Astronomie

Texte zur Astronomie

Warum kreisen Himmelskörper umeinander?

Wir machen ein Gedankenexperiment und stellen uns vor, auf dem Mond, auf dem es ja keine Luft gibt, stünde auf dem höchsten Berg ein Turm, auf dem eine Kanone befestigt wäre. Wenn wir in Gedanken eine Kanonenkugel nur schwach abschießen, fällt sie auf den Mondboden, weil sie vom Mond angezogen wird. Wenn man die Kugel aber kräftig waagerecht aus der Kanone abschießt, fällt sie in einem weiten Bogen auf den Mondboden. Je kräftiger der Schuss ist, desto ........ fliegt die Kugel und desto ............... trifft sie auf dem Mondboden auf.

Der Mondboden ist nun aber nicht waagerecht, denn der ganze Mond ist eine ....... . Wenn die Kanonenkugel von der Kanone sehr, sehr schnell abgefeuert wird, fliegt sie so weit, dass der Mondboden sich unter ihr wegbiegt. Die schnelle Kugel fällt zwar noch immer dem Mondboden entgegen, aber der krümmt sich unter ihr, so dass sie den Boden nie erreicht, bis sie ganz um den Mond herum geflogen ist. Wenn die Kanone inzwischen abgebaut ist, fliegt die Kugel immer weiter um den ........ herum. Bremsende ........ gibt es dort ja nicht.

Das Kreisen ist also nichts anderes als ein Fallen. Weil der Gegenstand aber am Anfang eine ............... quer zur Fallrichtung hatte, fällt er immer vorbei - und das ohne Ende.

Wer dreht sich um wen?

Dreht sich der Mond um die Erde oder die Erde um den Mond? Wer auf der Erde steht, sieht, wie sich der Mond in ........Tagen um die Erde dreht. Wer auf dem Mond steht, sieht, dass sich die Erde in ........Tagen um den Mond dreht. Je nachdem, wo man steht, sieht man es anders.

Die Sonne steht zwar auch nicht fest, sondern bewegt sich schnell durch das All. Aber sie ist der Mittelpunkt unseres ........systems, und deshalb betrachten wir die Bewegung von Erde und Mond einmal von der Sonne aus. Wer dreht sich nun um die Sonne, die Erde oder der Mond? Und wer ........dann um wen?

Auf der genauen Umlaufbahn um die Sonne zieht weder die Erde noch der Mond, sondern der gemeinsame Schwerpunkt von Erde und Mond. Und beide, Erde und Mond, kreisen um ihren gemeinsamen..............., der zwischen ........ und ........ liegt. Weil die Erde nun sehr viel ............... ist als der Mond, ist der Schwerpunkt in der Nähe der........, aber nicht in ihrer Mitte. Man kann also sagen: Der Mond dreht sich mehr um die Erde als die Erde um den Mond.

Bewegung ist relativ

Wenn du in einem ICE mit 300 km pro Stunde dahinfährst, kannst du genauso problemlos Saft aus einem Glas trinken wie im festen Bahnhofsrestaurant. Wenn das Fenster geschlossen ist und die Räder nicht ruckeln, kannst du gar nicht unterscheiden, wie schnell der Zug fährt. Für dich ist im Zug Ruhe, für den Betrachter von draußen bist du rasend schnell.

Wenn dein Zug ganz langsam (20 km pro Stunde) durch einen Bahnhof fährt und du ganz ruhig die Hand aus dem Fenster hältst, während dein Freund auf dem Bahnsteig auch die Hand hoch hält, berühren sich eure Hände mit einem kräftigen Klatsch. Sie tun deinem Freund auf dem Bahnsteig genauso weh wie dir. Es ist in der Wirkung auch völlig gleich, ob der Zug an dem Bahnhof vorbei fährt oder der Bahnhof an dem Zug. Jeder denkt, der andere hätte ihn geschlagen.

Eigentlich steht auch der Bahnhof nicht still. Der Hamburger Hauptbahnhof dreht sich täglich einmal um die Erde - mit einer Geschwindigkeit von .........km pro Stunde! Und die ganze Erde dreht sich mit 90facher Schallgeschwindigkeit um die Sonne - davon merken wir nichts.

