Tage und Jahre auf jeder Welt

Auf der Venus dreht sich der Planet so langsam, dass eine Umdrehung länger dauert als eine Reise um die Sonne. Ein Tag ist nicht überall dasselbe, und ein Jahr auch nicht. Hier ist, wie man beides auf einer beliebigen Welt ausarbeitet.

Ein Tag und ein Jahr sind zwei verschiedene Uhren, und jede Welt stellt sie anders ein.

Look

Ein Tag ist die Zeit, die eine Welt braucht, um sich einmal zu drehen. Ein Jahr ist die Zeit, die ein Planet braucht, um einmal um die Sonne zu kreisen. Auf der Erde sind das etwa 24 Stunden und 365 Tage. Andere Welten sind ganz anders.

Welt	Länge des Tages	Länge des Jahres
Merkur	176 Erdentage	88 Erdtage
Venus	117 Erdtage	225 Erdentage
Erde	24 Stunden	365 Tage im Jahr
Mars	24 Stunden 40 Minuten	687 Erdentage
Jupiter	9,9 Stunden	11,9 Erdjahre
Saturn	10,7 Stunden	29,4 Erdjahre
Uranus	17,2 Stunden	84 Erdjahre
Neptun	16,1 Stunden	164,8 Erdjahre

Ein paar Überraschungen:

• On Merkur, dauert ein Tag (von Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang) zwei seiner Jahre.
• Venus dreht sich rückwärts und sehr langsam.
• Die Riesenplaneten drehen sich am schnellsten von allen, obwohl sie die größten sind.
• Ein Mars Tag ist fast der gleiche wie unser, was für Rover-Teams auf der Erde praktisch ist.

Verwenden Sie das Vergleichsfenster unter dem Ordner, um zwei beliebige Welten zu vergleichen.

Understand

Es gibt zwei Arten von Tag, und der Unterschied ist wichtig.

• Der Siderische Tag ist eine Drehung, gemessen gegen die entfernten Sterne. Die Erde ist 23 Stunden 56 Minuten 4 Sekunden.
• Der Sonnentag dauert von einem Mittag bis zum nächsten. Während sich die Erde dreht, bewegt sie sich auch etwa 1/365 des Weges um ihre Umlaufbahn, so dass sie sich ein wenig mehr (etwa 1 Grad) drehen muss, bevor die Sonne wieder über dem Kopf ist. Das dauert etwa 4 weitere Minuten, was 24 Stunden ergibt.

Für die meisten Planeten sind die beiden Tage fast gleich. Für langsame Spinner sind sie völlig anders. Merkur dreht sich einmal alle 58,6 Erdentage und sein Jahr dauert 88 Tage. Die beiden Bewegungen verbinden sich so, dass ein Sonnentag 176 Erdtage dauert: genau zwei Merkurjahre. Merkur dreht sich genau dreimal für alle zwei Umläufe, eine Sperre, die durch die Gezeiten der Sonne verursacht wird.

Die Venus dreht sich rückwärts (retrograd), einmal alle 243 Erdtage. Da die Drehung und der Orbit in entgegengesetzte Richtungen gehen, addieren sie sich, und der Sonnentag ist kürzer als die Drehung: etwa 117 Erdentage.

Die Jahre werden mit der Entfernung aus zwei Gründen länger: Der Weg ist länger und der Planet bewegt sich langsamer. Die Erde bewegt sich mit etwa 29,8 km/s; Neptun mit etwa 5,4 km/s auf einem Weg, der 30-mal länger ist.

Master

Aus den beiden Winkelgeschwindigkeiten ergibt sich der Sonnentag. Mit der siderischen Rotationsperiode P_rot (negativ für rückläufig) und der Umlaufzeit P_orb, beide gemessen in die gleiche Richtung:

1 / P_solar = 1 / P_rot − 1 / P_orb

Überprüfen Sie Erde: 1/0,99727 − 1/365,256 = 1,00274 − 0,00274 = 1,00000 pro Tag, also P_solar = 1 Tag.

Überprüfen Sie Merkur: 1/58,646 − 1/87,969 = 0,017052 − 0,011368 = 0,005684, also P_solar = 175,9 Tage.

Überprüfen Sie Venus (retrograd, P_rot = −243,018 Tage): 1/(−243,018) − 1/224,701 = −0,004115 − 0,004450 = −0,008565, also |P_solar| = 116,75 Tage. Das Minuszeichen sagt dir, dass die Sonne auf der Venus im Westen aufgeht.

Die Jahre folgen Keplers drittem Gesetz: T² ∝ a³ für alles, was die Sonne umkreist. Mit T in Jahren und a in au ist T = a^1,5. Neptun bei a = 30,07 au ergibt T = 30,07^1,5 = 164,9 Jahre, was den beobachteten 164,79 Jahren entspricht. Der kleine Unterschied kommt von der Rundung und den winzigen Massen der Planeten, die Newtons Version des Gesetzes beinhaltet.