Martin Gardner: Mathematische Planetenzauberei. Space Puzzles.

Die relative Größe der Sonne und der Planeten. Von links nach rechts sind es entsprechend der zunehmenden Entfernung von der Sonne die Planeten Merkur, Venus, Erde (mit Mond), Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto.

Das Wort ›Planet‹ kommt vom griechischen Wort für ›Wanderer‹. Die Planeten wurden so genannt, weil sie sich im Gegensatz zu den Fixsternen am Himmel auf unregelmäßigen Schleifenbahnen bewegen, die schwer zu berechnen waren, bis die Astronomen schließlich davon überzeugt wurden, daß die Sonne, nicht die Erde, der Mittelpunkt des Sonnensystems ist.

Die Planeten bewegen sich nicht auf exakten Kreisen, wie Galilei glaubte, sondern auf schwach elliptischen Bahnen, den Umlaufbahnen. Diese Umlaufbahnen sind fast kreisförmig, aber eben nicht ganz genau. Merkur und Pluto, der dichteste und der am weitesten von der Sonne entfernte Planet, haben Bahnen, die am meisten von einem Kreis abweichen.

Die Bahnen der Planeten sind schwach elliptisch. Hier sind die Bahnen entsprechend ihrer relativen Entfernung von der Sonne gezeichnet.

Die Bahn der Venus ähnelt am stärksten einem Kreis. Wenn man die Venusbahn maßstäblich auf einem Stück Schreibmaschinenpapier aufzeichnen sollte, könnte man durch Nachmessen nicht herausfinden, ob sie von einem Kreis abweicht.

Frage 19:

Diese und die nächsten zwei Fragen sind Wortpuzzles über die Planeten, die Sie vielleicht amüsant finden. Wir werden zu einigen ernsthafteren Problemen in Frage 22 zurückkehren.

Welches ist die Bedeutung der folgenden Buchstabenreihe?

MVEMJSUNP

Das unterstrichene englische Wort ›Sun‹ – Sonne – kann als Hinweis dienen.

Frage 20:

Welche zwei Planeten haben Namen, deren Buchstaben man, wenn man nur einen Buchstaben des einen Namens abändert, neu ordnen kann und dann den Namen des anderen Planeten erhält?

Frage 21:

Eines Tages, als ich mit einem Flugzeug flog, stellte ich fest, daß ich zwischen zwei Damen saß. Die eine sagte, sie käme von Mars, die andere sagte, sie käme von Venus. Sagten sie die Wahrheit?

Merkur ist der Planet, der der Sonne am nächsten ist. Er ist der kleinste und bewegt sich am schnellsten. Wegen seiner Geschwindigkeit benannten die Griechen ihn nach ihrem Gott Hermes (Merkur ist der römische Name), dem Götterboten, denn die geflügelten Füße befähigten ihn, schnell über den Himmel zu reisen. Der kleine Planet hat einen Durchmesser von 4840 km. Er hat keine Atmosphäre und läßt sich ohne Fernrohr schlecht beobachten, weil er der Sonne so nahe ist. Wie die Venus und unser Mond durchläuft er ›Phasen‹, nimmt an Helligkeit zu und ab, wenn mehr oder weniger seiner Oberfläche von der Sonne beleuchtet wird. Merkur braucht 88 Tage, um die Sonne einmal zu umkreisen.

Etwa dreizehn oder vierzehn Mal in einem Jahrhundert führt die Bahn des Merkur, von der Erde gesehen, quer durch die Sonnenscheibe. Das wird ein ›Durchgang‹ genannt. Während eines Durchgangs erscheint Merkur im Teleskop (wenn man geeignete Filter benutzt, um die Sonnenhelligkeit auf ein für das Auge ungefährliches Maß herabzusetzen) als ein winzig kleiner schwarzer Fleck, der langsam auf der Sonne entlangwandert. Durchgänge des Merkur können nur im Mai oder November stattfinden. Die letzten beiden waren am 9. Mai 1970 und am 9. November 1973. Durchgänge im Mai finden in diesem Jahrhundert nicht mehr statt, aber im November gibt es noch drei: 12. November 1986, 5. November 1993 und 14. November 1999.

