Das Universum: Galaxien, Sterne und unser Sonnensystem

Das Universum und seine Bestandteile

Das Universum ist in der Regel definiert als alles, was physisch existiert: die Gesamtheit von Raum und Zeit, alle Formen von Materie, Energie und Impuls.

Theorien des Universums

Zu den bekanntesten Theorien über die Entstehung und Form des Universums gehören der Big Bang (Urknall), der Steady State (Gleichgewichtszustand) und das pulsierende Universum.

Galaxien und Sterne

Galaxie: Eine riesige Ansammlung von Hunderten oder Tausenden von Millionen Sternen, die alle gravitativ interagieren und um einen gemeinsamen Mittelpunkt kreisen. Alle mit bloßem Auge von der Erde aus sichtbaren Sterne gehören zu unserer Galaxie, der Milchstraße.

Sterne: Große Himmelskörper aus heißem Gas, die Licht und elektromagnetische Strahlung aussenden. Der uns am nächsten gelegene Stern (nach der Sonne) ist Alpha Centauri.

Konstellationen: Eine der 88 Gruppen von Sternen, die als Muster am Himmel erscheinen und nach religiösen oder mythologischen Figuren sowie Tieren benannt sind.

Kleinkörper und Phänomene

Kometen: Himmelskörper aus Fels und Eis (lateinisch stella cometa, „Haarstern“), die die Sonne umkreisen. Nähert sich ein Komet der Sonne, verwandelt sich das Eis in Gas. Staubteilchen bilden dann den charakteristischen langen Schweif.

Asteroiden: (Griechisch für „sternähnlich“). Kleine planetenähnliche Körper, deren Bahnen meist zwischen Mars und Jupiter liegen.

Meteoroiden: Feste Körper, die die Sonne umkreisen. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre verglühen sie als Meteore oder Sternschnuppen. Die meisten sind staubkorngroß, doch es gibt auch massivere Objekte von mehreren hundert Tonnen.

Quasare: Kurz für quasi-stellare Radioquelle. Objekte mit einer starken Rotverschiebung im Spektrum, die enorme Mengen an Energie ausstrahlen und weit entfernt sind.

Pulsare: Diese sind Quellen von Radiowellen im Weltraum.

Schwarze Löcher: Hierbei handelt es sich um Wirbel im Raum-Zeit-Gefüge.

Beobachtung und Forschung

Teleskop: Ein Instrument, mit dem vergrößerte Bilder von fernen Objekten erzeugt werden. Das erste große Weltraumteleskop wurde im Jahr 1990 gestartet.

Observatorium: Ein Zentrum für astronomische Beobachtungen, das moderne wissenschaftliche Geräte beinhaltet.

Raumstation: Ein geschlossener Lebensraum für längere Aufenthalte im Weltraum, der auch zur Beobachtung der Erde genutzt wird.

Das Sonnensystem

Das Sonnensystem besteht aus der Sonne, acht (ehemals neun) Planeten und ihren Satelliten, Asteroiden, Kometen, Meteoriten sowie interplanetarem Staub und Gas.

Die Sonne

Die Sonne dominiert durch ihre Masse gravitativ das gesamte System. Sie strahlt Energie aus und besteht aus verschiedenen Zonen:

• Kernbereich
• Strahlungszone
• Konvektionszone
• Photosphäre (mit Sonnenflecken)
• Chromosphäre
• Sonnenkorona

Planeten und Bewegungen

Planeten: Große Himmelskörper, die die Sonne umkreisen und deren Licht reflektieren. Dazu gehören Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto. Asteroiden und Kometen sind kleinere Körper, die ebenfalls die Sonne als Primärstern umkreisen.

Rotation und Translation: Die Rotation beschreibt die Drehung um die eigene Achse, während die Translation (Revolution) die Bewegung auf der Umlaufbahn um die Sonne bezeichnet.

Die Erde und ihre Dynamik

Die Erde: Der dritte Planet von der Sonne aus gesehen und der fünftgrößte. Die durchschnittliche Entfernung zur Sonne beträgt 149.503.000 km. Sie ist der einzige bekannte Planet mit Leben und flüssigem Wasser. Die Erde ist keine perfekte Kugel, sondern ähnelt einer Birne (Geoid). Am Äquator ist sie um 21 km verdickt, während der Nordpol um 10 m erhöht und der Südpol um 31 m abgesenkt ist.

Weitere Erdbewegungen

• Revolution: Der Umlauf um die Sonne.
• Präzession: Die kreiselförmige Bewegung der Erdachse.
• Nutation: Eine überlagerte Schwankung der Erdachse.

Jahreszeiten und Zeitmessung

Die Jahreszeiten entstehen durch die Neigung der Erdachse um 23° 27'. Ein Umlauf dauert 365,25 Tage. Je nach Position auf der Umlaufbahn erhält die Nord- oder Südhalbkugel direktere Sonneneinstrahlung, was Flora, Fauna und das menschliche Leben beeinflusst.

Zeitzonen: Die Erdoberfläche ist in 24 konventionelle Zeitzonen unterteilt. Jede Zone wird durch Meridiane bestimmt, die jeweils 15° auseinanderliegen.

Sonnentag: Das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Höchstständen der Sonne über demselben Meridian.

Der Mond

Die Luna ist der natürliche Satellit der Erde mit einem Durchmesser von etwa 3.476 km.

Ursprung des Mondes: Früher gab es drei Theorien: Abspaltung von der Erde, Einfang oder gleichzeitige Entstehung. Seit 1975 gilt die Kollisionstheorie (Einschlag eines Planetesimalen) als am plausibelsten.

Phänomene:

• Gezeiten: Regelmäßige Bewegungen der Meere.
• Mondphasen: Neumond, zunehmender Sichelmond, Vollmond und abnehmender Mond.
• Finsternisse: Eine Mondfinsternis tritt auf, wenn der Mond in den Kernschatten der Erde tritt. Eine Sonnenfinsternis entsteht, wenn der Mond die Sonne verdeckt. Man unterscheidet totale, partielle und ringförmige Finsternisse.