Das Sonnensystem

Das Sonnensystem mit den acht Planeten (künstlerische Darstellung).
Das Sonnensystem mit den acht Planeten. Die Grössenverhältnisse sind korrekt, die Distanzen jedoch nicht. (künstlerische Darstellung)

Das Sonnensystem besteht aus der Sonne, ihren acht Planeten und deren (insgesamt über hundert) Monden, den Zwergplaneten sowie Millionen Kleinkörpern, darunter Asteroiden, Kuiper-Gürtel-Objekten und Kometen, die alle ebenfalls um die Sonne kreisen. Das Sonnensystem ist eines von hunderten von Milliarden Planetensystemen, die sich alleine schon um die Sterne in unserer Milchstrasse (Galaxie) gebildet haben. Das Sonnensystem ist ungefähr 4.57 Milliarden Jahre alt (etwa ein Drittel des Alters des Universums) und hat sich wie alle anderen Sterne aus dem Kollaps einer gigantischen Wasserstoffwolke gebildet. Dieser Artikel gibt einen groben Überblick über die verschiedenen Typen von Himmelskörpern, die im Sonnensystem zu finden sind sowie ihre Anordnung im Sonnensystem.

Abschnitte: Die Sonne | Die acht Planeten | Die natürlichen Satelliten (Monde) der Planeten | Zwergplaneten | Asteroiden & Co. | Kometen und die Oortsche Wolke | Die nächsten Sternsysteme

Die Sonne

Bild der Sonne, fotografiert im Jahr 2012 durch das "Solar Dynamics Observatory" der NASA. Quelle: NASA/SDO.
Bild der Sonne, fotografiert im Jahr 2012 durch das „Solar Dynamics Observatory“ der NASA. Quelle: NASA/SDO.

Die Sonne ist mit Abstand der grösste, massivste Himmelskörper des Sonnensystems. Sie hat über tausend Mal mehr Masse als der nächstkleinere Himmelskörper im Sonnensystem, der Planet Jupiter (der dann wiederum mehr als doppelt so schwer ist wie alle restlichen Himmelskörper im Sonnensystem zusammen). Da nur einen derart massiven Himmelskörper gibt, ist die grundsätzliche Architektur des Sonnensystems ziemlich einfach: alle grösseren Himmelskörper kreisen um die Sonne (einige grosse Monde kreisen um Planeten, die ihrerseits um die Sonne kreisen). Die Sonne ist ein Stern, also eine gigantische Kugel aus Wasserstoff und Helium, bei der Druck und Temperatur (ca. 15 Mio Grad) im Zentrum so hoch sind, dass dort Wasserstoff-Atome zu Helium-Atomen verschmelzen. Die dabei freiwerdende Energie strahlt die Sonne nach aussen ab, wodurch sie einerseits leuchtet, anderseits aber auch genügend inneren Druck aufbauen kann, um stabil zu bleiben. Die Sonne ist im Vergleich zu ihren Nachbarn in der Milchstrasse (unserer Galaxie) ein relativ grosser Stern, sie ist heller als rund 90% aller Sterne in der Milchstrasse. Es gibt aber auch (seltene) Sterne, die sehr viel grösser werden können als die Sonne.

Die Sonne ist im Vergleich zu ihren Nachbarn in der Milchstrasse ein ausserordentlich ruhiger, stabiler Stern, aber auch sie zeigt Aktivitätszykeln. Ihre Strahlungsleistung, die Stärke ihres Magnetfeldes, die Anzahl der Sonnenflecken (kühlere Stellen auf der Sonnenoberfläche), sowie die Häufigkeit der Strahlungsausbrüche und der „koronalen Massenauswürfe“, welche auf der Erde zu Sonnenstürmen führen können, variiert in einem Zeitraum von etwa 11 Jahren. Die Sonne stösst einen stetigen Strom geladener Atome aus, den Sonnenwind, dessen weit ausgedehntes Magnetfeld (innerhalb der sogenannten Heliosphäre) das Sonnensystem teilweise vor der kosmischen Strahlung schützt.

