Kategorie: Astronomie

Planeten mit Migrationshintergrund

Herzenssache, bevor es mit dem Thema los geht

Hier zwei Dinge, die mir absolut am Herzen liegen. Dafür muss zu aller Astronomie wirklich Zeit sein.

  1. Eine Begleiterscheinung vieler Kriege, Hungersnöten und anderer Katastrophen sind Menschen, die von irgendwo nach woanders fliehen müssen. Sie versuchen neuen Fuß zu fassen und zu migrieren.
    Wir wissen alle, dass das nun innerhalb von Europa leider stattfindet. Ohne näher auf diese Misere eingehen zu wollen, möchte ich anmerken, dass jeder von uns etwas tun kann. Mit dem Gedanken, nichts ändern zu können in Lethargie zu verfallen, ist niemandem geholfen. Bitte überlegt euch, womit ihr euren Beitrag leisten könnt, um jenen fliehenden Menschen oder denen, die im Kriegsgebiet verharren müssen zu helfen. Welche Möglichkeiten es hier gibt, findet ihr leicht im Netz und in sonstigen Medien. Jede Hilfe zählt. Es muss nicht gleich eine Wohnung sein, die man zufällig gerade übrig hat…
  2. Ein weiteres Anligen ist mir noch folgendes
    Alle wissen, dass ab Sonntag mehr oder weniger fast alle Corona-Regeln aufgehoben werden sollen. Manche Bundesländer, z. B. Baden-Württemberg rudern aber schon wieder etwas zurück, indem Teile der Maskenpflicht erhalten bleiben sollen.
    Ich für meinen Teil werde die Masken genau so konsequent tragen, wie in den letzten beiden Jahren. Ich muss nicht alles tun, was theoretisch wieder erlaubt wäre. Gerade wir Menschen mit Sehbeinträchtigung sollten uns überlegen, ob es ob der Tatsache, die Abstände richtig einhalten zu können, vernünftig ist, künftig überall, wo man darf, auf die Maske verzichten zu wollen. Das aber nur als Anmerkung. Jeder von uns muss das selbst verantworten und für sich entscheiden.
    Auf jeden Fall: Lasst euch bitte impfen, sofern noch nicht geschehen.

Vielen Dank für euer Verständnis dieser Anmerkungen.
Aber nun zum Thema der Himmelskörper mit Migrationshintergrund.

Was ist gemeint

Alles im Weltall bewegt sich irgendwie. Himmelskörper stoßen zusammen, Galaxien fliehen voneinander oder bewegen sich aufeinander zu. Alle Galaxien bewegen sich merkwürdigerweiße auf einen Punkt, den großen Attraktor zu, und, und, und.

Zum Anfang, als unser Sonnensystem vor 4,5 Milliarden Jahren entstand, gab es in unserem Sonnensystem etwas, das man die Migration von Planeten nennt. Kurz gesagt, waren die Planeten nicht immer von innen nach außen so aufgereiht, wie sie es heute sind.
Mit Migration ist daher gemeint, dass Planeten durchaus erheblich ihre Bahnen im Laufe der Zeit ändern können.

Lasst uns von dem guten alten Merksatz ausgehen, der Eselsbrücke für die Reihenfolge der Planeten:

Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten.

Seit Pluto kein Planet mehr ist, ich schrieb darüber in Der Planet, der keiner mehr sein darf, lautet der Satz:

Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.

Nun ist es aber so, dass die alte Version dieses Satzes nicht nur seit 2006 seine Gültigkeit verlor, sondern heute weiß man, dass er nach der Entstehung unseres Sonnensystems nicht die heutige Reihenfolge der Planeten beschrieb, und das nicht deshalb, weil man die Planeten um- oder anders benannt hätte, war ja noch niemand da, der Namen hätte geben können, sondern tatsächlich deshalb, weil sich manche Planeten auf anderen Bahnen befanden als heute. Sie sind woanders hin migriert.

Besonders die vier letzten Planeten, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, befanden sich sehr wahrscheinlich auf anderen Bahnen in einer anderen Reihenfolge. Modelle besagen, dass sie ihre jetzigen Bahnen erst ungefähr nach siebenhundert Millionen von Jahren nach Entstehung der Sonne eingenommen haben. Wie das kam, ist eine sehr spannende Geschichte, die mit der Entstehung unseres Sonnensystems beginnt.

Exkurs über Sternen- und Planetenentstehung

Ein Stern entsteht, indem eine große Wolke aus Gas und Staub unter ihrer eigenen Schwerkraft kollabiert. Ist die Materie, Wasserstoff, im inneren dieses Protosterns derart verdichtet, dass die Temperatur auf etwa zehn Millionen Grad ansteigt, dann beginnt Wasserstoff zu Helium zu verschmelzen. Der Stern ist gestartet. Darüber werden wir in späteren Artikeln zu unserer Sonne noch genauer berichten.

Das übrige Material der Gas- und Staubwolke sammelt sich nun wegen seiner Rotation allmählich als protoplanetare Scheibe um den neuen Stern herum. Nun hat man also außen in einer Ebene eine Scheibe aus Staub und Gas, in deren Inneren der neue Stern sitzt, der entweder noch ein Protostern ist, bzw. sich schon langsam anschickt, sein Fusionskraftwerk zu zünden.
Mikro kleine Staubpartikel stoßen nun durch die Bewegung der Scheibe aneinander und verbacken und verkleben zu größeren „Bröckchen“. Sie halten entweder durch Ladung oder sonstige chemischen Prozesse zusammen. Dieses setzt sich nun mit den größeren Teilchenverbünden fort, die nun etwa zentimetergroß sind und mit der Gaswolke mit schwimmen.

Diese Teilchen stoßen nun ihrerseits wieder zusammen und verbinden sich zu größeren Körpern.
Ab einer Größe von etwa 10 m, entkoppeln diese Körper vom Gas der Wolke und besitzen nun derart viel Gravitation, und Trägheit dass sie sich selbstständig auf Kepler-Umlaufbahnenum den Stern bewegen können.

Desto weiter außen die Brocken sich befinden, desto langsamer bewegen sie sich um ihren Stern. Und nun nimmt die „Heimliche Herrscherin“, die Gravitation die Sache in die Hand. Diese Planetesimale können mit ihrer Schwerkraft nun wieder kleine Partikel an sich binden und noch wachsen. Als Planetesimale bezeichnet man diese Brocken ab etwa einer Größe von einem Kilometer Durchmesser. Diese stoßen nun ihrerseits zusammen und bilden Planeten aus Eis und Staub.

Somit räumen die massereicheren Brocken langsam in der Scheibe auf, ziehen die kleineren zu sich und bilden dann quasi einen „leeren“ streifen ohne Brocken. Mit dem verbleibenden Gas verhält es sich anders. Planeten mit weniger als ungefähr zehn Erdmassen haben eine zu geringe Gravitation, um das verbliebene Gas der Wolke an sich zu binden. Das dem so ist, können wir im Alltag erleben. Unsere mit Helium gefüllten Ballons würden nicht in die Höhe steigen, könnte die Erde mit ihrer Gravitation das Helium festhalten. Somit gibt es in unserer Atmosphäre quasi kein Helium, und den leichteren Wasserstoff auch höchstens in Spuren chemischer Reaktionen hier auf Erden. Die anderen Bestandteile unserer Atmosphäre sind deutlich schwerer als Helium und Wasserstoff. Deshalb kann diese unsere Erde festhalten.

Die Entwicklung derartiger Stein- und Eisplaneten ist somit erst mal abgeschlossen. Ob sich nachher Leben darauf bildet, ob sie Vulkanismus besitzen werden oder sonst was, spielt sich danach auf ihrer Oberfläche ab und hat im wesentlichen nichts mehr mit ihrer Entstehungsgeschichte, man könnte es auch Geburt nennen, zu tun.

Schwerere Planeten, also mehr als 10 Erdmassen können aber im Laufe der Zeit ob ihrer Gravitation bis zu einem vielfachen ihres eigenen Gewichtes Gas aus der verbliebenen Scheibe dauerhaft an sich binden. Auf diese Weise entstehen riesige Gasplaneten, die alle einen festen Kern besitzen. Beim größten Planeten des Sonnensystems, dem Jupiter entfallen etwa 95 % seiner Masse auf seine riesige Gashülle, bestehend aus Wasserstoff und Helium.

Nahm vorher die Dichte des Gases der Scheibe von innen nach außen ab, so ist sie nun dort, wo die Planeten ihre Bahnen ziehen stark ausgedünnt, vielleicht sogar leer. Außerdem befinden sich neben und um die Planeten herum noch diejenigen Brocken, die bisher noch nicht eingefangen wurden, bzw zu klein waren, um es zu erwachsenen Planeten geschafft zu haben. Das sind dann vor allem Asteroiden und Kometen. Nach zehn bis zwanzig Millionen Jahren ist nun das Gas der Scheibe aufgebraucht. Entweder es befindet sich in den Gasplaneten, oder es wurde vom Sternwind in den Raum gepustet. Es gibt auch noch andere Mechanismen, wie das Gas verloren gehen kann. Alle Phänomene der Planetenentstehung können aber so noch nicht erklärt werden.

