschiedenen Arten von Eis. Die Temperatur in diesem Kern beträgt 14.000 Grad Celsius. Der Kern ist von einer 11.460 Kilometer dicken Schicht aus metallischem Wasserstoff umgeben. Darüber befindet sich eine 4.200 Kilometer dicke Schicht aus Heliumtröpfchen. Und schließlich folgt das Restmaterial des Saturns das 29.000 Kilometer dick ist und vorwiegend aus Wasserstoff und etwas Helium besteht. Der Saturn besitzt eine Wolkenhülle und über ihr noch weitere Wolken aus Ammoniak. Die Windgeschwindigkeiten auf dem Saturn betragen mehr als 1.700 Kilometer pro Stunde. Der Saturn besitzt allgemein eine sehr kleine Dichte von nur 0,69 g/cm3 so dass er rein theoretisch in Wasser schwimmen könnte. Wie auch der Jupiter emittiert der Saturn Radiowellen und besitzt ein großes Magnetfeld, wodurch auch hier wieder Polarlichter entstehen. Erforscht wurde der Planet von den Raumsonden Voyager 1 und 2. Die Ringe des Saturns bestehen aus Felsbroken und Eispartikeln, die sich schnell um den Saturn bewegen da sie schon auf ihn stürzen würden. Man nennt die Hauptringe einfach A, B, C und D. Diese Ringe sind nur einen Kilometer dick, so dass sie alle 14 bis 15 Jahre zu verschwinden scheinen, weil wir dann nämlich auf die dünne Kante schauen. Zum ersten mal wurden diese Ringe von Galileo Galilei im Jahre 1610 entdeckt und einige Jahre später war er sehr erstaunt als er sie nicht mehr sehen konnte, weil er auf die dünne Kante guckte.

Daten zum Saturn
Durchmesser am Äquator 120.536 km
Masse 5,688 * 1023 t
Dichte 0,69 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 10,23 Stunden
Mittlere Entfernung zur Sonne 1.426.980.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 29,46 Jahre
Umlaufgeschwindigkeit 34.700 km/h
Neigung der Achse 26,73 Grad
Höchste Oberflächentemperatur -179 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -184 Grad Celsius
Monde 30


Der Uranus


Uranus

Der Uranus hat einen Kern mit einem Durchmesser von 14.500 Kilometern und er besteht wahrscheinlich aus Eisen und Silikaten. Die Temperatur beträgt hier 7.000 Grad Celsius. Der Kern ist mit einem 10.000 Kilometer dicken Mantel umgeben, der wahrscheinlich aus Wassereis, Ammoniak und Methan besteht. Darüber befindet sich die 9.000 Kilometer dicke Atmosphäre aus Wasserstoff, Helium und Methan. Der Uranus wurde von der Raumsonde Voyager 2 erforscht. Er besitzt auch ein Ringsystem und ein Magnetfeld.

Daten zum Uranus
Durchmesser am Äquator 51.118 km
Masse 8,686 * 1022 t
Dichte 1,29 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 17,9 Stunden
Mittlere Entfernung zur Sonne 2.870.990.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 84,01 Jahre
Umlaufgeschwindigkeit 24.510 km/h
Neigung der Achse 97,86 Grad
Höchste Oberflächentemperatur -208 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -212 Grad Celsius
Monde 20


Der Neptun


Neptun

Der Neptun besitzt einen Kern aus Eisen und Silikaten. Der Mantel besteht aus ionisiertem Wasser und Ammoniak und wird auch oft Ionenozean genannt. Die Atmosphäre besteht aus Wasserstoff, Helium und Methan. Die Existenz des Neptuns wurde zuerst errechnet, weil man eine Lösung für die Unregelmäßigkeiten der Bahn des Uranus suchte. Neptun wurde von der Raumsonde Voyager 2 erforscht und man vermutet, dass er ein Magnetfeld besitzt welches jedoch schwächer ist als die der anderen drei Gasriesen. Der Planet hat eine sehr schöne blaue Wolkendecke und einen Großen Dunklen Fleck. Über ihr schweben noch vereinzelte weiße Wolken aus Methan. Der Neptun besitzt auch ein Ringsystem.