Mit ihren 4.57 Milliarden Jahren hat die Sonne heute ein mittleres Alter erreicht – wäre sie ein Mensch mit einer Lebenserwartung von 85 Jahren, wäre sie heute etwa 32 Jahre alt. Am Ende ihres Lebens (in etwa 7.5 Milliarden Jahren) wird sich der Wasserstoff-Vorrat in ihrem Kern langsam erschöpfen, worauf sie sich zu einem Roten Riesenstern aufblähen und sicher Merkur sowie möglicherweise auch Venus und die Erde verschlucken wird. Am Ende dieser kurzen Phase wird sie durch einen massiv verstärkten Sonnenwind ihre äusseren Hüllen abstossen und ihr übrigbleibender Kern (der dann keine Atome mehr fusionieren kann) wird als Weisser Zwerg über viele Jahrmilliarden langsam abkühlen.

Die acht Planeten

Der vielleicht schönste Planet im Sonnensystem - Saturn (Quelle: M. Malmer/APOD/Cassini/NASA)
Der vielleicht schönste Planet im Sonnensystem – Saturn (Quelle: M. Malmer/APOD/Cassini/NASA)

Die Sonne wird von insgesamt acht (heute bekannten) Planeten umkreist. Man unterteilt sie in die vier „erdähnlichen“ oder „terrestrischen“ Planeten (manchmal wegen ihrer festen Oberflächen auch „Felsplaneten“ genannt) Merkur, Venus, Erde und Mars, und die vier „jupiterähnlichen“ Planeten (manchmal auch „Gasplaneten“ oder „Gasriesen“ genannt) Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die letzten beiden werden manchmal wegen ihren Wasserstoff-armen Atmosphären zu einer dritten Kategorie gezählt, die „neptunähnlichen“ Planeten (oder „Eisriesen“).

Die acht Planeten umkreisen die Sonne auf nahezu kreisrunden Bahnen in nahezu derselben Ebene (der „Ekliptik“) und in derselben Umlaufrichtung (im Gegenuhrzeigersinn, von Norden her gesehen). Mit Ausnahme von Venus und Uranus drehen auch alle Planeten in derselben Richtung um ihre eigene Achse (wiederum im Gegenuhrzeigersinn, von Norden her gesehen). Mit Ausnahme von Merkur und Venus haben alle Planeten Monde (von denen die meisten, aber nicht alle, ihre Planeten in derselben Richtung umkreisen wie dieser sich um seine Achse dreht), und alle Gasriesen haben Ringe, wobei nur jene von Saturn wirklich gut sichtbar und bekannt sind.

Während man früher dachte, dass alle Planetensysteme in etwa so wie unseres aussehen müssten, wissen wir heute, dass auch ganz unterschiedliche Architekturen (und Planetentypen) möglich sind. Es ist denkbar, dass es weit jenseits des Neptuns noch weitere Planeten gibt, von denen wir heute noch nichts wissen. Weil man wiederholt nach ihnen gesucht, aber nichts gefunden hat, kann man heute höchstens sagen, dass ein Planet einer bestimmten Grösse (z.B., so gross wie Jupiter) mindestens eine bestimmte Strecke von der Sonne entfernt sein müsste, andererseits hätten wir ihn mittlerweile entdeckt (im Fall von Jupiter heute einige 10’000 Astronomische Einheiten).