Modellierungsprobleme

Somit wurden zunächst Modelle entwickelt, die die Masse und Elementverteilung im Sonnensystem oder sonstigen prä sstelaren Gaswolken zu erklären versuchen. Dabei geht man z. B. vom heutigen Zustand des Sonnensystems aus, und versucht mit all diesen Parametern so zu rechnen, damit man über Simulationen das Sonnensystem erhält, wie es damals gewesen sein könnte. Derartige Modelle setzen natürlich voraus, dass die Naturgesetze damals vor 4,5 Milliarden Jahren schon dieselben waren, wie wir sie heute kennen. Bisher spricht nichts dagegen. Das Universum bestand somit auch damals nicht aus einer Harry-Potter-Insel, auf welcher andere Gesetze gegolten haben.

Probleme bereiten aber bei diesen Modellen u. A. die Entstehung der Planeten Uranus und Neptun. Obwohl ihre festen Kerne größer als zehn Erdmassen sind, konnten sie so viel Wasserstoff und Helium an sich binden, das mindestens einer Erdmasse entspricht. Nach den Modellen können die beiden Planeten nicht so weit draußen entstanden sein, wo sie sich momentan befinden. Die Dichte der Gasscheibe wäre zu gering, damit die beiden überhaupt genügend Gas hätten ansammeln können. Selbst Jupiter, der deutlich näher an der Sonne ist, hätte auf dieser Bahn zu lange gebraucht, um zu dem zu werden, was er heute ist. Kurz um. Die Planeten können nicht dort entstanden sein, wo sie sich heute befinden. Die Planeten müssen viel näher an der Sonne herangewachsen sein. Dort, wo die Dichte der Gasscheibe deutlich höher war, und sie mehr Gas hätten einsammeln können. Danach muss es dann eine Umordnung der Planeten gegeben haben, Migration eben.

Das Nizza-Modell

2005 haben Wissenschaftler anhand des sog. Nizza-Modells versucht zu erklären, welche Ordnung das Sonnensystem früher hatte, und wie es sich zur heutigen Anordnung umsortiert hat. Ja, Astronomen machen manchmal schöne Dienstreisen. Außer dem Modell, dürften sie es auch sonst in Nizza schön gehabt haben.
Das Nizza-Modell nimmt an, dass die vier Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun ursprünglich auf nahezu kreisförmigen, kompakten Bahnorbits liefen. Außerdem geht es davon aus, dass bei der Planetenentstehung eine Scheibe von Planetesimalen entstand, die von außerhalb der Planetenorbits bis hinaus zu einer Entfernung von 35 AU (1 AU = Abstand Erde-sonne =150 Mio Kilometer))
reichte und eine Gesamtmasse von etwa 35 Erdmassen hatte.
Die Riesenplaneten des Sonnensystems streuten nun zunächst vereinzelt Planetesimale aus der Scheibe, indem sie diese Brocken durch ihre Schwerkraft heraus warfen.
Dabei wurde Drehimpuls übertragen, und die Bahnen der Planeten änderten sich leicht. Mit numerischen Simulationen kann gezeigt werden, dass dadurch Saturn, Uranus und Neptun langsam nach außen wanderten und Jupiter nach innen.
Nach ein paar hundert Millionen Jahren (500–800 Mio. nach Entstehung der Sonne) kam es zu einer 2:1-Resonanz zwischen Jupiter und Saturn. Das bedeutet, dass der innere der beiden die Sonne in der Zeit zweimal umrundet, die der äußere für einen Umlauf benötigt. Dadurch störten sich die beiden gravitativ derart, dass sich die Sache aufschaukelte.

Dadurch stiegen die Exzentrizitäten, und das System destabilisierte sich.
Die Exzentrität ist ein Maß dafür, wie stark die elliptische bahn von einer normalen Kreisbahn abweicht.

Die Planeten Saturn, Uranus und Neptun kamen einander und der Scheibe aus Planetesimalen nahe. Dadurch wurden die Planetesimale praktisch schlagartig zerstreut, ein Teil der Planetesimale flog in das innere Planetensystem und löste dort das Große Bombardement aus. Davon zeugen die Krater der Planeten Merkur, Venus und Mars. Auch die Erde besitzt derartige Krater, z. B. das Nördlinger Ries oder den Chicxulub-Krater, dessen Einschlag die Klima-Katastrophe ausgelöst haben soll, die für das Ende der Dinosaurier verantwortlich zeichnet.
In etwa 50 Prozent der simulierten Modelle kommt es dabei auch zu einem Platzwechsel zwischen den zwei äußersten Gasplaneten Uranus und Neptun
Nach etwa hundert Millionen Jahren erreichten die Planeten schließlich ihre heutigen Entfernungen, ihre Exzentrizitäten wurden gedämpft und das System stabilisierte sich wieder.
Neben den Positionen, Exzentrizitäten und Inklinationen der Riesenplaneten und dem großen Bombardement erklärt das Modell noch eine Reihe weitere Eigenschaften des heutigen Sonnensystems . So kann man beispielsweise die Bahnen und Herkunft von Monden erklären.
Unter Inklination versteht man den Winkel, in welchem die Planetenbahn zur Ekliptik gekippt ist.
Auch der Kuipergürtel wird mit diesem Modell plausibel. Er beschert uns immer wieder Kometen und befindet sich jenseits der Neptun-Bahn. Er enthält u. A. den Rest, der bei der Entstehung des Sonnensystems in keine Planeten eingebaut wurde.

Weitere Erklärungen des Modells waren spontan auf den ersten Blick auch für mich nicht ganz verständlich, weshalb ich hier mal darauf verzichte. Ist eh schon wieder zu lang geworden.

Auf jeden Fall wisst ihr jetzt, was Migration im All bedeutet. Und denkt doch bitte an meine Herzenssachen zum Anfang des Artikels.

Die Frau mit dem Sonnenstoff – Weltfrauentag 2022


Seid herzlich gegrüßt,

Heute ist der 08.03., Welt-Frauentag. Was liegt näher, so einen Tag zu begehen, als dass ich mir Gedanken über große Frauen in Astronomie und Wissenschaft mache. Das seid ihr ja von mir gewöhnt, dass an jedem 08.03. eine Wissenschaftlerin gewürdigt wird.

Bis heute sind Frauen in naturwissenschaftlich-technischen Berufen leider noch immer unterrepräsentiert. Die Statistiken sprechen hier eine sehr deutliche Sprache. Trotz Frauenbewegung, Emanzipation, Erziehungsurlaub auch für Männer, gesetzliche Gleichberechtigung und dafür aufgeschlossene Männern, ist es noch nicht gelungen, diesen Missstand in den Griff zu bekommen.

Dennoch hat es immer wieder Frauen gegeben, die trotz Benachteiligung, Unterdrückung, Bildungsverbot und Leben in einer streng patriarchaisch dominierten Gesellschaft, großartiges in Wissenschaft, z. B. der Astronomie, geleistet haben. Sie setzten sich in einer harten Männerwelt durch und waren vielleicht sogar öfter, als man denkt, die schlaueren Köpfe. Zumindest zeugen einige Dokumente davon, dass viele starke kluge Frauen die Fäden ihrer Professoren-Männer in Händen hielten…

Bis in biblische Zeiten hinein, kann man diese Phänomene beobachten. Somit scheint der Satz „Der Mann kann noch so viele Dinge bauen – Es steht und fällt ein Volk mit seinen Frauen“ mehr Wahrheitsgehalt zu haben, als manchen lieb ist.

So lasst uns den Weltfrauentag 2022 damit begehen, indem wir die Person und das Lebenswerk von Cecilia Payne würdigen. Sie fand heraus, woraus unsere Sterne hauptsächlich bestehen, aus Wasserstoff. Das war in den 20er Jahren des letzten Jahrhunderts durchaus noch nicht bekannt. Man stellte sich vor, dass z. B. unsere Sonne ganz ähnlich aufgebaut sei, wie unsere Erde.
Heute werde ich euch allerdings keinen ausschweifend langen Artikel schreiben, denn ich habe etwas besseres und sehr hörenswertes für euch.
Anfang Januar strahlte SWR2-Wissen eine Folge über diese großartige Astronomin aus. In dieser Sendung ist sogar ihre Stimme zu hören.
Aus diesem Grunde belasse ich es heute mit vielen Worten, und schicke euch gleich auf die Seite, wo ihr die Sendung entweder direkt anhören, bzw. sowohl die Audio-Datei, als auch das Skript zur Sendung herunterladen könnt. Das kann ich euch an dieser Stelle nicht ersparen, dass ihr auf die Seiten des SWR müsst, weil ich das Audio aus Gründen des Urheberrechts nicht direkt auf dem Blog veröffentlichen darf.
Lehnt euch also zurück und hört euch diese äußerst spannende und wissenswerte Sendung an.
Wer Probleme mit der Bedienung der Seiten des SWR hat, darf sich z. B. über das Kontaktformular gerne an mich wenden. Wir finden einen Weg.

Zur Sendung geht es hier lang.

Ein Deutscher, ein Schweizer, ein Engländer und die Sonne


So, dann komme ich heute mal wieder mit einem Beitrag zu unserer Serie Der Sonne entgegen.
Es ist einige Zeit her, seit ich dort den letzten Artikel über „Das Wandern der Sonnenflecken“ veröffentlichte. Aber mit den Sonnenflecken und vor allem mit unserem Stern sind wir noch lange nicht fertig. Er ist es wert, denn nur von ihm wissen wir so viel. Die anderen sind ja leider alle zu weit weg, aber Flecken dürften die auch haben.

Also los.