Daten zum Neptun
Durchmesser am Äquator 49.528 km
Masse 1,024 * 1023 t
Dichte 1,64 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 19,2 Stunden
Mittlere Entfernung zur Sonne 4.497.070.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 164,79 Jahre
Umlaufgeschwindigkeit 19.550 km/h
Neigung der Achse 29,6 Grad
Höchste Oberflächentemperatur -219 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -221 Grad Celsius
Monde 8


Der Pluto


Pluto

Der Pluto besteht aus einem Gesteinskern, einem Eismantel und einer Kruste aus Methaneis, Wassereis und Ammoniak. Er ist ein terrestialer Planet. Man hat nach ihm gesucht, weil nach der Entdeckung des Neptuns noch nicht alle Unregelmäßigkeiten der Umlaufbahn des Uranus geklärt werden konnten und die Umlaufbahn des Neptuns selbst Unregelmäßigkeiten aufwies. Der Grund warum es aber Störungen bei den Umlaufbahnen dieser Planeten gibt ist bis heute noch ungeklärt, weil der Pluto eine zu kleine Gravitation hat um sie auszulösen. Die Umlaufbahn des Pluto ist eine Ellipse und sie schneidet zweimal die Umlaufbahn des Neptun, aber diese Planeten können nicht zusammenstoßen, weil die Umlaufbahn des Pluto um 17 Grad zu den Umlaufbahnen der anderen Planeten geneigt ist. Aus diesen Gründen und wegen der Größe des Pluto vermutet man, dass er ein sehr großer Asteroid gewesen sein könnte. Wenn man von dieser Theorie ausgeht wäre es sehr erstaunlich, dass der Pluto einen Mond besitzt. Dieser Mond heißt Charon.

Daten zum Pluto
Durchmesser am Äquator 2.300 km
Masse 1,27 * 1019 t
Dichte 2,03 g/cm3
Tag (Rotationsperiode) 6,38 Tage
Mittlere Entfernung zur Sonne 5.913.520.000 km
Jahr (ein Sonnenumlauf) 248,54 Jahre
Umlaufgeschwindigkeit 17.060 km/h
Neigung der Achse 122,46 Grad
Höchste Oberflächentemperatur -223 Grad Celsius
Niedrigste Oberflächentemperatur -234 Grad Celsius
Monde 1


Kapitel 6: Leben


Die Basis für Leben


Die Basis für Leben auf der Erde ist das chemische Element Kohlenstoff. Es ist kann sehr langkettige und auch ringförmige Moleküle bilden. Es verbindet sich vorallem gerne mit Wasserstoff und somit entstehen Kohlenwasserstoff, die einen wichtigen Teil der Chemie bilden. Der einfachste gesättigte Kohlenwasserstoff ist Methan (CH4), das wir als Erdgas kennen. Es verbindet sich aber auch mit Elementen wie z. B. Stickstoff und Sauerstoff. Auch die Moleküle aus denen die DNS (Desoxyribonukleinsäure) besteht, bestehen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphor. Sie heißen Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Unten wird die DNS noch genauer beschrieben. Der Bereich von Kohlenstoffverbindungen bei denen Leben möglich ist beträgt 100 Grad Celsius und zwar zwischen dem Schmelzpunkt und dem Siedepunkt von Wasser, weil Wasser ein sehr wichtiger Bestandteil des Lebens auf Kohlenstoffbasis ist. Es gibt noch andere Elemente auf deren Basis Leben entstehen könnte, wie z. B. Silizium, Germanium, Schwefel und Selenium. Diese Elemente so denkt man könnten Leben bei höheren Temperaturen ermöglichen, wobei es mehr Einschränkungen als bei Kohlenstoff gäbe.