NameBilda
(Gm)
a
(AU)
ei
(°)
P
(Tage)
P
(Jahre)
M
(MErde)
D
(km)
rho
(g/cm3)
Ge
(GErde)
Monde
Merkurmercury57,90,3870,2057,088,00,2410,05548795,4270,3760
Venusvenus108,20,7230,0073,4224,70,6150,816121045,2430,9060
Erdeearth149,61,0000,0170,0365,21,0001,000127565,5141,0001
Marsmars206,61,380,0941,9687,01,880,10867923,9330,3812
Jupiterjupiter778,65,200,0491,3433111,86317,91429841,3262,5367
Saturnsaturn1433,59,580,0572,51074729,4295,141205360,6871,06662
Uranusuranus2872,519,20,0460,83058983,7514,54511181,2710,90527
Neptunneptune4495,130,00,0111,859800163,7217,09495281,6381,13414
Spalten von links nach rechts: Name; Bild; a = Entfernung zur Sonne (in Gm = Mio km und Astronomischen Einheiten, AU); e = Exzentrizität der Umlaufbahn; i = Inklination der Umlaufbahn in Winkelgrad; P = Dauer eines Umlaufs um die Sonne in Erdtagen und in Erdjahren; M = Masse in Erdmassen; D = Durchmesser in Kilometern; rho = Dichte in g/cm3 (zum Vergleich: Wasser = 1.000 g/cm3); Ge = Stärke der Anziehungskraft an der Oberfläche (im Verhältnis zur Erde); Anzahl bekannte Monde.

Natürliche Satelliten (Monde) der Planeten

Der Jupitermond Io - die vulkanisch aktivste Welt im Sonnensystem. (Galileo/NASA).
Der Jupitermond Io – die vulkanisch aktivste Welt im Sonnensystem. (Galileo/NASA).

Unter den natürlichen Satelliten (oft auch einfach „Monde“ genannt) der Planeten finden sich einige sehr grosse Himmelskörper: der Jupitermond Ganymed und der Saturnmond Titan sind beide grösser als der Planet Merkur (auch wenn ihre Masse aufgrund der kleineren Dichte deutlich geringer ist). Der Jupitermond Kallisto ist nur unwesentlich kleiner als Merkur. Diese grössten „planetenartigen“ Monde sind aber auf jeden Fall deutlich grösser und massiver als alle Zwergplaneten des Sonnensystems (einschliesslich Eris und Pluto, siehe unten). Mit Ausnahme des Neptunmonds Triton – bei dem es sich vielleicht um einen von Neptun eingefangenen Zwergplaneten handelt – umkreisen alle Monde ihre Planeten in derselben Richtung, in der diese sich um ihre eigene Achse drehen, und die meisten Mond-Bahnebenen befinden sich nahe der Äquatorebene des jeweiligen Planeten. Man vermutet, dass die Monde der Gasriesen (vielleicht mit Ausnahme von Triton)  in einer Scheibe rund um den Planeten herangewachsen sind, ähnlich wie die Planeten aus einer Scheibe um die Sonne herangewachsen sind. Bei der Erde hingegen hat sich der Mond vermutlich als Folge einer Kollision der frühen Erde mit einem anderen, etwa Mars-grossen, Planeten (manchmal „Theia“ genannt) gebildet. In der Tabelle unten sind alle Monde mit mehr als 1000 km Durchmesser aufgeführt.

NameBildUmkreist...a
(Gm)
eP
(Tage)
M
(MMond)
D
(km)
rho
(g/cm3)
Ge
(GErde)
GanymedGanymedeJupiter1,070,00137,152,0152621,9360,146
TitanTitanSaturn1,220,028815,91,8351501,8800,137
KallistoCallistoJupiter1,880,007416,71,4748211,8340,126
IoIoJupiter0,4220,00411,771,2136433,5280,183
MondmoonErde0,3840,054927,31,0034753,3460,163
EuropaEuropaJupiter0,6710,0093,550,65431223,0130,133
TritonTritonNeptun0,3550,0000165,90,29327052,0610,0795
TitaniaTitaniaUranus0,4360,00118,710,047915781,7110,0379
RheaRheaSaturn0,5270,00134,520,031515271,2360,0266
OberonOberonUranus0,5840,001413,50,04115231,630,0348
IapetusIapetusSaturn3,560,028679,30,024714671,0880,0225
CharonCharonPluto0,01960,006,360,022111861,7020,0316
UmbrielUmbrielUranus0,2660,00394,140,015911691,390,023
ArielArielUranus0,1910,00122,520,018411581,5920,027
DioneDioneSaturn0,3770,00222,740,01511231,4780,0234
TethysTethysSaturn0,2950,00011,890,0084210610,9840,0147
Spalten von links nach rechts: Name; Umkreistes Objekt; a = Entfernung zum umkreisten Objekt (in Gm = Mio km); e = Exzentrizität der Umlaufbahn; P = Dauer eines Umlaufs um das umkreiste Objekt in Erdtagen; M = Masse in Erdmondmassen; rho = Dichte in g/cm3 (zum Vergleich: Wasser = 1.000 g/cm3); D = Durchmesser in km; Ge = Stärke der Anziehungskraft an der Oberfläche (im Verhältnis zur Erde)