Der Deutsche

Eine ganz wichtige Gesetzmäßigkeit auf der Sonne fand ein Apotheker aus Dessau, Heinrich Samuel Schwabe (1789-1875).
Der verkaufte im Jahre 1829 die von seinem Großvater übernommene Apotheke, um „sein wahres Leben“ zu beginnen, was hieß, sich seinen Lieblingsstudien, der Botanik und der Astronomie, zu widmen. Eigentlich hoffte er, einen neuen Planeten zu finden, der sich innerhalb der Merkurbahn um die Sonne
bewegte und der gelegentlich als kleiner schwarzer Fleck vor der Sonnenscheibe stehen sollte. Bei der Jagd nach „Vulkan“, wie dieser vermutete Planet damals genannt wurde, den noch keiner gesehen hatte und von dem wir heute wissen, dass es ihn nicht gibt, durfte Schwabe natürlich nicht Sonnenflecken mit dem gesuchten Planeten verwechseln. Deshalb beobachtete er auch Sonnenflecken und notierte sich über Jahre hinaus die Tage, an denen er keinen einzigen Fleck auf der Sonnenscheibe erspähen
konnte.

1843 verfasste er eine kleine Schrift über seine Sonnenbeobachtungen und schickte diese an das astronomische Fachjournal seiner Zeit, die Astronomischen Nachrichten. Er hatte bereits seine Daten aus den Jahren 1826 bis 1837 in der gleichen Zeitschrift veröffentlicht. Nun aber, auf insgesamt siebzehn Jahre zurückblickend, fiel ihm auf, dass seine Ernte eine auffallende Regelmäßigkeit zeigte. Da
gab es einige Jahre, in denen er an jedem Beobachtungstag mindestens einen Sonnenfleck gesehen hatte. Das war zum Beispiel 1828 und 1829, aber auch in den Jahren 1836, 1837, 1838 und 1839 hatte er an jedem klaren Tag Sonnenflecken erkennen können, während in den Jahren um 1833 und 1843 die Sonnenscheibe an über hundert Tagen fleckenfrei war. Daraus schloss er, dass die Flecken mit einer ungefähren Regelmäßigkeit von zehn Jahren besonders häufig auftreten und in den dazwischenliegenden Jahren selten sind.

Die Schwabesche Entdeckung wurde anfangs nicht all zu sehr beachtet. Erst als Alexander von Humboldt im 1850 erschienenen dritten Band seines „Kosmos“ in dem er das naturwissenschaftliche Weltbild seiner Zeit beschrieb, Schwabes Arbeiten erwähnte, wurde die Welt auf den Liebhaberastronomen aus Dessau aufmerksam. Humboldt druckte in seinem Werk Schwabes Tabelle mit den Zahlen der fleckenfreien Tage pro Jahr ab. Aber seit Schwabe seine Daten veröffentlicht hatte, waren inzwischen sieben Jahre vergangen, und Schwabe konnte Humboldt nun auch noch die Ergebnisse dieser Zeit spanne liefern. Die nunmehr ergänzte Liste zeigte, dass Schwabe auch in den Jahren 1847, 1848 und 1849 keinen fleckenfreien Tag erlebt hatte. Das passte genau zu der früher von ihm angegebenen Periode der Fleckenhäufigkeit. Etwa alle zehn Jahre kommen die Sonnenflecken so häufig, dass es während des ganzen Jahres kaum einen fleckenfreien Tag gibt. Humboldt schrieb:

Keiner der jetzt lebenden Astronomen, die mit vortrefflichen Instrumenten ausgerüstet sind, hat diesem Gegenstand eine so anhaltende Aufmerksamkeit widmen können.
Während des langen Zeitraumes von 24 Jahren hat Schwabe oft über 300 Tage im Jahr die Sonnenscheibe durchforscht. Da seine Beobachtungen der Sonnenflecken von 1844 bis 1850 noch nicht veröffentlicht waren, so habe ich von seiner Freundschaft erlangt, dass er mir dieselben mitgeteilt, und zugleich auf eine Zahl von Fragen geantwortet hat, die ich ihm vor gelegt.

So hat der Amateurastronom erst im Alter von 61 Jahren wissenschaftliches Ansehen gewonnen. Die Königliche Astronomische Gesellschaft in London verlieh ihm ihre Goldmedaille. Er, der seit seinem
41sten Lebensjahr jeden Winter an der Gicht darniederlag, konnte noch zwei Sonnenfleckenmaxima erleben. Sie kamen mit der von ihm vorhergesagten Regelmäßigkeit.

Heute wissen wir, dass die Sonnenflecken mit einer Periode von etwa elf Jahren besonders häufig auftreten. Erst spätere Untersuchungen haben uns gelehrt, wie regelmäßig der Zyklus der Sonne genau ist. Sie haben aber auch gezeigt, dass die Sonne ihm nicht immer folgt. Das wird aber eine andere spannende Geschichte.
Sonnenflecken treten häufig in Gruppen auf.
Und so nahm Schwabe als Maß für die Stärke der Fleckenaktivität der Sonne einerseits die Zahl der Gruppen von Sonnenflecken, die er beobachtete,
zum anderen aber auch die Zahl der Tage eines Jahres, an denen er die Sonne beobachtete, ohne einen Fleck zu sehen.
Die Frage war nun, was denn jetzt mehr über die Aktivität der Sonne aussagt, die Anzahl der Flecken, oder die der Gruppen.
Ein Schweizer fand den Kompromiss.

Der Schweizer

Rudolf Wolf (1816-1893) aus Fällanden bei Zürich war zunächst Mathematiklehrer in Bern, wurde dann aber 1847 Direktor der dortigen Sternwarte und erhielt später einen Lehrstuhl für Astronomie in Zürich.
Er rief eine internationale Sonnenüberwachung ins Leben. An möglichst vielen Tagen eines Jahres und von möglichst vielen Stellen der Erde aus sollte man die Sonnenscheibe auf Flecken untersuchen. Spätestens jetzt wurde es nötig, ein Maß für die Stärke der Sonnenaktivität zu finden, damit man sich gegenseitig verständigen konnte. Er erfand die über hundert Jahre lang nützlichen Sonnenfleckenrelativzahlen. Sie
werden so bestimmt:

Man zählt zuerst die Gruppen von Sonnenflecken, die auf der Sonne zu sehen sind, und dann noch einmal alle Flecken, seien sie einzeln oder in einer der bereits gezählten Gruppen. Die Fleckenzahl wird dann zur zehnfachen Gruppenzahl addiert.
Beispiel:
Ist kein Fleck auf der Scheibe, dann gibt es natürlich weder eine Gruppe noch einen Einzelnen Fleck. Die Relativzahl ist null. je mehr Flecken und Gruppen, um so höher die Relativzahl. An Tagen besonders starker Sonnenaktivität kann sie den Wert 300 erreichen. Wolf gelang es auch, anhand alter Daten Relativzahlen zurück bis in das Jahr 1730 zu rekonstruieren.
Sie zeigen den von Schwabe entdeckten Rhythmus der Sonnenfleckenhäufigkeit sehr deutlich.

Man muss dabei aber beachten, dass die Zahlen von Tag zu Tag stark schwanken. Man denke sich nur das Verschwinden einer Gruppe, die selbst aus 30 Flecken besteht, hinter dem Sonnenrand. Dann geht die Relativzahl schlagartig um den Wert 40 zurück, ohne dass auf der Sonne etwas Besonderes geschehen ist.
Das Verschwinden der Gruppe hat überhaupt nichts mit der Sonne selbst zu tun, es rührt nur davon her, dass wir sie zufällig von der Erde aus nicht mehr sehen, weil wir nicht hinter die Sonne schauen können.

Der Engländer und der Schmetterling

Weitere Erkenntnisse verdanken wir einem Amateurastronomen, Richard Christopher Carrington (1826-1875), der auf seiner Privatsternwarte die Sonne beobachtete. Er war der Sohn eines reichen Bierbrauers und sollte eigentlich Theologie studieren, doch es zog ihn mehr zur Astronomie hin. Nach einer dreijährigen Lehrzeit als Beobachter baute er sich seine eigene Sternwarte. Die Schwabesche Entdeckung war gerade erst bekannt geworden, und Wolf hatte das periodische Schwanken der Sonnenfleckenrelativzahlen bis weit in das 18. Jahrhundert zurückverfolgen können. Sonnenflecken waren also das ideale Objekt für die Beobachtungen des Hobbyastronomen.

Carringtons erste Entdeckung

Zuerst entdeckte er an der Wanderung der Flecken über die Scheibe, dass die Sonne sich nicht so dreht, wie man es von einem starren Körper erwartet. Während nämlich ein Fleck in Äquatornähe bereits innerhalb
von 25 bis 26 Tagen einmal die Sonne umrundet, benötigt ein Fleck in
30 Grad Breite etwa 27 Tage. In höheren Breiten, etwa in 80 Grad
nördlicher (oder südlicher) Breite sogar mehr als 30 Tage

Während die Entdeckung und Bestätigung der elfjährigen Periode der Sonnenfleckenrelativzahlen auf Zählen am Fernrohr beruhte, so hatte
Carrington das Rotationsgesetz der Sonne durch Vermessen der Orte einzelner Flecken auf der Sonnenscheibe gefunden.