Die Entstehung des Lebens


Man geht heute davon aus, dass das Leben vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren im Wasser entstanden ist. Diese Organismen waren Einzeller ohne einen Zellkern. Es wäre denkbar dass organische Verbindungen bei einem Meteoriteneinschlag auf die Erde gekommen sind. Im Kern eines solchen Meteoriten würden organische Verbindungen vor kurzwelliger Strahlung, das heißt ultravioletter Strahlung, Röntgenstrahlung, Gammastrahlung und kosmischer Strahlung aus dem Weltraum ausreichend gut geschützt sein. Diese Strahlungsarten sind radioaktiv. Zum Thema Radioaktivität können sie etwas auf der Homepage der Kernphysik erfahren. In der Uratmosphäre der Erde, als das Leben entstandt, bildeten alle Sauerstoffatome mit anderen Elementen zusammen Moleküle. Heute ist der Sauerstoff den wir einatmen O2. Dieser Sauerstoff besteht aus zwei Atomen die miteinander verbunden sind und somit ein Sauerstoffmolekül bilden. Es gibt auf einer Höhe von 15 Kilometern in unserer Atmosphäre das Sauerstoffmolekül O3. Es ist auch bekannt als Ozon.


Die DNS (Desoxyribonukleinsäure)


Die DNS auch DNA (Säure = acid auf englisch deshalb A) genannt liegt im Zellkern jeder Zelle vor. Die DNS beinhaltet alle Erbinformationen und ist während sie inaktiv ist zu Chromosomen aufgerollt. Der Mensch besitzt 23 Chromosomenpaare, wobei ein Chromosomenpaar das Geschlechtschromosomenpaar ist. Die DNS ist ein Doppelstrang und besteht vier gleichen Molekülen: Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Jedes Molekül kommt aber nicht nur einmal vor sondern mehrmals. Die menschliche DNS besteht aus 3 Milliarden Bausteinen. Die Moleküle werden meistens mit ihren Anfangsbuchstaben angegeben. Auf beiden Strängen gibt es diese Bausteine und es können sich jeweils A und T miteinander verbinden und G und C. Diese Verbindungen bestehen aus Wasserstoff. Einen Abschnitt der DNS der für ein Merkmal oder eine Funktion des Organismus zuständig ist nennt man Gen. Die DNS wird zur Bildung von Proteinen (Eiweißen) kopiert und diese Kopie heißt RNS (Ribonukleinsäure) oder auf englisch RNA. Um eine solche Kopie anfertigen zu können, muss sich der jeweilige Abschnitt der DNS spreizen. Die RNS besteht aus nur einem Strang und somit können Proteine gebildet werden die aus jeweils drei der oben genannen Moleküle, der DNS, bestehen. Würde die RNS auch ein Doppelstrang sein, so wäre sie in sich geschlossen und könnten keine Proteine gebildet werden. Einige Abschnitte der DNS werden garnicht benutzt, es gibt sie jedoch, weil sie möglicherweise während der Evolution des Menschen gebraucht wurden. Durch das verändern von Genen kann man Mutationen hervorbringen und genau das ist bei der Evolution geschehen. Mit Mutationen sollte man nichts Schlechtes verbinden, man könnte zwar gefährliche Kreaturen erschaffen, aber auch die Anpassung von Organismen an ihre Umwelt ist eine Mutation. Etwas was für die DNS eine große Gefahr darstellt ist die Radioaktivität. Radioaktivität schneidet nämlich Abschnitte der DNS heraus und kann somit Mutationen verursachen. Wenn die Strahlendosis niedrig ist kann sich die DNS reparieren, wenn sie aber sehr hoch ist gelingt eine solche Reparatur nicht mehr. Die Folge sind somit degenerierte Zellen die sich anfangen zu teilen und somit entsteht ein Tumor. Ein Beispiel zur Anpassung wären z. B. die Menschen, die in Kerela in Indien leben. Dort gibt es nämlich Monazitsände und somit auch viel von dem radioaktiven Element Thorium. Die Strahlendosis, der diese Menschen ausgesetzt sind ist ungefähr 48 mal höher als die natürliche Strahlung bei uns. Trotz dieser Daten zeigen die Statistiken dort keine höhere Krebserkrankungszahl als bei uns, weil ihre DNS über Generationen einen besseren Schutz aufgebaut hat und sich diese Menschen somit an ihre Umwelt angepasst haben. Wenn Sie mehr über die Radioaktivität erfahren möchten können sie dies auf der Homepage der Kernphysik tun. Heute ist bereits die ganze DNS entschlüsselt und das hilft der Wissenschaft bei der Bekämpfung verschiedener Krankheiten. Man könnte vielleicht irgendwann, wenn man die richtige DNS bauen würde, aus toter Materie einen kompletten Menschen erschaffen. Man müsste sich jedoch an dieser Stelle fragen, ob der Mensch eine Seele besitzt, denn wenn dies der Fall ist kann man sicherlich keinen Menschen aus toter Materie erschaffen. Dieses Problem wird auf der Philosophie-Homepage genauer behandelt.

