Kosmologie für Fußgänger

Planeten, so ist das alles andere als selbstverständlich. Das mag auch erklären, warum unter allen Monden im Sonnensystem der Erdmond eine so herausragende Stellung einnimmt und sich ein derartiger Vorgang nicht woanders wiederholt hat.
    Dass in der Frühphase des Sonnensystems solche gewaltigen Zusammenstöße häufiger passiert sind, veranschaulichen zwei andere Planeten – Merkur und Venus. Merkur, der sonnennächste Planet, zeigt heute noch auf seiner Oberfläche die Wunden eines gewaltigen Einschlags an seinem Nordpol. Der Impakt war so gewaltig, dass praktisch der gesamte Planet erschüttert wurde und sich die damals noch flüssige Oberfläche förmlich zerknitterte, wie ein Stück Zellophanpapier. Diese Knitter haben sich in der erkaltenden Oberfläche erhalten. Die Venus, dieser Zwilling der Erde (nach Größe und Masse), dreht sich ungewöhnlich langsam um die eigene Achse, eine Umdrehung dauert 243 Tage. Auch dafür ist höchstwahrscheinlich ein gigantischer Einschlag verantwortlich, der just so passierte, dass er den Planeten in seiner Eigendrehung abrupt stoppte.

Der Mond im Detail
    Doch zurück zu unserem Trabanten. Aus was besteht er eigentlich? Unter allen Himmelskörpern dürfte der Mond wohl am längsten und ausgiebigsten untersucht und erforscht worden sein. Seine mittlere Entfernung von der Erde konnte bereits Ptolemäus ziemlich genau abschätzen: Mit 59 Erdhalbmessern lag er nur 1,31 Halbmesser neben dem richtigen Wert von 384 405 Kilometern. Ab Mitte des 17. Jahrhunderts begannen dann Astronomen wie Galilei den Mond mit Fernrohren zu beobachten. Was sie sahen, war überraschend und enttäuschend zugleich: eine nahezu endlose Wüste, bedeckt mit einer nur wenige Zentimeter dicken, dunklen Staubschicht und übersät mit unzähligen kleinen und großen, zum Teil sich sogar überlappenden Kratern. Diese exotische Landschaft ist das Ergebnis eines über Millionen Jahre währenden Bombardements des noch jungen Mondes mit Meteoriten unterschiedlichster Größe und Masse. Da der Mond keine Atmosphäre besitzt und daher die durch den Meteorbeschuss aufgeworfenen Kraterwälle, Ringgebirge und Felsformationen nicht verwittern, findet man dort noch mehr als vier Milliarden Jahre alte Gesteine, die Auskunft über die Frühzeit des Sonnensystems geben können. Heute beschränkt sich die geologische Aktivität auf dem Mond auf gelegentliche Einschläge mehr oder minder großer Meteoriten. Die unzähligen Mikrometeoriten, die unentwegt auf dem Mond landen, tragen im Wesentlichen nur dazu bei, die Gesteine mehr und mehr zu pulverisieren und in grauen Staub, auch Regolith genannt, zu verwandeln. Ansonsten aber ist der Mond geologisch tot.
    Der Mond hat einen Durchmesser von 3480 Kilometern, eine Masse vonder Erdmasse, und seine mittlere Dichte ist mit 3,34 Gramm pro Kubikzentimeter nur rund 0,6-mal so hoch wie die Dichte der Erde. Aufgrund seiner geringen Masse beträgt die Schwerkraft auf der Mondoberfläche lediglich ein Sechstel der irdischen Schwerkraft. Wir konnten in den Siebzigerjahren am Bildschirm verfolgen, wie die amerikanischen Astronauten richtig Spaß dabei hatten, diese geringe Schwerkraft zu genießen. Ein guter Weitspringer könnte es auf dem Mond auf etwa 50 Meter bringen. Da der Mond für eine Umdrehung um seine Achse 27,32 Tage benötigt, also genauso lange wie für einen Umlauf um die Erde, kehrt er der Erde immer dieselbe Seite zu. Er ist in seiner Eigendrehung nämlich synchronisiert. Auf den physikalischen Grund dafür kommen wir noch.
    Man kann aber von der Erde aus etwas mehr als die Hälfte, nämlich rund 59 Prozent der Mondoberfläche, einsehen. Wie ist das möglich? Schuld daran ist die leicht eiförmige Bahn des Mondes um die Erde, die Wissenschaftler sprechen von einer exzentrischen Bahn. Aufgrund dieser Bahnform schwankt der Abstand des Mondes von der Erde während eines Umlaufs zwischen 356 410 und 406 740 Kilometern. Wenn der Mond der Sonne am nächsten, also im so genannten Perigäum, steht, dann ist seine Bahngeschwindigkeit größer als im zur Sonne entferntesten Punkt, dem Apogäum. Die Umlaufgeschwindigkeit ist also nicht konstant, wohl aber die Umdrehungsgeschwindigkeit des Mondes um die eigene Achse. Aus diesem Grund hinkt in Sonnennähe die Rotation des Mondes etwas hinter der Bahngeschwindigkeit her, im Apogäum jedoch eilt sie etwas voraus. Von der Erde aus betrachtet könnte somit der Eindruck entstehen, als ob der Mond während eines Umlaufs nach beiden Seiten