Carringtons zweite

Dabei entdeckte er noch eine andere Gesetzmäßigkeit. Die Flecken bevorzugen im Laufe eines Zyklus verschiedene Zonen der Sonnenscheibe. Zur Zeit eines Fleckenmaximums findet man sie meist in zwei Streifen, die sich in etwa 15 Grad Breite parallel zum Sonnenäquator hinziehen.
Nach einem Sonnenminimum erscheinen die Flecken auf beiden Halbkugeln in mittleren Breiten, etwa bei 30 Grad nördlicher und südlicher Breite. Im Laufe der nachfolgenden Jahre findet man die Flecken mehr und mehr in Äquatornähe,
Nachdem das Maximum überschritten ist, werden sie schließlich immer spärlicher. Etwa gleichzeitig tauchen neue Flecken in höheren Breiten auf und beginnen mit zwei neuen „Schmetterlingsflügeln“, mit dem neuen Zyklus.

Zeichnet man zwei aufeinanderfolgende Zyklen in ein Diagramm ein, so entsteht eine Abbildung, die stark an einen Schmetterling erinnert. Von da her trägt es diesen Namen.
So kann man Flecken des alten Zyklus und solche des neuen gut unterscheiden.

Die Tragödie des Richard Christopher Carrington

Und weil Carrington so ein großartiger Sonnenforscher war, darf ich euch an dieser Stelle die tragische Geschichte, wie sein Leben endete, nicht vorenthalten.
Ja, auch große Wissenschaftler sind Menschen, denen das Schicksal oft hart mitspielt. Carringtons Lebensende war von Ereignissen überschattet, die nie geklärt worden sind, die uns aber die Tragödie
ahnen lassen, die dieser große Mann, der ursprünglich einmal Priester
werden wollte, erleiden musste.
Im Jahre 1865 erkrankte er schwer, verkaufte die ererbte Brauerei und zog sich in ein Haus in Surrey zurück. Dort begann er ein neues Observatorium zu bauen. Irgendwann in dieser Zeit wurde auf Rose Ellen, Carringtons Frau, ein Mordanschlag verübt. Der Attentäter wurde
gefasst und zu 20 Jahren Gefängnis verurteilt.
Am 17. November 1875 wurde Frau Carrington tot in ihrem Bett aufgefunden. Offensichtlich war sie an einer Überdosis ihrer Medizin gestorben. Bei der kurz darauf abgehaltenen Untersuchung wurde festgestellt, dass Carrington, der ihr wie immer am Vorabend die Medizin gereicht hatte, nach dem Erwachen am Morgen seine Frau im Bett auf dem Gesicht liegen sah, aber geglaubt hatte, sie schliefe. Erst später bemerkte das Dienstmädchen den Tod. Frau Carringtons Körper war noch warm. Der Hausarzt, der den Tod bestätigte, erklärte die von Carrington verabreichte Dosis an Medizin für ungefährlich. Die Analyse des Mageninhaltes zeigte keinerlei Spur von Gift, und so blieb die Todesursache ungeklärt.
Trotzdem rügte das Gericht Carrington wegen mangelnder Fürsorge der Kranken gegenüber. Dieser indirekte Schuldspruch muss ihn schwer getroffen haben. Am gleichen Tag verließ er sein Haus und kam erst nach einer Woche zurück. Inzwischen hatte sich die Dienerschaft auf und davon gemacht. Am 27. November betrat Carrington das Haus. Danach hat ihn niemand mehr lebend erblickt. Als beunruhigte Nachbarn die Türen aufbrachen, fanden sie seinen Körper
in einem verschlossenen Zimmer ausgestreckt auf einer Matratze. Als Todesursache wurde Gehirnblutung angegeben, doch auch von Selbstmord wurde gemunkelt.

Das unsichtbare Licht erforschen


So, meine lieben, das wäre erst mal geschafft.

Heute ist es also an seinem Ziel um die Sonne angekommen, das James-Webb-Space Teleskop. Das ist auf jeden Fall eines der ambitioniertesten Projekte mit dermaßen vielen technischen Herausforderungen, das die Menschheit vielleicht je gebaut hat. Es ist die Rede von 344 (dreihundertvierundvierzig) Dingen, die hätten schief gehen können. Damit ist vor allem die Entfaltung des ganzen Teleskops gemeint. Da ist der Hitzeschild, groß, wie ein Tennisplatz, der aus fünf Schichten besteht, die nur wenige Mikrometer dünn sind und zwischen denen sich Vakuum zum Wärmeschutz bilden soll. Da sind die Sonnenkollektoren, die entfaltet werden müssen, da ist der aus vielen Sechsecken bestehende Primärspiegel, der Sekundärspiegel, Arme die ausgefahren werden mussten, und, und, und. Wer von euch schon mal versucht hat, eine Landkarte von Falk wieder zusammen zu falten, weiß ungefähr, was ich meine. Damit kann man sein Leben zubringen. Und das alles hat automatisch im All ohne einen einzigen Origami-Künstler funktioniert. Aber das ist es eigentlich gar nicht, was ich schreiben will. Zum Teleskop hänge ich euch unten einige Links an.

Ich will darüber schreiben, was es mit seinen Kameras und Messinstrumenten sehen und entdecken soll. Manche sagen, das JWST sei der Nachfolger des Hubble-Teleskopes. Das stimmt so nicht. Es ist allenfalls die Konsequenz daraus. Hubble untersucht das Universum im sichtbaren Licht. Das JWST hingegen im unsichtbaren Licht. Würdigen wir also das Teleskop, indem wir uns mit seinem Forschungsgegenstand beschäftigen.

Die Entdeckung des unsichtbaren Lichts

William Herschel, der damals bereits durch seine Entdeckung des Planeten Uranus weltberühmt war, betrachtete oft die Sonne mit seinem Fernrohr, an das er am Okularende Farbfilter angebracht hatte, die seine Augen vor der starken Sonnenstrahlung schützen sollten. Dabei fiel ihm auf, dass er bei Filtern, die kaum Licht durchliessen, oft im Augapfel ein deutliches Wärmegefühl hatte, und er vermutete daher, dass die Wärmestrahlung der Sonne nicht mit dem sichtbaren Licht zuuns kommt, sondern in irgendeiner dem Auge unsichtbaren Form. Den Beweis führte er mit einem Experiment, das sich eng an das Newtonsche Lichtexperiment anschloss. Er ließ Sonnenlicht in einem verdunkelten Raum durch ein Prisma auf einen Papierstreifen fallen
Newton löste das Sonnenlicht mittels eines Prismas in seine Regenbogenfarben auf und setzte es dann mit einem zweiten wieder zu weißem Licht zusammen. Daraus leitete Newton seine Theorie ab, woraus Licht bestehen könnte.
Wir begegneten dem Licht und seiner Eigenschafften auf der Reise zu den schwarzen Löchern in Station sechs.
An das rote Ende des Spektrums, aber außerhalb des Bereiches, in dem man das in Farben zerlegte Sonnenlicht sehen kann, legte Herschel nun drei Thermometer auf den Tisch. Dort, wo unser Auge kein Licht mehr wahrnimmt, zeigten die Messgeräte erhöhte Temperaturen an. Herschel hatte die Strahlen der Sonne entdeckt, die jenseits des roten Lichtes im Spektrum liegen, das infrarote Licht. Angeregt durch diese Entdeckung setzte der deutsche Physiker johann Wilhelm Ritter (1776-1810) Silberchlorid verschiedenen Bereichen des Sonnenspektrums aus. Diese Verbindung des Silbers wird durch Licht verändert, deshalb verwendete man sie vor den Digitalkameras ebenso wie Silberbromid in der Fotografie. In Brillengläsern, die sich automatisch der Helligkeit anpassen, werden diese Chemikalien ebenfalls eingesetzt.
Ritter fand, dass die stärksten chemischen Reaktionen jenseits des violetten Endes des Spektrums auftraten. So entdeckte er die Ultraviolettstrahlung der Sonne.
Herschel und Ritter hatten für das Auge unsichtbare Sonnenstrahlen gefunden, die das Newtonsche Spektrum sowohl über das rote als auch über das violette Ende hinaus fortsetzten. Heute wissen wir, dass man das Spektrum nach beiden Seiten hin noch viel weiter ausdehnen kann.
Nach dem infraroten Licht kommen die Radiowellen. Nach der anderen Seite des Spektrums, jenseits des violetten Endes liegen hinter dem Ultraviolett noch die Röntgenstrahlen und schließlich die sogenannten Gammastrahlen. Die Sonne sendet alle diese Strahlenarten in den Raum. Vor den gefährlichsten Strahlung schützt uns zum Glück unsere Atmosphäre.

Das Infrarote Licht

Infrarotes Licht nehmen wir als Wärme war. Rotlichtlampen, die häufig in der Medizin zur Heilung von Schmerzen verwendet werden, senden fast nur infrarotes Licht aus, ebenso Heizspiralen unserer Grills und Backöfen. Unsere Sonne überbringt uns wohlige Wärme durch den Anteil ihrer infraroten Strahlung.
Das Verhängnis unseres Klimawandels verdanken wir der Tatsache, dass die Treibhausgase zwar das sichtbare Sonnenlicht durchlassen, es aber dabei in langwelligeres infrarotes Licht verwandeln, dass diese Gase dann eben nicht mehr ins All zurück lassen. Diese Wärme bildet dann das schädliche Treibhaus.
Wieso ist aber nun gerade für uns infrarotes Licht im All so spannend, dass wir ein zehn Milliarden teures Teleskop zu seiner Erforschung bauen.

