Das Sonnensystem ist eine wunderschöne Sache. Mit seinen vier terrestrischen Planeten, vier Gasriesen, mehreren Kleinplaneten aus Eis und Gestein und zahllosen Monden und kleineren Objekten gibt es einfach keinen Mangel an Dingen, die zu studieren und zu bestaunen sind. Wenn man dann noch unsere Sonne, einen Asteroidengürtel, den Kuipergürtel und viele Kometen hinzunimmt, hat man genug, um für den Rest seines Lebens beschäftigt zu sein.
Aber warum genau sind die größeren Körper im Sonnensystem rund? Ob es sich nun um einen Mond wie Titan oder den größten Planeten des Sonnensystems (Jupiter) handelt, große astronomische Körper scheinen die Form einer Kugel zu bevorzugen (wenn auch nicht einer perfekten). Die Antwort auf diese Frage hat mit der Funktionsweise der Schwerkraft zu tun, ganz zu schweigen davon, wie das Sonnensystem entstanden ist.
Enstehung:
Nach dem am weitesten verbreiteten Modell der Stern- und Planetenentstehung – auch bekannt als Nebelhypothese – begann unser Sonnensystem als eine Wolke aus wirbelndem Staub und Gas (d. h. ein Nebel). Nach dieser Theorie geschah vor etwa 4,57 Milliarden Jahren etwas, das die Wolke zum Kollaps brachte. Dies könnte das Ergebnis eines vorbeiziehenden Sterns oder der Schockwellen einer Supernova gewesen sein, aber das Endergebnis war ein Gravitationskollaps im Zentrum der Wolke.
Durch diesen Kollaps begannen sich Staub- und Gasansammlungen in dichteren Regionen zu sammeln. Als die dichteren Regionen mehr Materie anzogen, begannen sie aufgrund der Impulserhaltung zu rotieren, während der zunehmende Druck sie aufheizte. Der größte Teil der Materie sammelte sich in einer Kugel im Zentrum und bildete die Sonne, während der Rest der Materie sich zu einer Scheibe abflachte, die die Sonne umkreiste – eine protoplanetare Scheibe.
Die Planeten bildeten sich durch Akkretion aus dieser Scheibe, in der Staub und Gas zusammenkamen und zu immer größeren Körpern verschmolzen. Aufgrund ihrer höheren Siedepunkte konnten in der Nähe der Sonne nur Metalle und Silikate in fester Form existieren, die schließlich die terrestrischen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars bilden sollten. Da metallische Elemente nur einen sehr kleinen Teil des solaren Nebels ausmachten, konnten die terrestrischen Planeten nicht sehr groß werden.
Im Gegensatz dazu bildeten sich die Riesenplaneten (Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun) jenseits des Punktes zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, wo das Material kühl genug ist, damit flüchtige eisige Verbindungen fest bleiben können (d.h. die Frostgrenze). Die Eismassen, aus denen sich diese Planeten bildeten, waren reichhaltiger als die Metalle und Silikate, aus denen sich die inneren Planeten der Erde bildeten, so dass sie massiv genug wurden, um große Atmosphären aus Wasserstoff und Helium zu bilden.
Die übrig gebliebenen Trümmer, die nie zu Planeten wurden, sammelten sich in Regionen wie dem Asteroidengürtel, dem Kuipergürtel und der Oortschen Wolke. So hat sich also das Sonnensystem überhaupt erst gebildet. Warum haben sich die größeren Objekte als Kugeln und nicht als Quadrate gebildet? Die Antwort darauf hat mit einem Konzept zu tun, das als hydrostatisches Gleichgewicht bekannt ist.
Hydrostatisches Gleichgewicht:
In der Astrophysik bezieht sich das hydrostatische Gleichgewicht auf den Zustand, in dem ein Gleichgewicht zwischen dem Wärmedruck aus dem Inneren eines Planeten und dem Gewicht des nach innen drückenden Materials besteht. Dieser Zustand tritt ein, wenn ein Objekt (ein Stern, ein Planet oder ein Planetoide) so massiv wird, dass die von ihm ausgeübte Schwerkraft es dazu bringt, in die effizienteste Form zu kollabieren – eine Kugel.
Typischerweise erreichen Objekte diesen Punkt, wenn sie einen Durchmesser von 1.000 km überschreiten, obwohl dies auch von ihrer Dichte abhängt. Dieses Konzept ist auch zu einem wichtigen Faktor bei der Entscheidung geworden, ob ein astronomisches Objekt als Planet bezeichnet werden kann. Dies geht aus einer Resolution hervor, die 2006 von der 26. Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union verabschiedet wurde.
In Übereinstimmung mit der Resolution 5A lautet die Definition eines Planeten:
- Ein „Planet“ ist ein Himmelskörper, der (a) sich in einer Umlaufbahn um die Sonne befindet, (b) über eine ausreichende Masse verfügt, damit seine Eigengravitation die Kräfte des starren Körpers überwinden kann, so dass er eine hydrostatische Gleichgewichtsform (nahezu rund) annimmt, und (c) die Umgebung seiner Umlaufbahn verlassen hat.
- Ein „Zwergplanet“ ist ein Himmelskörper, der (a) sich in einer Umlaufbahn um die Sonne befindet, (b) eine ausreichende Masse hat, damit seine Eigengravitation die Kräfte starrer Körper überwinden kann, so dass er eine hydrostatische Gleichgewichtsform (fast rund) annimmt, (c) die Umgebung seiner Umlaufbahn nicht verlassen hat und (d) kein Satellit ist.
- Alle anderen Objekte, mit Ausnahme von Satelliten, die die Sonne umkreisen, werden zusammen als „Kleine Körper des Sonnensystems“ bezeichnet.
Warum sind Planeten rund? Nun, zum Teil liegt es daran, dass die Natur bei besonders massiven Objekten die effizienteste Form bevorzugt, die sie annehmen können. Andererseits könnten wir sagen, dass die Planeten rund sind, weil wir das Wort „Planet“ so definieren wollen. Aber andererseits: „Eine Rose unter jedem anderen Namen“, nicht wahr?
Wir haben für Universe Today viele Artikel über die Sonnenplaneten geschrieben. Hier ist „Warum ist die Erde rund?“, „Warum ist alles kugelförmig?“, „Wie ist das Sonnensystem entstanden?“ und hier „Einige interessante Fakten über die Planeten“.
Wenn Sie mehr über die Planeten erfahren möchten, besuchen Sie die Seite der NASA zur Erforschung des Sonnensystems, und hier ist ein Link zum Sonnensystem-Simulator der NASA.
Wir haben auch eine Reihe von Episoden von Astronomy Cast über jeden Planeten des Sonnensystems aufgenommen. Beginnen Sie hier, Episode 49: Merkur.