Martin Gardner - Mathematische Planetenzauberei. Space Puzzles.

Uranus mit seinen fünf bekannten Monden. Miranda, der kleinste der Monde und der zuletzt entdeckte, ist der kleine weiße Fleck innerhalb des Ringes. Der Ring (Lichthof genannt) wird durch die Optik der Kamera verursacht.

Über Uranus weiß man wenig mehr als seinen Durchmesser (rund 47 500 km), seine Umdrehungszeit (wie die des Saturn, etwas über zehn Stunden) und seine Umlaufzeit um die Sonne (84 Erdenjahre). Die merkwürdigste Eigenschaft des Uranus ist die, daß seine Drehachse sich so genau in der Ebene des Sonnensystems befindet, daß man jedes Ende Norden nennen könnte. Aus diesem Grund kann man auch nicht richtig sagen, in welche Richtung er sich dreht. Er hat fünf Monde, die alle den Planeten in derselben Richtung umkreisen, in der er sich dreht. Mirande (benannt nach der Heldin in Shakespeares S t u r m ) wurde zuletzt entdeckt. Sie ist der kleinste der Uranusmonde und liegt dem Planeten am nächsten.

Neptun und Pluto sind nur im Teleskop zu erkennen. Neptun, nach dem römischen Meeresgott benannt, wurde 1845 entdeckt, nachdem Astronomen vermutet hatten, daß es ihn gäbe. Denn sie hatten eine Unregelmäßigkeit in der Umlaufbahn des Uranus entdeckt, die nur durch die Anziehungskraft eines noch weiter entfernten Planeten verursacht worden sein konnte. Neptun hat einen Durchmesser von rund 45 000 km, eine Umdrehungszeit von fast 16 Stunden, und ein Jahr entspricht etwa 165 Erdenjahren. Triton, der größere seiner zwei Monde, kreist ›rückläufig‹ um den Planeten.

Neptun mit seinen zwei Monden. Triton, der größere, ist der große helle Fleck in der unteren linken Ecke, und Nereid, der kleinere Mond, ist durch den Pfeil gekennzeichnet.

Pluto, benannt nach dem römischen Gott der Unterwelt, wurde erst 1930 entdeckt. Er ist so weit von der Sonne entfernt (über fünf Milliarden Kilometer), daß er fast keine Wärme und kein Licht mehr empfängt. Er ist sicher ein öder Planet in ewigem Eis. Er umkreist die Sonne einmal in etwa 248 Erdenjahren. Seine Größe ist nicht genau bekannt. Zunächst glaubte man, er sei etwa so groß wie die Erde, aber spätere Schätzungen ergaben einen Durchmesser von rund 5800 km, weniger als halb so viel wie die Erde. Seine Umdrehungszeit beträgt vermutlich um sechs Tage.

Pluto (Pfeil) ist in zwei verschiedenen Positionen unter den Sternen im Abstand von 24 Stunden zu sehen.

Frage 27:

Ist es möglich, daß Pluto einmal ein Mond des Neptun war?

Kometen sind große Felsbrocken oder Klumpen von in der tiefen Kälte des äußeren Raumes gefrorenen Gasen, die in die Mitte des Sonnensystems stürzen, um die Sonne schwenken und wieder in den äußeren Raum zurückkehren. Einige bewegen sich auf Ellipsenbahnen, die man berechnet hat. Dadurch waren die Astronomen in der Lage vorherzusagen, wann sie wiederkommen. Andere Kometen kommen und gehen, um nie wieder gesehen zu werden. Einige Astronomen glauben, daß diese einmaligen Kometen nie vorher hier gewesen sind und nie zurückkehren werden. Wenn das so ist, dann bewegen sie sich entweder auf Parabel- oder Hyperbelbahnen. (Ellipse, Parabel und Hyperbel werden ›Kegelschnitte‹ genannt, weil man sie erhalten kann, wenn man einen Kegel unter verschiedenen Winkeln schneidet.) Andere Astronomen sind überzeugt davon, daß alle Kometen Teil unseres Sonnensystems sind, daß aber einige so riesig lange elliptische Bahnen haben, daß sie Hunderte von Jahren benötigen um zurückzukehren.