Die Idee

Die Idee dahinter kennen wir aus unserem Alltag. An anderer Stelle beschrieb ich schon den Dopplereffekt. Der ist dafür verantwortlich, dass ein auf uns zu fahrender Krankenwagen zunächst höher klingt, und ein sich entfernender wieder tiefer. Diesen Effekt gibt es auch beim Licht. Dort wurde er sogar zuerst gefunden. Objekte im All, z. B. Sterne oder Galaxien, die sich von uns weg bewegen, erscheinen uns etwas in das rote Lichtspektrum hinein verschoben, da ihre Lichtwellen genau wie die Schallwellen der Polizeisirene hier auf Erden auch, in die Länge gezogen werden. Zusätzlich verstärkt sich dieser Effekt im All bei großen Distanzen noch dadurch, dass sich der Raum selbst ausdehnt und die Teile des Universums auseinander treibt. Seit dem Urknall vor vierzehn Milliarden Jahren dehnt sich das Universum aus. Es kommt zwar bei relativ kleinen Distanzen vor, dass sich im All auch Objekte aufeinander zu bewegen, aber im allgemeinen strebt alles von einander weg. Man stelle sich Rosinen in einem aufgehenden Hefeteig vor.

Unsere Galaxie wird mit der Andromeda-Galaxie in vielen Milliarden Jahren beispielsweise verschmelzen, ob wohl sich das Weltall stets ausdehnt.
Die Andromeda-Galaxie ist unser galaktischer Nachbar und rast mit 402.00 Kilometer pro Stunde auf uns zu. Auch wenn das noch sehr lange dauert, hat diese neue Galaxie schon einen Namen, Mildromeda. Zugegeben, nicht sehr phantasievoll, aber es wird von uns sowieso bis da hin niemanden mehr geben, der diese Galaxie bei ihrem neuen Namen rufen wird. Diese Verschmelzung ist dadurch möglich, dass die beiden Galaxien sich so nahe stehen, dass die gegenseitige Anziehung durch ihre Gravitation gegen die allgemeine Ausdehnung des Alls überwiegt, aber zurück zum Licht der Begierde des JWST.

Spurensuche

Wenn sich nun im Grunde alles im All von uns weg bewegt, dann bedeutet das für dessen Licht, dass es aus dem sichtbaren Bereich in den unsichtbaren langwelligeren infraroten Bereich gedehnt wird. Und dieses um so mehr, desto mehr Zeit dem Objekt blieb, sich von uns, vom „Ursprung“ des Universums zu entfernen. Die ersten Sterne oder Galaxien, die vor fast vierzehn Milliarden Jahren entstanden, leuchten somit für uns nicht mehr im sichtbaren Licht, obwohl deren Sterne dies an sich durchaus tun. Es gibt also Objekte im All, die aufgrund ihrer zunehmenden Entfernung und ihres Alters nur noch im infraroten Licht als Wärmequellen aufgespürt werden können. Da haben wir hier auf der Erde aber verloren. Diese Wärmequellen können wir wegen unserer Atmosphäre nicht mit irdischen Teleskopen messen. Man muss sich somit schon aus der Komfortzone der uns schützenden Luft bequemen, um hier etwas sehen zu können. Infrarote Himmelsobjekte auf der Erde zu beobachten ist ungefähr so, als würde man versuchen, in praller Sonne Sterne zu schauen. Also machte sich die Menschheit auf, um mit dem neuen JWST diese uralten im infraroten Licht strahlenden Objekte aufzuspüren. Das im sichtbaren Licht schauende Hubble-Teleskop bewegt sich so etwa in einer Höhe um 600 Kilometer um die Erde. Aus diesem Grunde konnte man es damals mit den Shuttles erreichen und fünf mal reparieren und technisch überholen. Beim JWST ist das anders. Dort, wo es sich jetzt befindet, etwa 1,5 Millionen Kilometer hinter der Erde, kann die Menschheit bisher nicht hin fliegen um es zu warten. Es befindet sich nun am sog Lagrange-Punkt 2. Über diese besonderen Punkte schrieb ich in Parken im All.
Dennoch hat man für den Fall, dass wir am Ende seines Lebens vielleicht doch so weit sein könnten, um es für eine Überholung zu besuchen, schon mal einen Tankdeckel eingebaut, um es eventuell neu zu betanken.

Das JWST könnte in so einer geringen Entfernung zur Erde wie das Hubble, überhaupt nichts erforschen, weil es permanent in der infraroten Wärmestrahlung sowohl der Erde, als auch der Sonne baden würde. Aus diesem Grund brachte man es an einen sicheren Ort weit weg von der störenden Wärme der Erde in ihren Schatten an den erwähnten sicheren Lagrange-Punkt 2.Der Erdschatten soll das Teleskop von der Sonne schützen, die es ja auch aufwärmen würde. Und damit nicht genug. Etwas Sonne braucht das Gerät ja doch, denn ohne Strom geht auch im All nichts. Aus diesem Grunde wendet uns das Teleskop seinen Tennisplatz großen Schutzschild zu. Er soll verhindern, dass die Instrumente sich erwärmen, denn dann würden die nur ihre eigene Wärme messen und die infraroten Himmelsobjekte übersehen. Wir merken schon. Infrarotmessung geht nur in sehr kalter Umgebung. Die Wärme der gesuchten Objekte hebt sich nur gering gegen das an sich kalte Weltall ab. Eines der drei Instrumente auf dem WST muss sogar noch zusätzlich mit Helium gekühlt werden, damit seine Arbeitstemperatur stets einige Grad über dem absoluten Nullpunkt, der ungefähr bei minus 273 Grad C. liegt, bleibt. Neben dem Treibstoff, den das Teleskop zur Bahnkorrektur benötigt und , der dem Teleskop irgendwann ausgehen wird, ist der Verbrauch des Kühlmediums ein begrenzender Faktor für das Leben des Instrumentes.

Wenn also das JWST nun den Himmel nach derart alten Objekten durchmustert, die kurz nach dem Urknall entstanden sind, dann dürfen wir hoffen, vieles darüber zu erfahren, was am Anfang geschah.

Wünschen wir also dem James-Webb-Space-Teleskop alles gute und dass es uns durch die Messung des unsichtbaren Lichts viel neue Klarheit und Licht in das Dunkels des Anfanges des Universums bringen wird.

Weiterführendes

Wer sich genauer für das Webb-Space-Teleskop interessiert, findet im

  • Podcast @Weltraumwagner eine sehr spannende und hörenswerte Folge dazu.
  • Auch im Podcast @Raumzeit wird das JWST in Folge 93 sehr ausführlich und detailliert behandelt.
  • in SWR2-Wissen findet sich eine schöne Sendung über den Start des JWST.
  • und natürlich im Podcast#“Das Universum“ findet sich eine weitere äußerst spannende Folge dazu.
  • Empfehlen kann ich hier auch noch den Podcast der Spektrum der Wissenschaft

In all diesen Beiträgen und Sendungen finden sich Beiträge und Interviews dazu, die das Ding deutlich besser beschreiben, als ich es je könnte. Wen das mit der Verschmelzung von Galaxien und der Ausdehnung des Alls näher interessiert, darf ich das neue Buch von Rut Grützbauch „Per Lastenrad durch die Galaxis“ wärmstens ans Herz legen. Es gibt es bei Audible bereits als Hörbuch von der Autorin persönlich aufgesprochen.

Eine Lanze für die Space Shuttles


Heute vor 50 Jahren, am 05.01.1972 gab der amerikanische Präsident Richard Nixon bekannt, ein Space Shuttle bauen zu lassen, das die Raumfahrt revolutionieren sollte. Unter anderem sollte es durch seine Wiederverwertbarkeit sehr günstige Weltraumflüge ermöglichen. Es war sogar von Weltraum-Taxi die Rede. Bis zu 100 mal sollte jedes Shuttle fliegen. OK, wir wissen heute, dass:

  • Es wurde alles sehr viel teurer, wie geplant.
  • kein Shuttle flog mehr als 37 Flüge.
  • Es gab zwei Unfälle bei welchen insgesamt vierzehn Menschen ums Leben kamen.

Auf jeden Fall wird das Space Shuttle häufig aus verschiedensten Gründen als historischer Fehlschlag der Raumfahrt bezeichnet. So geschehen in der heutigen Sternzeit-Folge des DLF.

Auch der Countdown Podcast , der momentan nicht mehr produziert, lässt leider kaum ein gutes Haar am Shuttle. Einen schönen Abriss über die Geschichte der Shuttles gibt es bei Weltraumwagner.

Es mag schon sein, dass einige der dort angeführten Argumente zutreffend sind. Hinterher ist man immer schlauer. Ich möchte aber jetzt mal hier kurz eine Lanze für die Shuttles brechen.

Ich kann mich noch sehr gut an den Jungfernflug der Columbia, des ersten ausgelieferten Space-Shuttles, im April 1981 erinnern. Ich glaubte, wie viele andere auch, dass es bald mit den wiederverwendbaren Raumfahrzeugen für jeden möglich sein würde, einen Ausflug ins All zu machen. Unsere ganze Familie saß vor dem Fernseher und meine Mutter versuchte, mir das Raumschiff zu erklären. Besonders merkwürdig erschien mir die Tatsache, dass es an seiner Außenseite gekachelt war. Dann fühlte es sich offensichtlich so an, als ertaste man Fliesen an einer Wand.
Mittlerweile besitze ich ein sehr schönes hölzernes Modell des Spaceshuttles mit dem großen Tank in der Mitte, den seitlichen Boostern und dem kleinen Shuttle auf dem Rücken.