Zwergplaneten

Zwergplanet Pluto, fotografiert im Sommer 2015 von der Raumsonde New Horizons (Quelle: NewHorizons/NASA)
Zwergplanet Pluto, fotografiert im Sommer 2015 von der Raumsonde New Horizons (Quelle: NewHorizons/NASA)

Zwergplaneten gehören zu einer relativ neuen Klasse von Himmelskörpern. Diese wurde im Jahr 2006 von der Internationalen Astronomischen Union (IAU) eingeführt, um das langjährige Problem des „Planetenstatus“ von Pluto zu lösen. Zu dieser Klasse gehören Himmelskörper, die gross genug sind, um unter der Wirkung ihrer eigenen Schwerkraft eine (annähernde) Kugelform anzunehmen. Im Gegensatz zu einem Planeten hat ein Zwergplanet aber nicht genug Masse, um seine Umlaufbahn um die Sonne von kleineren Himmelskörpern freizuräumen. Während Planeten mit Abstand das massivste Objekt auf ihrer Bahn ist, teilen sich Zwergplaneten ihre Bahn mit unzähligen anderen Objekten, die zum Teil gleich massiv oder gar noch massiver sind, als sie selbst. Im Asteroidengürtel gibt es nur einen einzigen Zwergplaneten, Ceres, der bereits 1801 entdeckt wurde. Alle anderen Zwergplaneten befinden sich im Kuiper-Gürtel, dem zweiten Asteroidengürtel jenseits des Neptuns. Die Tabelle unten zeigt die grössten bekannten Zwergplaneten bis und mit Ceres.

NameBilda
(AU)
ei
(°)
P
(Jahre)
M
(MErde)
D
(km)
rho
(g/cm3)
Ge
(GErde)
Monde
Eris67,80,44044,0558,00,0028023262,520,0831
PlutoPluto39,50,24917,1247,90,0021823741,860,0635
2007 OR10*66,90,50630,9546,6?1535??0
Makemake45,70,15629,0309,1?1426??1
Haumea43,20,19128,2284,10,0006612522,60,0642
Quaoar*43,40,0398,0286,00,0002310921,990,0331
Sedna*524,40,85411,911400?1041??0
Orcus*39,20,22720,6245,20.000119831,50.0181
2002 MS4*41,70,14517,7269,1?960??0
Salacia*41,90,10723,9271,30,000079211,3?1
CeresCeres2,770,07610,64,600,000159462,160,0290
Spalten von links nach rechts: Name, *Zwergplanetenstatus von der IAU noch nicht offiziell anerkannt; a = Entfernung zur Sonne (in Astronomischen Einheiten, AU); e = Exzentrizität der Umlaufbahn; i = Inklination der Umlaufbahn in Winkelgrad; P = Dauer eines Umlaufs um die Sonne in Erdjahren; M = Masse in Erdmassen; D = Durchmesser in Kilometern; rho = Dichte in g/cm3 (zum Vergleich: Wasser = 1.000 g/cm3); Ge = Stärke der Anziehungskraft an der Oberfläche (im Verhältnis zur Erde); Anzahl bekannte Monde.

Asteroiden & Co.