Es gibt hauptsächlich zwei Theorien über die Entstehung der Kometen. Nach der einen Theorie zieht die Anziehungskraft der Sonne, während sie sich durch Wolken interstellarem (zwischen den Sternen befindlichen) Staubes bewegt, die Staubteilchen zu einem dichten Strom zusammen, der sich wie das Kielwasser bei einem Schiff hinter der Sonne herzieht. Gelegentlich wird ein besonders gewaltiger Klumpen von Teilchen in Richtung auf die Sonne gezogen und wird ein Komet. Nach der rivalisierenden Theorie sind die Planeten umgeben von einer ständig wirbelnden Wolke von Teilchen, die Milliarden von Klumpen enthält und halb bis zu den nächsten Sternen reicht. Dann und wann lenkt ein benachbarter Stern durch den Einfluß seiner Anziehungskraft einen Klumpen aus seiner Bahn ab. Das läßt ihn in die Nähe der Sonne schwingen und ihn auf der Erde als Komet sichtbar werden.

Einige Kometen sind durch die starke Anziehungskraft des Jupiter eingefangen worden. Sie bewegen sich um die Sonne und um Jupiter, ihre Umlaufbahn befindet sich völlig innerhalb des Sonnensystems. Andere Kometen bleiben auch innerhalb des Sonnensystems, aber ihre Bahnen reichen so weit wie die Bahnen von Saturn, Uranus oder Neptun.

Kometen haben einen Schweif erst, wenn sie sich der Sonne nähern. Die starke Sonnenwärme verdampft einen Teil, und das ausströmende Gas bildet einen glühenden, dampfartigen Schweif. Die Schweife unterscheiden sich stark in Größe und Form. Manchmal sind sie kurz, manchmal Hunderte von Millionen Kilometer lang. Manchmal sind sie gerade, manchmal gekrümmt. Manche Kometen haben gleichzeitig zwei Schweife. Andere entwickeln nie einen. Weil der Komet, immer wenn sich ein Schweif bildet, einen Teil seiner Substanz verliert, steht fest, daß er schließlich völlig verdampft. Das kann schon nach fünfzig Umläufen geschehen, oder erst nach Hunderten. In vielen Fällen bleibt ein Schwarm von Felsstückchen zurück, die den Raum als Meteorite durchstreifen.

Der letzte aufsehenerregende Komet erschien 1882. Er konnte mit dem bloßen Auge einige Wochen lang gesehen werden. Seitdem waren die meisten Kometen zu schwach, um ohne Fernrohr gesehen zu werden. Ein berühmter großer Komet, genannt der Halleysche Komet nach dem englischen Astronomen Edmund Halley aus dem siebzehnten Jahrhundert, gehört zu der Jupiterfamilie. Er kommt alle 76 Jahre zur Sonne zurück. Er wurde zuletzt 1910 gesehen, als die Erde fast durch das Ende des Schweifes trat. Der Halleysche Komet ist erst wieder 1986 fällig.

Man glaubt, daß Kometen sich auf Bahnen bewegen, die entweder Ellipsen, Parabeln oder Hyperbeln sind.

Frage 28:

Die Abbildung zeigt, wie der Komet von 1882 in Streatham in England am 4. November um 4 Uhr morgens am Himmel erschien. Können Sie aus der Zeichnung erschließen, in welche Richtung sich der Komet bewegt?

Der Komet von 1882

Hauptsächlich innerhalb der gewaltigen Lücke zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter gibt es Hunderttausende von felsigen Körpern, die Planetoide oder Asteroide genannt werden. Sie kommen in allen Größen und Formen vor vom größten, Ceres (mit einem Durchmesser von rund 750 km), bis herunter zu so kleinen Felsenstücken, daß sie von der Erde aus nicht mehr ausfindig gemacht werden können. Ceres war der erste Planetoid, der entdeckt wurde (1801). Der zweite, Pallas, wurde im darauffolgenden Jahr gefunden. Er ist der zweitgrößte Planetoid mit einem Durchmesser dicht an 500 km.

Es gibt viele Theorien über den Ursprung der Planetoiden. Einige Astronomen glauben, daß sie die Reste eines Planeten sind, der so nahe an Jupiter herankam, daß er aus seiner Bahn gerissen wurde und in Myriaden Stücke zerbrach. Andere glauben, daß die Planetoiden bei einem Zusammenstoß von zwei oder drei kleineren Planeten entstanden. Noch andere denken, daß das Sonnensystem aus einer großen rotierenden Wolke von Teilchen entstand, die einmal die Sonne umgab, und daß die Planetoiden felsige Teile sind, die nie zu einem Planeten zusammenkamen. In jedem Falle ist die Gesamtmasse der Planetoiden geringer als die unseres Mondes.