Hier nun kurz meine Erlebnisse zu den Shuttles, die die Liebe in mir für dieses Projekt entfachen ließen.

  • Mir gefiel, dass es trotz des kalten Krieges möglich wurde, dass es durchaus Missionen von Amerikanern und Soviets gemeinsam gab. Das gab Hoffnung. Ich meine mich zu erinnern, dass ein Shuttle sogar mal an eine russische Raumstation angekoppelt wurde.
  • Natürlich war der Unfall von 1986 ein absoluter Tiefschlag für die amerikanische Raumfahrt. Bei der Analyse des Unfalls, mit welcher der Physiker Richard Feynman beauftragt wurde, stellte sich heraus, dass diese Katastrophe durchaus hätte vermieden werden können. Ingenieure warnten, dass die Dichtungsringe in den Boostern eventuell die Kälte des Winters nicht überstehen könnten. Dem war dann leider auch so.
  • Für mich traten die Shuttles Anfang der 90er Jahre wieder in den Vordergrund, als das Hubble-Teleskop damit in den Weltraum gebracht wurde. Wir erinnern uns an das Desaster, dass Hubble zunächst unscharfe Bilder lieferte, was an einem Fehlschliff des Hauptspiegels lag. Schließlich entschloss man sich, Hubble zu reparieren. Ein Shuttle flog hin, zog das Teleskop in seine Ladebucht und es wurde ihm eine Brille verpasst, welche den Fehlschliff ausglich. Bei der Gelegenheit wurden auch noch eine Kamera und ich meine auch Batterien erneuert. Fünf mal insgesammt flog ein Shuttle zu Hubble, um es technisch zu überholen. Nur diesen Flügen verdanken wir, dass Hubble bis heute nach 30 Jahren noch immer zuverlässig arbeitete und unglaubliche Bilder liefert. Hätten wir heute noch ein Shuttle zur Verfügung, dann wäre ein weiteres Update von Hubble vermutlich durchführbar.
  • Legendär war auch der Weltraumspaziergang und der Flug zum Sonnenobservatorium SMM.
    Ich schrieb darüber in Abenteuer der Reparatur von SMM.
  • Der Bau der Raumstation wäre ohne die Shuttles niemals gelungen, denn niemand sonst besaß auf der Welt eine Raumfähre mit einer so großen Ladebucht und einem so starken Antrieb, um derart schwere Nutzlasten ins All zu befördern. Diese Raumstation fliegt nun auch schon seit über zwanzig Jahren über unseren Köpfen.
  • Schon vor der Raumstation wurde die Ladebucht der Shuttles für Versuche in Schwerelosigkeit genutzt. Man baute hierfür einfach ein modulares Labor mit den Versuchen ein.
  • Ein Flug diente zur Kartierung der Erdoberfläche.
  • Zahlreiche Sonden und Satelliten wurden mit den Shuttles ins All gebracht.
  • Selbst die neuesten Raketen, die uns in einigen Jahren wieder zum Mond bringen sollen, enthalten unglaublich viel Technologie, z. B. Triebwerke, aus den alten Shuttles. Somit kann hier von Fehlschlag keine Rede sein. Viele Erkenntnisse und robuste Technologie aus diesem Programm begleiten die Raumfahrt bis heute. Selbst das Aussehen der neuen Raketen ähnelt dem Shuttle, wie oben beschrieben.

Das Ende des Programms mit dem Unfall 2003, bei welchem leider alle sieben Astronauten ums Leben kamen, war sehr traurig und hart.

Sicher kann man, wenn man in die Geschichte der Shuttles geht, Haare in der Suppe finden, aber so schlecht, wie die Shuttles teilweise gemacht werden, waren sie durchaus nicht. Und wenn auch. Sie waren das einzige, was wir hatten…

Wer mehr über die Shuttles wissen möchte, findet auf Wikipedia alles.

Alles Gute zum 450 Geburtstag, Johannes Kepler


Es erfüllt mich als blinden Menschen mit einem gewissen Stolz, dass wir quasi den größten deutschen Astronomen in „unserer“ Gemeinschaft haben: Johannes Kepler sah sehr schlecht. Seine Seheinschränkung beruhte auf einer Pockenerkrankung. Niemand kann heute sagen, wie viel oder wie wenig Kepler vom Sternenhimmel letztlich mit seiner Seheinschränkung gesehen hat.
Seine Situation verbesserte er selbst, indem er Teleskope mit Sammellinsen entwickelte (Keplerteleskop). Eigentlich wollte Kepler beweisen, dass die Planeten sich auf kreisförmigen Bahnen bewegen und dass diese Bahnen einer kosmischen Harmonie gehorchen. Da dies insbesondere mit der Marsbahn, deren Exzentrizität doch sehr stark von der Kreisbahn abweicht, nicht klappen wollte, schloss er letztendlich, dass Planeten sich auf elliptischen Bahnen um ihre Gestirne bewegen. Die drei von ihm gefundenen Gesetze sind:

  1. Keplersches Gesetz:
    Die Planeten bewegen sich auf elliptischen Bahnen, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht.
  2. Keplersches Gesetz:
    Eine von der Sonne zum Planeten gezogene Verbindungslinie, genannt „Fahrstrahl“, überstreicht in gleichen Zeiten gleich große Flächen.
  3. Keplersches Gesetz:
    Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen (Kuben) der großen Bahnhalbachsen.

Im Zusammenhang mit Johannes Kepler muss leider auch die Tragödie erwähnt werden, dass seine Mutter mit der Inquisition in Konflikt kam und nur mit Keplers Hilfe einem Hexenprozess entgehen konnte.
Kepler hatte in Tycho Brahe einen ganz hervorragenden Beobachter des Himmels. Tycho kannte den Himmel so gut, dass ihm am Abend des 11. November 1572 die Supernova im Sternbild Kassiopeia auffiel. Er prägte auch den Begriff der „Stella Nova“, da er sie für einen neuen Stern hielt. Von da an war klar, dass die Fixsterne gar nicht so unveränderlich sind wie immer angenommen.
Tycho hatte auch eine leichte Einschränkung. Er verlor in einem Duell seine Nase und trug deshalb eine metallene Nasenprothese.
Der Podcast Radiowissen des Bayrischen Rundfunk hat gestern zu ehren des 450 Geburtstages von Johannes Kepler eine sehr schöne Sendung veröffentlicht, die sehr gut zusammenfasst, was Keplers Leistungen waren.
Ihr könnt sie hier herunterladen und anhören.
Ich erwähnte schon oben, dass Keplers Mutter nur knapp einem Hexenprozess entrinnen konnte. Johannes Kepler setzte sich mit all seinen Netzwerken für sie zum Glück erfolgreich ein.
Wer sich für diese Geschichte interessiert, findet hier mehr Informationen.
Wir hatten im Adventskalender in Türchen 21 erfahren, wie er trotz der Tatsache, dass er völlig mittellos war, seinem Unterstützer ein Geschenk machen konnte, dass die Mathematiker noch über vierhundert Jahre beschäftigen sollte. Alles über deren Kopfzerbrechen, über Schneeflocken und gestapelte Orangen findet ihr in diesem Artikel.
In Türchen 22 konnten wir uns einen akustischen Eindruck davon machen, wie Johannes Kepler sich das vorstellte, dass alle Bahnen der Planeten harmonisch musikalischen Gesetzen gehorchen sollten.
Nicht zuletzt war Kepler ein großartiger Vordenker, was die Reise zum Mond betraf.
Vor langer Zeit schrieb ich über diese Keplersche Mondfahrt.
Wünschen wir Johannes Kepler alles gute. Sein Lebenswerk ist bis zum heutigen Tag unverzichtbar in Raumfahrt und Weltraumforschung.

Bladventskalender21, 17.12., Ein seltenes Himmelsgeschenk, das keiner haben möchte

Sie geben uns Hoffnung, sollen Glück bringen und erfüllen angeblich unsere Wünsche, die Sternschnuppen. Viel haben wir hier im Adventskalender schon über sie gehört. Wass aber, wenn die Teilchen, die kleinen Geschenkchen aus dem All größer als diejenigen sind, die als Leuchtspur in der Atmosphäre als Sternschnuppe uns erfreuen? Dann werden sie genau zu dem, was in der Überschrift steht, zu einem Himmelsgeschenk, das keiner haben möchte.
Dann verglühen sie nicht und zerfallen zu Staub, sondern es kommt noch etwas bei uns unten an. So ein Etwas durfte ich 1987 nach einem Vortrag von Prof. Rudolf Kippenhahn mal betastet. Ein großer tropfenförmiger Eisenstein, ein Meteorit. Spätestens nach diesem Ereignis war ich im Herzen Astronom geworden.
Aber zurück zu unserer Frage. Was passiert, wenn die harmlose Sternschnuppe etwas mehr Gewicht und Volumen auf die Waage bringt?

Das Tunguska-Ereignis bestand aus einer oder mehreren sehr großen Explosionen (daher auch Tunguska-Explosion am 30. Juni 1908 im sibirischen Gouvernement Jenisseisk, der heutigen Region Krasnojarsk, deren Ursache sich bisher nicht zweifelsfrei klären ließ. Das Ereignis fand in der Nähe des Flusses Steinige Tunguska (Podkamennaja Tunguska) im Siedlungsgebiet der Ewenken statt.
Als wahrscheinlichste Ursache gilt der Eintritt eines Asteroiden – des nach der Region benannten Tunguska-Asteroiden – oder eines kleinen Kometen in die Erdatmosphäre, wo er in einigen km Höhe explodierte. Nach neueren Erkenntnissen ist auch eine vulkanische Eruption nicht auszuschließen. Es gab sogar Spekulationen darüber, dass es ein kleines Schwarzes Loch oder gar eine außerirdische Lebensform gewesen sein könnte…

Zum Glück fand das Ereignis in relativ unbewohntem Waldgebiet statt. Aber noch Jahrzehnte danach waren, die Schäden noch sichtbar.