Asteroid 21 Lutetia, fotografiert von der Raumsonde Rosetta (Quelle: Rosetta / ESA)
Asteroid 21 Lutetia, fotografiert von der Raumsonde Rosetta (Quelle: Rosetta / ESA)

Zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter (etwa von 1.7 bis 3.5 AU) befindet sich der Asteroidengürtel, eine Zone, in der Millionen von kleinen unregelmässig geformten Himmelskörpern (einige Meter bis einige 100 km Durchmesser), genannt Asteroiden, ihre Bahn um die Sonne ziehen. Weitere Asteroiden – möglicherweise sogar ähnlich viele wie im Asteroidengürtel selbst – kreisen auf derselben Bahn um die Sonne wie Jupiter, bloss dass sie diesem 60° voraus- oder hinterher eilen (sie sind damit stets rund 5.2 AU von der Sonne als auch von Jupiter entfernt) – die sogenannten Jupiter-Trojaner. Schliesslich gibt es jenseits der Neptunbahn (etwa zwischen 30 und 55 AU Entfernung zur Sonne) noch den Kuipergürtel, ein weiterer Asteoridengürtel, dessen Asteroiden (meistens „Kuipergürtel-Objekte“ genannt) insgesamt etwas zehn bis hundert Mal so viel Masse zusammenbringen wie der Asteroidengürtel und die Jupiter-Trojaner zusammen. Wegen der grossen Entfernung des Kuipergürtels kennen wir nur die grössten Objekte darin, viele davon sind Zwergplaneten und oben aufgelistet. Man denkt dass zumindest ein Typ von Kometen, die „Jupiter-Familie“-Kometen, ebenfalls ursprünglich aus dem Kuipergürtel stammt. Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter liegt uns viel näher und ist entsprechend auch viel besser erforscht. Er hat auch eine viel wichtigere Bedeutung für die Erde: praktisch alle Asteroiden, die früher oder später auf der Erde einschlagen, kommen ursprünglich aus dieser Zone des Sonnensystems. Unten sind die grössten 10 Asteroiden (ausschliesslich des oben aufgeführten Zwergplaneten Ceres) des Asteroidengürtels aufgelistet.

NummerNamea
(AU)
ei
(°)
P
(Jahre)
D
(km)
KlasseMonde
4Vesta2,360,0897,143,63525V0
2Pallas2,770,23134,84,61512B0
10Hygiea3,140,1153,85,57431C0
704Interamnia3,060,15017,35,36326F0
52Europa3,100,1027,55,46315C0
511Davida3,160,18715,95,63289C0
87Sylvia3,490,08010,96,52286X2
65Cybele3,430,1053,56,36273X1?
15Eunomia2,640,18711,74,30268S0
3Juno2,670,25513,04,36258S0
Spalten von links nach rechts: Nummer; Name; a = Entfernung zur Sonne (in Astronomischen Einheiten, AU); e = Exzentrizität der Umlaufbahn; i = Inklination der Umlaufbahn in Winkelgrad; P = Dauer eines Umlaufs um die Sonne in Erdjahren; D = Mittlerer Durchmesser in Kilometern; Klasse = Asteroidenklassifikation; Anzahl bekannte Monde.

Kometen und die Oortsche Wolke

Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko fotografiert von der Raumsonde Rosetta (Quelle: Rosetta / ESA)
Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko fotografiert von der Raumsonde Rosetta (Quelle: Rosetta / ESA)

Jenseits der Neptunbahn befindet sich nicht nur der Kuipergürtel, sondern auch eine viel weiter entfernte Zone mit kleinen Himmelskörpern: die sogenannte Oortsche Wolke. Dies ist eine Zone, die sich bis auf etwa anderthalb Lichtjahre von der Sonne weg ausdehnt und Trillionen von kleinen Himmelskörpern enthalten soll. Wird einer dieser eisigen Himmelskörper von einem vorbeiziehenden Stern (oder den Gezeitenkräften der Milchstrasse) auf eine Bahn in die Nähe der Sonne abgelenkt, verdampft seine eisige Oberfläche bei der Annäherung unter der Sonnensstrahlung: das entweichende Gas und der Staub bilden einen Schweif – er wird zu einem Kometen. Kometen sind vermutlich eher kurzlebig: nach ein paar zehn Durchgängen sind all ihre flüchtigen Stoffe verdampft. Einige Kometen zerbrechen schon vorher bei der nahen Annäherung an die Sonne oder durch die Kollision mit einem Planeten. Die Himmelskörper der Oortschen Wolke hat noch nie jemand direkt beobachtet (obwohl gewisse Objekte jenseits der Neptunbahn – etwa Sedna – auch schon zur „inneren Oort Wolke“ gezählt wurden).

