Kosmologie für Fußgänger

Meteoride. Die Planeten wiederum treten in zwei Gruppen auf, als so genannte terrestrische Planeten und als Gasplaneten. Terrestrisch nennt man solche Planeten, die im Aufbau der Erde relativ ähnlich sind und aus gesteinsartigem Material und Metallen bestehen. Ihre Dichte ist relativ hoch, ihre Oberfläche fest, und die Anzahl ihrer Monde ist gering. Zu dieser Gruppe gehören die vier der Sonne nahe stehenden Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars. Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun zählen zu den Gasplaneten und umkreisen die Sonne in zunehmend größeren Abständen. Wie der Name schon andeutet, bestehen Gasplaneten im Wesentlichen aus Gas, und zwar vornehmlich aus Wasserstoff und Helium. Die Dichte von Gasplaneten ist gering, sie drehen sich relativ schnell um ihre Achse und ihre Atmosphäre ist sehr tief geschichtet. Die Zusammensetzung des letzten und am weitesten entfernten Planeten, Pluto, ist noch nicht genau bekannt, sodass er zunächst weder zu den terrestrischen noch zu den Gasplaneten gezählt werden kann.
    Unser Sonnensystem erstreckt sich rund sechs Milliarden Kilometer in den Raum hinaus. Jenseits des Planeten Neptun schließt sich der Kuiper-Gürtel an, ein ringförmiges Reservoir von Kometen, das sich bis auf etwa 70 Milliarden Kilometer, entsprechend dem 500-fachen Abstand Erde-Sonne, ausdehnt. Wenn wir die Oort’sche Wolke noch hinzurechnen, einen kugelförmigen Bereich um die Sonne, angefüllt mit Kometen, Meteoriden und Asteroiden aus der Entstehungszeit des Sonnensystems, dann reicht unser Sonnensystem gar bis zu etwa zehn Billionen Kilometer – oder anders ausgedrückt: rund anderthalb Lichtjahre – in das All hinaus.
    Um die gewaltigen Abstände etwas anschaulicher zu machen, seien im Folgenden einmal alle Größen auf den einmilliardsten Teil ihres ursprünglichen Wertes verkleinert. Demnach hat die Erde gerade noch einen Durchmesser von 1,3 Zentimetern, ist also so groß wie eine Weintraube, die der Mond im Abstand von ungefähr 35 Zentimetern umkreist. Die Sonne kommt in diesem Maßstab auf einen Durchmesser von 1,50 Meter und ist rund 150 Meter von der Erde weg. Jupiter und Saturn schrumpfen auf Grapefruit- beziehungsweise Orangengröße und umkreisen die Sonne in 750 beziehungsweise 1500 Meter Abstand. Uranus und Neptun schließlich werden zu Zitronen und sind drei beziehungsweise viereinhalb Kilometer von der Sonne entfernt. Ein Mensch wäre auf dieser Skala gerade mal so groß wie ein Atom, und der Abstand zum nächsten Stern betrüge mehr als 40 000 Kilometer.
    Das Alter unseres Sonnensystems lässt sich anhand von auf der Erde gefundenen Meteoriten schätzungsweise auf 4,6 Milliarden Jahre datieren. Dabei geht man davon aus, dass es sich bei den Meteoriten um vagabundierende Überbleibsel aus der Entstehungsphase des Sonnensystems handelt, die zur gleichen Zeit wie die Sonne und die Planeten entstanden sind. Die Methode, mit der man das Alter dieser Meteoriten bestimmen kann, beruht auf dem Zerfall radioaktiver, im Meteoriten enthaltener Elemente. Je älter das Gestein ist, desto größer ist auch der Anteil des aus dem radioaktiven Material entstehenden, nicht radioaktiven Zerfallsprodukts. Kennt man die Zeit, in der die Hälfte einer radioaktiven Substanz zerfällt, so muss man »nur« das Massenverhältnis der zerfallenen und noch nicht zerfallenen Komponenten bestimmen, um das Alter zu ermitteln.

Elliptische Umlaufbahnen
    Wie schon erwähnt, umkreisen die einzelnen Planeten die Sonne auf mehr oder weniger elliptischen Bahnen. Eine Ellipse ist der geometrische Ort aller Punkte, für die die Summe der Abstände von zwei gegebenen festen Punkten immer gleich groß ist. In einem dieser so genannten Brennpunkte steht die Sonne. Die Linie, die durch die beiden Brennpunkte von einem Scheitelpunkt der Ellipse zum gegenüberliegenden verläuft, bezeichnet man auch als die große Achse der Ellipse. Ein Planet, der die Sonne auf einer elliptischen Bahn umkreist, verändert also laufend seinen Abstand zur Sonne. Der Mittelwert aus der kleinsten und der größten Entfernung zur Sonne entspricht der halben Länge der großen Ellipsenachse oder mit anderen Worten: der großen Halbachse der Ellipse. Wird also dieser Wert angegeben, so ist das gleichbedeutend mit einer Aussage über die mittlere Entfernung des Planeten von seinem Stern.
    Die Form einer Ellipse, ob sie sehr lang gestreckt ist oder eher einem Kreis ähnelt, ist durch die so genannte Exzentrität ε der Ellipse festgelegt: Bis zu