Und noch einer:
Der Meteor von Tscheljabinsk war ein am 15. Februar 2013 um etwa 9:20 Uhr Ortszeit (4:20 Uhr MEZ) weithin sichtbarer Meteor in der Tscheljabinsker Oblast rund um die Stadt Tscheljabinsk im russischen Ural,[4] nachdem ein Meteoroid bzw. kleiner Asteroid in die Erdatmosphäre eingetreten war.
Es handelte sich um den größten bekannten Meteor seit über 100 Jahren. Ein noch größerer Meteor könnte zuletzt beim Tunguska-Ereignis im Jahr 1908 in die Erdatmosphäre eingedrungen sein. Bisher einmalig für einen Meteoritenfall ist auch die hohe Zahl der verletzten Personen von rund 1500 – die meisten allerdings durch splitterndes Fensterglas.

Viele werden schon davon gehört haben, dass vor 65 Mio Jahren ein großer mehrere Kilometer durchmessende Asteroid auf dem Amerikanischen Kontinent auf die Erde aufgeschlagen ist. Durch den Einschlag wurde so viel Staub, Ruß und anderes in die Atmosphäre geschleudert, dass sich die Sonne derart verfinsterte, dass es eine dramatische Klimakatastrophe mit Abkühlung gab, an welche sich die gigantischen Saurier nicht rasch genug anpassen konnten, und vermutlich auch große Teile ihrer Nahrungskette verloren. Man geht von mindestens drei derartiger Katastrophen aus, die entweder einen Neustart des Lebens bedeuteten, quasi ein „Reset Evolution“ oder gravierende Veränderungen zeitigten…

Das Nördlinger Ries ist ein Becken, das auch auf einen etwa 2 km großen Asteroiden schließen lässt. Es gibt noch weitere Krater, die diesen Ursprunges sind. Auf der Erde sind die manchmal gar nicht so leicht zu finden. Wind, Wasser, Vulkanismus und sonstige Beben formen die Erde stets um. Ihre Oberfläche ist somit allenfalls verwischte Erdgeschichte.

Nichts desto Trotz zeigen uns obige Ereignisse, dass es durchaus sinnvoll sein könnte, sich mit der Möglichkeit weiterer, vielleicht dann gefährlicherer, Einschläge zu beschäftigen. Jede Sternschnuppe, möge sie die Wünsche des Betrachters erfüllen, ist uns eine ungefährliche Mahnung darüber, dass permanent Staub, Trümmer, Steinchen, auf die Erde fallen. Im Falle der Schnuppe, ist das völlig harmlos und kann entspannt unter „Einfach schön“ geführt werden.
Wächst sich so ein Bröckchen allerdings mal in den Bereich so um viele Meter bis gar Kilometer aus, dann wird es, wenn man das Teil nicht vorher mit einem Teleskop entdeckt, um Maßnahmen einzuleiten, eventuell gefährlich.
Andererseits ist es so, dass die Zeit, bis so etwas vielleicht mal in tausenden Jahren geschieht, nicht unbedingt gegen uns arbeitet. Die Teleskope, die Himmelsdurchmusterung und Messgeräte, wie Radar, werden immer empfindlicher und präziser. Schon Brocken mit wenigen Metern Durchmesser können entdeckt werden, in so fern sie sich auf der Nachtseite der Erde befinden, damit sie von der Sonne angestrahlt werden können.
Wird ein Objekt entdeckt das so ein gefährlicher Kandidat sein könnte, dann wird er vermessen und seine Flugbahn genau beobachtet.
Es prägt sich hier dann tatsächlich eine Art Hitparade aus, welche Kandidaten die ersten Plätze belegen. Das ändert sich, desto mehr man über einen Asteroid, sein vermutetes Gewicht und seine Bahn weiß.

Natürlich ist es so, dass ein anfänglich für harmlos befundener Brocken in der Hitliste aufsteigen könnte, weil man merkt, „Hoppla“, der könnte ja doch …
Das geschieht aber sehr selten, weil es einfach im leeren Raum so ist, dass sich zwei Körper sehr selten treffen.

Außerdem bewahrt uns in den meisten Fällen unser „Staubsauger“ Jupiter davor, weil er durch seine enorme Gravitations-Wechselwirkung sich der Störenfriede entweder entledigt, indem er sie aus dem Sonnensystem wirft, bzw. sie sich gleich selbst einverleibt oder ihre Bahn so verändert, dass sie nimmermehr uns in die Quere kommen können.
Also, was tun, wenn wir so ein ungewolltes Geschenk erwarten müssen?
Im ersten Schritt sollte sich die Menschheit vereinen, Russland, USA, China, etc. Es geht dann nur noch um ein Ziel, den Asteroiden abzuwehren. Da müssen dann alle anderen Feden hintan stehen.
Es zeigt sich ja, z. B. auf Konferenzen, auf der Raumstation etc. dass dieses auf wissenschaftlicher Ebene durchaus schon sehr erfolgreich funktioniert.

Nun wird jede Weltraumnation im Sinne der Rettung der Welt zunächst mal eine Erkundungsmission hin schicken, bzw. einer macht das stellvertretend, und um die Kosten zu reduzieren, für alle.
Diese Mission wird Klarheit darüber bringen, wie man dem Asteroiden am effektivsten auf den Leib rückt.
Ganz wichtig ist an dieser Stelle, dass man analysiert, wie seine Oberfläche beschaffen, er in seinem Inneren aufgebaut ist, und woraus er im wesentlichen besteht.
Danach kann man dann die geeignete Maßnahme ergreifen, um ihn aus dem Weg zu räumen.
Ist das Objekt stabil und hart, dann könnten einige gleichzeitig mit Raketen abgefeuerte Projektile den Asteroid leicht aus seiner Bahn lenken. Das muss nicht viel sein. Auf die Entfernung summiert sich das und reicht, dass wir verschont bleiben.

Wäre das Objekt eher porös, wie z. B. ein Komet, dann wäre diese Art der Problemlösung vielleicht sogar äußerst kontraproduktiv und würde die Gefahr verschlimmern und unkalkulierbarer machen. Das Objekt könnte in viele Teile zerbrechen, von welchen jedes dann für sich eventuell wieder eine potentielle Gefahr darstellte.

In den meisten Fällen dürfte es günstiger sein, den Asteroid möglichst am Stück zu lassen.

Es gibt Studien der ESA, die erforschten, ob man ein relativ schweres Raumschiff starten könnte, das über Jahre oder Jahrzehnte parallel zum Asteroid fliegen könnte, um ihn nach und nach mittels Gravitation ganz leicht von seiner Bahn weg zu ziehen. Das ist gar nicht so einfach. Die Düsen dieses Raumschiffs dürfen beispielsweise nicht den Asteroid anblasen, weil das ihn ja in die entgegen der gewollten Richtung schieben würde.

Eine weitere spannende Überlegung wäre, ob man den Asteroid zumindest zur Hälfte oder so, anmalen sollte. Das führte dazu, dass sich die Absorbtion des Sonnenlichts veränderte. Dieses übt einen leichten Druck auf den Asteroid aus, der ihn, genügend Zeit vorausgesetzt, etwas aus seiner Bahn drücken sollte.
Wer den Asteroiden anmalen soll und wie man diese Gravity-Aktion durchführen kann, weiß ich jetzt nicht genau.

Es besteht auch die Möglichkeit, dass man den Asteroid mittels von einer Atombombe erzeugten Druckwelle verschiebt. Das bedeutet, dass man die Bombe nicht auf den Körper werfen würde, sondern davor zünden. Auf ihn werfen, könnte ihn ja zerbrechen lassen, was man nicht möchte.

Hoffen wir, dass die Asteroidchen, mit denen wir es zu tun bekommen,, wirklich nur Sternschnuppen sind, die uns erfreuen
und unsere Wünsche erfüllen.

Was lernen wir daraus?
So ein ungewolltes Geschenk kann man nicht einfach beim nächsten Weihnachtsfest bei einem Stammtisch verwichteln, damit wir es los sind.
So etwas könnten wir nur als ganze und geeinigte Menschheit angehen und lösen. Zu Frieden und Gemeinschaft ruft Weihnacht uns jedes Jahr neu auf.

Bladventskalender21, 16.12. Sternschnuppen hören

So, und heute verbirgt sich hinter unserem Türchen mal wieder etwas auf die Ohren. Es wird etwas technisch werden, aber das wichtigste ist das Geräusch selbst. Mögen sich auch diejenigen untereuch daran erfreuen, die normalerweise nicht so technisch unterwegs sind.

Ja, ihr habt richtig gelesen. Sternschnuppen kann man auch hören. Und darum geht es in diesem letzten Kalenderblatt, welches von Sternschnuppen handelt.
Hörbar sind Sternschnuppen tatsächlich zumindest für Amateurfunker, die einen Empfänger und eine passende Antenne besitzen. Empfänger plus Antenne istgleich Radio.
Der Sender steht in Frankreich und das Radioprogramm selbst gestalten die Sternschnuppen selbst.

