Sternstunden des Universums

zwei 113 und 179 Kilometer große Monde, umkreisen den Planeten Saturn auf nahezu identischen Bahnen. Die Bahnradien der beiden Trabanten unterscheiden sich nur um rund 50 Kilometer.
    Wie die Planeten die Sonne, so umkreisen auch die Trabanten ihren Planeten »keplersch«, das heißt, sie gehorchen dem Dritten Keplerschen Gesetz, wonach sich die Quadrate ihrer Umlaufzeiten zueinander verhalten wie die zur dritten Potenz erhobenen großen Halbachsen ihrer Bahnellipsen. Dabei versteht man unter dem Begriff »große Halbachse« die Strecke vom Mittelpunkt der Ellipse zu einem ihrer Scheitel. Vereinfacht ausgedrückt besagt das Dritte Keplersche Gesetz, dass sich ein Objekt auf einer Umlaufbahn um einen Zentralkörper umso langsamer bewegt, je weiter es von ihm entfernt ist. In unserem Sonnensystem ist das gut zu beobachten. Der innerste Planet Merkur überholt auf seiner Bahn regelmäßig die Venus, die wiederum überholt die Erde, die den Mars und so fort.
    Gleiches gilt auch für Janus und Epimetheus. Alle vier Jahre setzt der auf der Innenbahn umlaufende Trabant an, den auf der Außenbahn zu überholen. Doch wie soll das gehen? Die beiden Bahnen haben zueinander nur einen Abstand von 50 Kilometern. Und aufgrund der Durchmesser der beiden Trabanten von 179 beziehungsweise 113 Kilometern ragt jeder in die Bahn des anderen hinein. Beim Überholvorgang sollte es daher zwangsläufig zur Kollision von Janus mit Epimetheus kommen. Sollte – denn wie durch ein »Wunder« verfehlen die beiden einander. Verantwortlich für dieses »Wunder« ist die Gravitation. Nähern sich die beiden Trabanten einander, so bremst die Anziehungskraft des innen laufenden Trabanten den auf der Außenbahn, und umgekehrt beschleunigt der Trabant auf der Außenbahn den auf der Innenbahn. Der eine verliert, der andere gewinnt Bewegungsenergie. Aufgrund dessen wechselt der auf der Außenbahn umlaufende Trabant vor dem auf der Innenbahn auf die innere Bahn, und der innen umlaufende springt hinter dem äußeren auf die Außenbahn (Abb. 25). Der ursprünglich äußere Trabant wird also gar nicht von dem anderen überholt, sondern läuft jetzt auf der Innenbahn dem anderen davon. Auf diese Weise kommen sich die beiden Objekte nie näher als 15000 Kilometer. Von einem »Crash« kann also keine Rede sein. Der letzte Bahnwechsel fand 2010 statt. Anfang 2014 wird sich das Schauspiel wiederholen.
    Entsprechend dem Motto »Überholen verboten und Vorfahrt beachten« kommen die beiden Trabanten also gut über die Runden. Soweit bisher bekannt, ist diese »Verkehrsregel« einmalig im Sonnensystem. Letztlich kommt der zunächst am Überholen gehinderte Trabant aber doch noch am anderen vorbei. Denn nach vier Jahren ist es der ursprünglich auf der Außenbahn laufende Trabant, der nun auf der Innenbahn den auf die Außenbahn gewechselten Begleiter zu überholen versucht. Jetzt muss er ihm die Vorfahrt auf die Innenbahn einräumen. – Wer will da noch behaupten, es gäbe keine himmlische Gerechtigkeit!

    Abb. 25: Aufgrund der gegenseitigen gravitativen Anziehung von Epimetheus und Janus kollidieren die beiden Monde nicht, wenn der Trabant auf der inneren Bahn zum Überholen ansetzt, sondern wechseln auf die Bahn des jeweils anderen Monds.

Kapitel 7
    Kohlenstoff – to be or not to be
    Woher kommt der Kohlenstoff? Eine interessante Frage. Doch bevor wir darauf eine Antwort geben, wollen wir uns zunächst ein paar Fakten zu diesem Stoff ins Gedächtnis rufen. Im Kosmos ist Kohlenstoff, nach Wasserstoff, Helium und Sauerstoff, das vierthäufigste Element. Auch unser Körper besteht zu knapp 20 Prozent aus diesem Element. Sucht man nach Kohlenstoff, so findet man ihn in vielfältigen Modifikationen: beispielsweise in Form von Graphit, als Diamant, als amorphen Kohlenstoff und in einer Unmenge chemischer Verbindungen. Daneben existieren noch einige teilweise künstlich hergestellte Strukturen, beispielsweise Kohlenstofffasern, Glaskohlenstoff, Kohlenstoffnanoröhren oder auch sogenannte Fullerene. In Letzteren bilden 60 Kohlenstoffatome ein reguläres hexagonales Wabenmuster. Ersetzt man dort einige Sechsecke durch Fünfecke, so rollt sich das Gebilde zu einem geschlossenen kugelförmigen Körper zusammen.
    Was den Kohlenstoff besonders auszeichnet, ist seine Vierwertigkeit, auch Valenz genannt. Dieser Begriff aus dem Wörterbuch der Chemie gibt an, wie viele Wasserstoffatome ein Atom an sich binden kann. Aufgrund seiner vier freien Valenzen eröffnen sich dem