Merkur, der kleine schwarze Punkt am unteren Rand, hat einen Durchgang durch die Sonnenscheibe und bewegt sich nach rechts. Die schwarze waagerechte Linie wird durch die Kamera erzeugt; schwarze Punkte oberhalb dieser Linie sind Sonnenflecken.

Frage 22:

Fünfundsiebzig Jahre lang glaubten die Astronomen, daß der Merkur der Sonne immer dieselbe Seite zukehrt, so wie unser Mond der Erde dieselbe Seite zukehrt. Wenn dies so wäre, würde der Merkur auf der einen Seite zu heiß und auf der anderen Seite zu kalt sein, um Leben zu unterhalten. Wie es auch sein mag, zwischen beiden Seiten könnte ein Gürtel fortwährender Dämmerung bestehen, in dem das Klima mild genug wäre, um Leben gedeihen zu lassen. Viele Science-Fiction-Erzählungen sind über diese Dämmerungszone geschrieben worden.

Hat der Merkur eine Dämmerungszone?

Venus heißt manchmal ›Morgenstern‹ und manchmal ›Abendstern‹, weil sie so nahe bei der Sonne ist, daß man sie nur bei Sonnenaufgang und Sonnenuntergang sehen kann. Wie Merkur und unser Mond durchläuft sie Phasen. Wenn die Venus ›voll‹ ist, strahlt sie wie ein heller Stern nahe dem Horizont. Die Griechen nannten sie Aphrodite nach der Göttin der Liebe und Schönheit, die die Römer Venus nannten.

Venus in fünf verschiedenen Phasen

Venus gleicht dem Merkur, indem auch sie keinen Mond hat, aber im Gegensatz zu Merkur hat die Venus eine Atmosphäre. Sie ist dicht und heiß. Ihre genaue Zusammensetzung ist noch unbekannt, doch Raumsonden haben herausgefunden, daß sie aus rund 95 % Kohlendioxid besteht, vermischt mit kleinen Anteilen anderer Gase. Über der Luft der Venus sind gelbliche Wolken, vielleicht aus Staub, Eiskristallen oder aus Teilchen einer anderen Substanz zusammengesetzt. Diese Wolken sind so dicht, daß sie noch nie eine Lücke ließen, durch die ein Astronom auch nur einen flüchtigen Blick auf die Oberfläche werfen konnte. Neuere Radarbeobachtungen jedoch legen die Vermutung nahe, daß die Venus mindestens zwei Bergketten habe, jede ungefähr von der Größe der Rocky Mountains. Nur wenig ist sonst von der Oberfläche des Planeten bekannt.

Die dicken, wirbelnden Wolken der Venus lassen die Sonnenstrahlung hindurchtreten und die Oberfläche des Planeten sich erwärmen, aber dieselben Wolken hindern die Wärme am Austreten aus der Atmosphäre. Diese Erscheinung nennt man ›Treibhauseffekt‹, weil die dicken Scheiben eines Treibhauses die Wärme im Innern ganz ähnlich einfangen. Die Folge ist, daß die Oberfläche der Venus zu heiß und trocken ist, um Leben, wie wir es kennen, gedeihen zu lassen. Im Dezem­ber 1970 machte die russische Raumsonde Venera 7 eine weiche Landung auf der Venus und übermittelte Daten über mehr als zwanzig Minuten. Es war das erste Mal, daß naturwissenschaftliche Informationen von der Oberfläche eines anderen Planeten zur Erde gesendet wurden. Die Informationen ergaben eine Oberflächentemperatur auf der sonnenabgewandten Seite der Venus von 453 bis 495 Grad Celsius und einen zermalmenden Atmosphärendruck, der neunzigmal so hoch ist wie auf der Erde. Einige Astronomen haben in Erwägung gezogen, daß dort kleine Organismen leben könnten, die in kühleren Schichten der Atmosphäre über der Oberfläche schweben.

Venus ist der Planet, der der Erde an Größe am meisten ähnelt. Ihr Durchmesser von rund 12000 km ist nur ein paar hundert Kilometer kleiner als der der Erde. Von allen Planeten ist Venus derjenige, der sich uns am meisten nähert. Selten – viel seltener als der Merkur – hat die Venus einen Durchgang durch die Sonnenscheibe. Der letzte Durchgang der Venus war 1882. Bis zum 8. Juni 2004 wird es keinen weiteren Durchgang mehr geben.