Wer einen passenden Empfänger und eine Antenne besitzt, kann das Französische Radar-Signal des Weltraumradars GRAVES benutzen. Dieses französische Radarsystem sendet auf 143,050 MHz einen Dauerträger, Dauerton, der über Phasenarray-Antennen den Himmel “abtastet”. Meteoriten, aber auch andere Objekte (Flugzeuge, Satelliten, die ISS, der Mond) reflektieren das Signal und streuen es in alle Richtungen, und diese Reflexionen können dann in Europa gut empfangen werden. Anhand der Doppler-Abweichung erkennt man dann, welches Objekt das Funksignal reflektiert hat: der Mond oder Flugzeuge bewirken eine sich nur langsam ändernde Dopplerabweichung, bei Objekten in Erdumlaufbahn ändert sich die Abweichung schnell, und bei Meteoriten extrem schnell.
Diese Disziplin des Amateurfunks nennt man Meteor Scatter.

Als Einstieg in den Empfang von Signalen des GRAVES Radars empfiehlt es sich, den Aufsatz von Rob Hardenberg, mit Rufzeichen PE1ITR, zu lesen.

Dank @dbsv-jugendclub gibt es hier einen Link, wie sich das anhört.
Ich hoffe, der Sound fasziniert euch ebenso, wie mich.
„Sternschnuppen hören“

Bladventskalender21, 15.12. Noch eine Möglichkeit, etwas zu wünschen

Und hier kommt noch ein Strom von Sternschnuppen, der gerne mal vergessen wird. Würdigen wir ihn also weihnachtlich.

Die Ursiden sind ein Meteorstrom, der in der letzten Dezember-Woche beobachtbar ist. Der Ursprung dieses Meteorstromes ist der Komet 8P/Tuttle. Sein Radiant liegt im Sternbild Ursa Minor (Kleiner Bär)
Im Maximum weisen die Ursiden eine Schnuppenhäufigkeit von 10 Meteoren pro Stunde auf. Jedoch wurden vereinzelt auch deutlich höhere Zahlen beobachtet.
Die Ursiden wurden um 1900 von William F. Denning entdeckt, wurden aber erst mal nur wenig beachtet,weil sie eben nicht so viele Sternschnuppen produzierten, wie andere Ströme.
Am 22. Dezember 1945 beobachteten tschechische Astronomen durch Zufall einen kräftigen Ausbruch des Meteorschauers, wobei eine Häufigkeit von über 100 Schnuppen pro Stunde erreicht wurde.
Aufgrund dieser Tatsache, schauten die Astronomen nun etwas genauer hin. Allerdings ließ das Interesse mit der Zeit wieder nach, weil sich diese Ausbrüche scheinbar nicht wiederholen wollten.
Anfang der 1970er Jahre erfolgten weitere Untersuchungen durch britische Amateurastronomen, die zunächst keinen signifikanten Anstieg feststellen konnten.
Durch Radiobeobachtungen wurde jedoch in den Tagesstunden des 22. Dezember 1973 ein kurzer Ausbruch mit einer Schnuppenrate von etwa 30 Meteoren pro Stunde nachgewiesen.
Im Artikel
„Sternschnuppen Sehen und Hören“
beschrieb ich, dass Sternschnuppen ob ihrer Ionisierung auch Radiowellen erzeugen. Das ist dann eine Messmethode, mit der man Sternschnuppen auch am Tag nachweisen kann, wo das Sonnenlicht fast alles andere am Himmel überstrahlt.
Vergleichbar stark traten die Ursiden am 22. Dezember 1979 in Erscheinung, diesmal waren es norwegische Beobachter, die die Meteore am Nachthimmel sichten konnten.
Seit langem war bekannt, dass es sich bei 8P/Tuttle um den Ursprungskometen der Ursiden handelt. Die Umlaufszeit dieses Schweifsterns beträgt 13,5 Jahre. Interessanterweise fielen die beobachteten Ausbrüche der Ursiden in den Jahren 1945, 1973 und 1986 nicht etwa mit der Sonnennähe, sondern mit der Sonnenferne des Kometen zusammen.
Eigentlich sollte es doch so sein, dass mehr Sternschnuppen fallen sollten, wenn der Komet gerade mal wieder bei uns war, und seine Trümmerspur wieder neu aufgefüllt hat.

Zwei Astronomen, Peter Jenniskens und Esko Lyytinen, entwickelten ein Modell, das diese merkwürdigen Ausbrüche durch die Schwerkraftwirkung des Planeten Jupiter zu erklären versuchte, was nicht abwägig wäre.
In der Regel ist Jupiter der Staubsauger unseres Sonnensystems, weil er viele gefährliche Einschläge von uns fern hält, indem er den Gefahren-Brocken aufsaugt, bevor er uns schaden könnte. Die Frage, ob die Erde ohne ihn genügend Ruhe gehabt hätte, dass Leben entstehen könnte, kann man in diesem Zusammenhang durchaus stellen. Es ist hinlänglich bekannt, dass das Aussterben der Dinos wahrscheinlich durch einen großen Asteroideneinschlag und dessen Folgen, verursacht wurde.
Manchmal kann Jupiter uns aber durch seine Schwerkraft auch etwas entgegen schleudern, was in diesem Fall so zu sein scheint.
Dieselben Autoren sagten für den 22. Dezember 2000 – wieder war der Komet in Sonnenferne – einen erneuten Ausbruch der Ursiden voraus.
Die Ergebnisse waren nicht eindeutig. Vor allem Radioechos deuteten auf verstärkte Meteor-Aktivität hin, aber visuelle Beobachtungen verzeichneten keinen nennenswerten Anstieg.
Dass ein Planet einen Kometen oder Asteroiden, der Sternschnuppen produzieren soll, durch seine Schwerkraft beeinflusst, ist durchaus denkbar und auch nachgewiesen.
Dieser, und noch weitere Effekte führen dazu, dass sich Kometen z. B. um wenige Jahre verspäten können.

So schön Sternschnuppen auch sind, so mahnen sie uns stets, dass wir vor größeren Brocken auf der Hut sein müssen. Schön nach zu lesen in
„Droht Gefahr durch Asteroiden aus dem All?“

Bladventskalender21, 14.12. Das Geschenk der Zwillinge am Himmel

Es ist kein Zufall, dass dieses Kalenderblatt gerade heute veröffentlicht wird, denn für heute Nacht sind Sternschnuppen aus dem Strom der Geminiden zu erwarten. Packt euch also warm ein und legt euch auf die Lauer, sofern das Wetter es erlaubt, und vergesst eure Wünsche nicht mit zu nehmen.

Die Geminiden (aus dem Sternbild Zwillinge und die Ursiden (vom kleinen Bären, Ursa Minor) sorgen im Dezember für viele Sternschnuppen.
Diese beiden Funkenregen im Dezember stehen leider etwas im Schatten der Perseiden im August, obwohl hier eigentlich deutlich mehr Sternschnuppen zu erwarten sind. Das hängt einfach mit dem Wetter zusammen. Im August ist es sommerlich warm und oft nicht so bewölkt.
Bis 1983 war nicht klar, woher die Geminiden eigentlich kommen. Sind sie Reste eines zerbrochenen Kometen oder Trümmer eines Asteroiden, z. B. aus dem Asteroidengürtel.
Als Ursprungskörper der Geminiden gilt der 1983 entdeckte kleine Asteroid 1983 TB, welche später den Namen Phaeton erhielt. Seine Bahn um die Sonne ähnelt stark der eines Kometen, wenn man davon absieht, dass er die Sonne in nur 1,4 Jahren umrundet. Derartig kurze Umlaufzeiten kennt man eigentlich nur von Planeten her.
Es wurde verschiedentlich vermutet, dass Phaeton ein “erloschener” Komet ist, der seine flüchtigen Bestandteile (Gas und Staub) bereits vollständig verloren hat. In diesem Fall gäbe es dann keinen Schweif aus Gas mehr und auch keine Koma, die den nun “nackten” Kometenkern einhüllte.
Eine andere Hypothese besagt, das Phaeton ein Bruchstück des Hauptgürtel-Asteroiden Pallas ist, das bei einem Zusammenstoß mit einem anderen Asteroiden abgetrennt wurde. Dabei sollen dann auch die Geminiden entstanden sein. Allerdings könnten die Geminiden auch die Überreste einer Kollision von Phaeton selber mit einem anderen Objekt darstellen.
Für diese Theorie sprechen die Entdeckungen der beiden kleinen Asteroiden 1999 YC und 2005 UD, welche sich auf ähnlichen Bahnen wie Phaeton bewegen und scheinbar ähnlich zusammengesetzt sind.
Nach Beobachtungen mit Raumsonden ist Phaeton ein “Steinkomet”. Da der Asteroid im Perihel (sonnennächster Punkt) dicht an die Sonne heran kommt, könnten durch die Aufheizung Risse im Fels entstehen, wodurch dann Staub und Steinbrocken freigesetzt werden. Tatsächlich wurde bei zwei Perihelpassagen des Asteroiden in 2009 und 2012 eine schweifartige Struktur beobachtet. Es handelt sich hier dann nicht um den vom Sonnenwind verwehten und stets von ihr weg zeigenden Gas-Schweif, sondern um einen aus Staub und Trümmern.

Wie auch immer. Ich wünsche euch viele Sternschnuppen. Wünsche dafür haben wir gerade in diesen Zeiten alle reichlich.