DNS


Kapitel 7: Das Ende des Universums


Man kennt heute theoretische zwei Möglichkeiten wie das Universum sterben könnte. Wenn die Dichte des Universums einen bestimmten Wert nicht überschreitet, so wird sich das Universum immer weiter ausdehnen. Man hält es auch für möglich, dass nach einiger Zeit die Protonen in leichtere Teilchen zerfallen könnten. Bevor jedoch so etwas passiert würden die Galaxien immer weiter auseinander driften. Nach und nach würden sich in den Galaxien immer masseärmere Sterne bilden, weil nach dem Tod eines Stern nicht seine ganze Materie zur Bildung eines neuen Sterns verwendet wird. Es würde also immer mehr Relikte, wie z. B. weiße Zwerge, die immer mehr an Leuchtkraft verlieren würden, Neutronensterne und schwarze Löcher geben. Die einzigen aktiven Sterne wären rote Zwerge und rote Riesen. Irgendwann gebe es nicht einmal diese Sterne, somit würden alle Galaxien aus Relikten bestehen und nicht mehr leuchten. Es würde natürlich auch die Temperatur des Universums sinken. Wenn man die Masse der heute sichtbaren Materie berechnet, so wäre ein solches Szenarium denkbar. Es gibt aber wie man festgestellt hat sehr viel dunkle Materie, die wahrscheinlich in Form von schwarzen Löchern und brauenen Zwergen vorhanden ist. Wenn das Universum jedoch eine bestimmte Dichte erreicht hat wird es in sich zusammenfallen. Dabei würden sich die Galaxien immer näher kommen und miteinander verschmelzen, wie auch schwarze Löcher. Es würde alles zu einer Singularität zusammenfallen, einem Ort an dem unsere physikalischen Gesetzte nicht mehr gelten. Dieses Objekt zu dem unser Universum zusammengefallen ist, würde so groß sein wie das Objekt aus dem es hervorgegangen ist. Man vermutet, dass aus diesem Objekt ein neues Universum entstehen könnte. Damit würde sich der Kreis des Todes und der Wiedergeburt des Universum schließen. Von jetzt aus gesehen, könnte es mehrere Billionen Jahre dauern bis das Universum in sich zusammenfällt.


Geben Sie bitte, in Kilogramm, ein
wieviel sie auf der Erde wiegen:		 kg

Merkur: kg
Venus: kg
Mars: kg
Jupiter: kg
Saturn: kg
Uranus: kg
Neptun: kg
Pluto: kg
Sonne: kg
Neutronenstern mit 1,4 Sonnenmassen (rotiert nicht): Mt
Weißer Zwerg mit 1 Sonnenmasse: t

Auf der Download-Seite können Sie sich die C++-Version dieses Programms herunterladen.

Autor und Webmaster: Lukas Czarnecki

Falls Sie Fragen oder Anregungen zum Thema Astronomie und Astrophysik haben können Sie mir unter folgender Adresse eine E-mail schicken:
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Letzte Änderung: 19.05.2002