Aber es ist sofort aus mit der Ruhe, wenn eine Bewegung sich ändert! Wenn dein Zug ........ oder ........ oder auch schnell in die ........ fährt, dann merkst du das auf jeden Fall, und das Trinken aus deinem Becher wird schwierig!

Drehbewegung und Kraft

Auf dem Spielplatz haben wir Naturgesetze ausprobiert. Je schneller ein Karussell sich dreht, desto kräftiger werden die Mitfahrer nach außen gedrückt. Man nennt diese Kraft.............. Sie kommt daher, dass unsere Körper andauernd gezwungen werden, in die Kurve zu gehen.

Wenn wir uns auf ein großes Karussell setzen und während der Drehung in die Mitte rücken, dreht sich das Karussell sofort....... . Rücken wir wieder nach außen, wird es....... . Die physikalische Theorie dazu heißt "Drehimpuls-Erhaltungssatz". Wir selbst treiben das Karussell an, denn es kostet........, sich gegen die ............... in die Mitte zu ziehen.

Sterne am Himmel

Nachts kann man bei wirklich klarem Himmel und fern der Großstadt einige tausend Sterne sehen. Am Tage sind die Sterne auch dort, aber die Luft wird durch das Sonnenlicht so hell blau, dass man die Sterne dahinter nicht mehr sehen kann. (Auf dem Mond, der keine Luft hat, sieht man die Sterne auch am Tage.)

Es fällt auf, dass die Sterne zwar unregelmäßig über den Himmel verteilt sind, aber immer im gleichen Abstand zueinander stehen. Schon seit langer Zeit haben die Menschen in ihrer Fantasie ...........bilder gesehen. So kann man einzelne Sterne immer wieder finden und ihnen auch bestimmte Namen geben. Es sieht aus, als seien die Sterne an einer riesigen Kugel befestigt, in der sich die Erde befindet. Deshalb nennt man die Sterne .......sterne . In Wirklichkeit sind die Abstände der Sterne zu uns sehr verschieden. Alle Sterne sind Sonnen wie unsere Sonne, manchmal noch viel größer und heller, nur auch viel weiter entfernt im All. Wir sehen sie nur als helle Punkte.

Weil sich die Erde dreht, sieht es von uns aus so aus, als würde die große Sternenkugel einmal am Tag um die Erde gedreht:

• Wer am Äquator steht, sieht alle Sterne im ......................aufgehen und im ...................... untergehen. Wenn er ein ganzes Jahr wartet, kann er alle Sterne sehen, die von der Erde aus zu sehen sind.

• Wer am Nordpol steht, sieht, dass kein Stern auf- oder untergeht, sondern dass sich alle Sterne im Kreis um einen Punkt genau über seinem Kopf drehen. Dort ist zufällig ein heller Stern, den wir ..........stern nennen. Vom Nordpol aus kann man nur die Hälfte aller Sterne überhaupt sehen.

• Wer in Hamburg, also zwischen Nordpol und Äquator, steht, sieht einen Teil der Sterne die ganze Nacht, wie sie sich um den ...........stern drehen. Die anderen Sterne gehen auf und unter. Die ganz südlichen Sterne sind von hier aus nie zu sehen.

Wir können hier mit Hilfe der Sterne sehr leicht die Himmelsrichtung feststellen: Wir suchen den „Großen Wagen“, der die ganze Nacht zu sehen ist. Die Rückwand des Wagens verlängern wir in Gedanken nach oben etwa fünfmal. Dann kommen wir zu einem hellen Stern. Das ist der ...........stern . Wenn wir in diese Richtung zeigen und den Arm langsam senken, zeigt unser Finger genau nach Norden. (Der .........stern ist auch gleichzeitig die Deichselspitze vom „Kleinen Wagen“.)

