Unser Platz im Weltraum

Schauen Sie in einer klaren Nacht nach oben und jeder Stern, den Sie mit eigenen Augen sehen können, gehört zu einer Galaxie, der Milchstraße. Du stehst auf einer sich drehenden Steinkugel, die einen gewöhnlichen Stern unter Milliarden umkreist. Diese Lektion findet heraus, wo genau.

Jeder Stern, den Sie mit eigenen Augen sehen können, gehört zur Milchstraße.

Look

Stehe an einer klaren Nacht draußen. Der Boden unter Ihren Füßen ist Teil einer 12.742 km breiten Felskugel. Diese Kugel, die Erde, dreht sich einmal am Tag und läuft einmal im Jahr um einen Stern, die Sonne.

Die Sonne ist so groß, dass etwa 1,3 Millionen Erden in sie passen würden. Er ist so schwer, dass er fast die gesamte Masse von allem enthält, was ihn umkreist: Planeten, Monde, Zwergplaneten, Asteroiden und Kometen. Zusammen bilden die Sonne und alles, was durch ihre Schwerkraft gehalten wird, das Sonnensystem.

Im Bild oben ist der gelbe Punkt in der Mitte die Sonne. Drücken Sie Play und beobachten Sie die Planeten zu bewegen. Je näher ein Planet der Sonne ist, desto schneller umkreist er sie:

• Mercury dauert 88 Tage.
• Die Erde braucht ein Jahr.
• Neptun, der entfernteste Planet, braucht fast 165 Jahre.

Unser Sonnensystem ist eines von Milliarden Sternensystemen in einer riesigen Spirale von Sternen, die als Milchstraße bezeichnet wird. In einer sehr dunklen Nacht kann man es als ein schwaches Lichtband am Himmel sehen. Jeder Stern, den Sie mit eigenen Augen sehen können, gehört dazu.

Understand

Die Entfernungen im Weltraum sind so groß, dass Kilometer ungeschickt werden, daher verwenden Astronomen größere Lineale.

Die astronomische Einheit (au) ist ungefähr die durchschnittliche Entfernung zwischen Erde und Sonne. Seit 2012 hat er einen genauen Wert: 149.597.870,700 Meter, etwa 149,6 Millionen km. Damit wird das Sonnensystem leicht abzubilden:

Welt	Durchschnittlicher Abstand zur Sonne
Merkur	0,39 au
Erde	1.00 au
Jupiter	5.2 au
Neptun	30.1 au

Lichtzeit ist die Zeit, die Licht braucht, um eine Entfernung zurückzulegen. Licht bewegt sich mit 299.792 km pro Sekunde, also:

Zeit = Entfernung ÷ Lichtgeschwindigkeit

Für 1 au: 149.597.871 km ÷ 299.792 km/s ≈ 499 s, oder 8 Minuten 19 Sekunden. Wenn man auf die Sonne schaut (niemals direkt, es schädigt die Augen), sieht man Licht, das sie vor etwa acht Minuten verlassen hat. Das Sonnenlicht braucht über vier Stunden, um Neptun zu erreichen.

Das Lichtjahr Die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt: etwa 9,46 Billionen km oder 63.241 AU. Der nächstgelegene Stern nach der Sonne, Proxima Centauri, ist etwa 4,2 Lichtjahre entfernt. Die Milchstraße hat einen Durchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren.

Master

Früher wurde die au gemessen: Sie wurde durch die Gaußsche Gravitationskonstante definiert, so dass ihre Länge in Metern eine Größe war, die Astronomen bestimmen mussten. Radar ranging of Venus and spacecraft tracking in the late twentieth century pinned it down to a few metres. Im Jahr 2012 hat die Internationale Astronomische Union sie zu einer festen Zahl gemacht (Resolution B2), so dass die au jetzt einfach eine Einheit ist, wie der Meter.

Was wir heute tatsächlich sehr genau messen, ist der Gravitationsparameter der Sonne, GM☉ = 1,32712440041 × 10²⁰ m³ s⁻², aus der Bewegung von Planeten und Raumfahrzeugen. Das Produkt G × M ist weitaus besser bekannt als entweder G oder M allein, weil G eine der am wenigsten genau bekannten Konstanten in der Physik ist. Deshalb arbeitet die Bahnmechanik durchgehend mit μ = GM, wie Sie im Navigator-Pfad sehen werden.

Zwei praktische Konsequenzen:

1. Die Entfernung der Erde ist nicht konstant. Die Erdumlaufbahn hat eine Exzentrizität von etwa 0,0167, so dass ihre Entfernung zur Sonne zwischen etwa 147,1 Millionen km (Anfang Januar, Perihel) und 152,1 Millionen km (Anfang Juli, Aphel) liegt. Die Jahreszeiten werden nicht dadurch verursacht: Januar ist Winter auf der nördlichen Hemisphäre. Die wahre Ursache wird in der Lektion über die Jahreszeiten behandelt.
2. Die Lichtzeit ist eine echte technische Grenze. Ein Funkbefehl an einen Rover auf dem Mars dauert zwischen etwa 3 und 22 Minuten pro Strecke, je nachdem, wo sich beide Planeten in ihren Umlaufbahnen befinden. Raumfahrzeuge weit weg müssen in der Lage sein, selbstständig zu handeln.