Die nächsten Sternsysteme

Die Distanzen zu den nächsten Sternen sind sehr viel grösser als zwischen den meisten Objekten unseres Sonnensystems. So ist die Aussengrenze des Kuipergürtels etwa 50 AU von der Sonne entfernt, aber bis zum allernächsten Stern sind es ganze 270’000 AU! Einzig einige Kometen könnten bis auf eine Entfernung von etwa einem Lichtjahr (ca. 63’000 AU) noch um die Sonne kreisen. Unter den nächsten Nachbarsternen der Sonne finden sich viele Rote Zwergsterne, Doppel- und Dreifachsterne, ein paar Braune Zwerge und sogar ein „freifliegender Planet“. Der nächste Nachbar der Sonne ist zur Zeit (und in den nächsten paar Jahrtausenden) ein Roter Zwergstern namens Proxima Centauri, welcher höchstwahrscheinlich zum Sternsystem Alpha Centauri gehört, das zudem noch zwei sonnenähnliche Sterne enthält. Der nächste sonnenähnliche Einzelstern ist Tau Ceti in knapp 12 Lichtjahren Entfernung. In der Liste unten sind alle bekannten Nachbarsterne der Sonne bis und mit Tau Ceti aufgeführt.

SystemSternEntfernung
(Lichtjahre)
SpektraltypBemerkungen
Alpha CentauriC4,24M5.5VProxima Centauri, 1 Planet
Alpha CentauriA4,36G2V
Alpha CentauriB4,36K1V1-2 Planeten?
Barnards Pfeilstern5,96M4V
Luhman 16A6,59L8Brauner Zwerg. 1 Planet?
Luhman 16B6,59T1Brauner Zwerg
WISE 0855-07147,2YFreifliegender Planet? Sub-Brauner Zwerg?
Wolf 3597,78M6V
Lalande 211858,29M2V
SiriusA8,58A1VHellster Stern am Himmel der Erde (nach der Sonne)
SiriusB8,58DA2Weisser Zwerg
Luyten 726-8A8,73M5.5VBL Ceti
Luyten 726-8B8,73M6VUV Ceti
Ross 1549,68M3.5V
Ross 24810,3M5.5V
Epsilon Eridani10,5K2VMindestens ein Planet, Staubscheibe
Lacaille 933510,5M1.5V
Ross 12810,9M4V
WISE 1506+702711,1T6Brauner Zwerg
EZ AquariiA (AA)11,3M5V
EZ AquariiC (AB)11,3M?V
EZ AquariiB11,3M?V
ProcyonA11,4F5V-IV
ProcyonB11,4DQZWeisser Zwerg
61 CygniA11,4K5V
61 CygniB11,4K7V
Struve 2398A11,5M3V
Struve 2398B11,5M3.5V
Gliese 15A11,6M1.5V1 Planet
Gliese 15B11,6M3.5V
Epsilon IndiA11,8K5V1 Planet?
Epsilon IndiBa11,8T1VBrauner Zwerg
Epsilon IndiBb11,8T6VBrauner Zwerg
DX Cancri11,8M6V
Tau Ceti11,9G8.5VPlanetensystem? Staubscheibe
Spalten von links nach rechts: System = Name des Sternsystems; Stern = Name des Sterns innerhalb des Systems; Enfernung in Lichtjahren; Spektraltyp; Weiterführende Informationen