Die Planeten

Fünf Sterne gibt es am Himmel, die sich nicht mit den Sternbildern drehen, sondern Nacht für Nacht langsam durch die Sternbilder wandern. Das sind keine Fixsterne, sonder Wandelsterne, also Planeten. Sie sind ganz andere Himmelskörper als die Sterne, denn sie leuchten nicht selbst, sondern sind Geschwister der Erde und kreisen wie die Erde um die Sonne. Sie leuchten am Himmel nur, weil sie von unserer Sonne angeleuchtet werden (genau so wie der Mond). Die Planeten sind natürlich viel näher an der Erde als Sterne. Deshalb sieht man sie sehr hell am Nachthimmel, obwohl sie gar kein eigenes Licht haben. Die Planeten haben Götternamen, denn vor Tausenden von Jahren glaubte man, dass diese Sterne, die frei über den Himmel ziehen, Götter seien.

• Der ............... ist der Sonne sehr nah und deshalb nur ganz in der Nähe der gerade untergegangenen Sonne (oder vor der aufgehenden) zu sehen. Er verändert seine Position von Nacht zu Nacht sehr schnell und ist nicht gut zu beobachten.

• Die ............... ist der Sonne auch näher als die Erde und deshalb nur abends nach Sonnenuntergang oder morgens vor Sonnenaufgang zu sehen. Sie ist sehr hell und als Morgenstern oder Abendstern zu sehen, auch wenn die Sonne über dem Horizont steht.

• Der ............... leuchtet ein wenig rötlich und ist daher gut zu erkennen.

• Der ............... ist ein sehr heller Stern, der gelb-weiß, aber nicht bläulich leuchtet.

• Der ............... ist mit den Augen von den Sternen nicht gut zu unterscheiden.

Die Planeten ............... , ............................. und ...................... findet man am Himmel auf der Strecke, die am Tage von der Sonne durchlaufen wird, also z.B. nie im Norden.

Das Milchstraßensystem

Mit bloßem Auge sieht man in dunklen, sternklaren Nächten außer den Sternen ein hell schimmerndes, unregelmäßig breites Band, das sich von Horizont zu Horizont über den Himmel erstreckt. Wenn die Erde selbst nicht im Wege wäre und man den ganzen umgebenden Himmel sehen könnte, zöge sich das Band der Milchstraße als Ring um die gesamte Himmelskugel.

Bei Betrachtung durch ein Fernrohr erkennt man, dass die milchig-weiße Erscheinung eine Ansammlung von unzähligen entfernten Sternen ist. Die Sterne sind also nicht gleichmäßig am Himmel verteilt, sondern befinden sich zum größten Teil in diesem „Sternenring“, den wir Milchstraße oder Galaxis nennen. Über den Rest des Himmels sind viel weniger Sterne verteilt.

Aber auch diese anderen Sterne und wir selbst gehören zu derselben Galaxis, die wir als Sterneninsel im leeren Weltenraum betrachten können. Die Galaxis, in der wir leben, besteht aus 100 Milliarden Sternen, die jeweils mindestens einige Lichtjahre voneinander entfernt sind. Insgesamt bilden sie eine runde, flache, diskusähnliche Anordnung mit dickerer Mitte und dünnem Rand. In der Draufsicht könnte man erkennen, dass die Sterne außerdem in Spiralarmen konzentriert sind. Da wir uns aber selbst in der Galaxis befinden, kennen wir nur die Seitenansicht der galaktischen Teile, die uns umgeben und die wir als „Milchstraße“ sehen.

Unsere Galaxis hat einen Durchmesser von ca. 100 000 Lichtjahren, aber nur eine Dicke von in der Mitte ca. 10 000 Lichtjahren. Das ganze System dreht sich um das galaktische Zentrum. Unsere Sonne, die sich in mehr äußeren Teilen befindet, bewegt sich mit ca. 300 km pro Sekunde um das Zentrum. Die Sterne, die wir über den Himmel verteilt sehen, sind aus der „Nachbarschaft“, also aus dem gleichen Teil der Galaxis, in der auch unsere Sonne sich befindet.

Mit Teleskopen, teilweise aber auch mit bloßem Auge, kann man am Nachthimmel nicht nur die Sterne unserer Galaxis, sondern auch andere Galaxien sehen. Der ganze Weltenraum ist aber so groß, dass man die fernsten Galaxien nicht mehr wahrnehmen kann. Er enthält mindestens 10 Milliarden Galaxien. In einer von ihnen ist unsere Sonne ein relativ kleiner Stern. Und einer ihrer kleinsten Planeten ist die Erde, auf der wir leben.