Stellen Sie sich eine Welt in tiefem Blau vor, gehüllt in weiße Wolken, ein ferner Zwilling unserer Erde, der am Rande unseres Sonnensystems seine Runden zieht. Neptun, der eisige Riese, lange Zeit ein Mysterium, enthüllt seine Geheimnisse in dieser fesselnden Reise durch den Kosmos. Begleiten Sie die Raumsonde Voyager 2 auf ihrer epischen, zwölfjährigen Odyssee, die über sieben Milliarden Kilometer zurücklegt, um uns atemberaubende Bilder und überraschende Entdeckungen zu liefern. Erfahren Sie, wie Astronomen die Existenz dieses Planeten anhand von mathematischen Berechnungen erahnten, noch bevor sie ihn tatsächlich sahen, und wie er schließlich von Johann Galle in Berlin entdeckt wurde – eine Sternstunde der Astronomie. Tauchen Sie ein in die turbulente Atmosphäre Neptuns, die von gewaltigen Stürmen und einem „Großen Dunklen Fleck“ heimgesucht wird, einem Antizyklon, der dem berühmten Jupiterfleck in nichts nachsteht. Erkunden Sie Triton, den bizarren Mond mit seinen eisigen Vulkanen und einer retrograden Umlaufbahn, die ihn zu einem einzigartigen Himmelskörper macht. Entdecken Sie auch Nereid und die anderen Kleinstmonde Neptuns, die in einer seltsamen Leere um den Planeten kreisen. Dieses Buch nimmt Sie mit auf eine faszinierende Entdeckungsreise zu einem der geheimnisvollsten Planeten unseres Sonnensystems, enthüllt die neuesten wissenschaftlichen Erkenntnisse und lässt Sie staunen über die unglaubliche Vielfalt und Schönheit des Universums. Eine spannende Lektüre für alle Weltraum- und Astronomie-Enthusiasten, die mehr über die äußeren Regionen unseres Sonnensystems erfahren möchten und sich von den neuesten Erkenntnissen über den blauen Riesen Neptun begeistern lassen wollen. Die Reise durch Raum und Zeit, die Entschlüsselung kosmischer Rätsel und die Erforschung unbekannter Welten – all das erwartet Sie in dieser umfassenden und packenden Darstellung des Planeten Neptun, seiner Monde und der bahnbrechenden Erkenntnisse der Voyager-Mission. Ein Muss für jeden, der sich von der Faszination des Weltraums in den Bann ziehen lassen möchte und die Wunder des Universums verstehen will. Erleben Sie die Aufregung der Entdeckung und das Staunen über die unendlichen Weiten des Kosmos, während Sie in die Welt des Neptun eintauchen.
Autor: Liane Wehder
Neptun
1. Ein allgemeiner Ü berblicküber das Sonnensystem
Das Sonnensystem stellt eine Gemeinschaft von Himmelskörpern dar, die unter sich verschiedene Gruppen bilden und in ihrer physikalischen Beschaffenheit mehr oder weniger stark voneinander abweichen. Dazu gehören die 9 bisher bekannten großen Planeten, 32 Monde der Planeten, einige tausend kleine Planeten, etwa 100 Milliarden Kometen und zahlreiche Meteorströme. Mit ihrer überragenden Masse bildet die Sonne das Zentralgestirn, durch dessen Anziehungskraft (Gravitation) das gesamte System zusammengehalten wird. Alle genannten Körper beschreiben Bahnen um die Sonne, wobei die Monde gesonderte Umläufe um die Planeten vollführen und von diesen mit um die Sonne bewegt werden. Um die überragende Masse der Sonne gegenüber den übrigen Gliedern des Sonnensystems deutlich zu machen, sind in folgender Übersicht einige Zahlen über die Massenverteilung unter den einzelnen Körpern zusammengestellt, wobei die Masse der Erdkugel mit 1,0 angenommen ist.
Für die Entfernungsangaben innerhalb des Sonnensystems wird die astronomische Einheit (AE) benutzt. Der Astronom versteht darunter die mittlere Entfernung der Erde von der Sonne, die 149,6 Millionen km (=1AE) misst. Während das System der großen Planeten nach unseren gegenwärtigen Kenntnissen durch die Bahn des Pluto begrenzt wird, dessen mittlere Entfernung von der Sonne 5908 Mio. km (=39,518AE) beträgt, erstreckt sich das System der Kometen bis in eine Entfernung von etwa 150000AE (22,4 Billionen km). Das sind umgerechnet fast 2,5 Lichtjahre. Diese Annahme bedeutet, dass die Anziehungskraft der Sonne bis in solche Entfernungen wirksam ist und dass auch der Raum jenseits der Grenzen der großen Planeten nicht leer sein kann.
Planet
In der Antike war damit ein wandernder, dass heißt im Laufe der Tage merklich seine Position zu den Fixsternen ändernder Stern gemeint. In der Antike waren Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter und Saturn bekannt. Genaugenommen müsste man nach der antiken Definition auch die Sonne und den Mond mitzählen. Mit der Entdeckung weiterer Planeten ( Uranus, Neptun und Pluto ) unserer Sonne sowie der extrasolaren Planeten müsste der Begriff neu definiert werden. Zum Beispiel etwa wie folgt: Bei Planeten handelt es sich um Körper, die einen anderen Körper mit mehr als 1,6E29kg (0,08 Sonnenmassen) Masse umkreisen und selbst eine Masse zwischen 1E23kg (Pluto) und 2E28kg (10 mal Jupiter) haben. Leichtere Körper wären dann die Asteroiden, schwerere Körper die Braunen Zwerge.
2. Ein rasender Roboter erreicht den Planeten Neptun
Die Raumsonde Voyager 2 funkte Fotos von einem tiefblauen Planeten unter weißen Wolken nach Hause, der aussah wie die Erde. Voyager fotografierte einen Mond, auf den es speiende Vulkane und gefrorene Meere gab, die anmuten wie das Schwarze Meer oder der Aralsee im Winter. Das Raumschiff übermittelte Bilder von einer weißen Sichel am schwarzen Himmel, die genauso gut vom Mond hätte stammen können.
Doch die Aufnahmen von Voyager kamen aus einer fernen, fremden Welt: Nach einer zwölfjährigen, über 7 Milliarden Kilometer weiten Reise bis zum Rand des Sonnensystems hatte der rasende Roboter an einem Donnerstagabend im Sommer 1989 den Planeten Neptun erreicht. Am 24.August, um 21.00Uhr Pazifischer Zeit, überflog Voyager den Nordpol des Neptun in einem Abstand von 4850 km, nutzte die Schwerkraft des Planeten als kosmische Schleuder und ließ sich mit Tempo 98350 nach Süden umlenken. Fünf Stunden und 14 Minuten später passierte die Sonde den Neptunmond Triton. Die Mission von Voyager 2 war erfüllt.
Voyager 2, ein Raumschiff der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA, das aussieht wie eine ,,überdimensionale Salatschüssel mit Spinnenbeinen", hatte jeden Tag durchschnittlich 1,7 Mio. km zurückgelegt. Das entspricht einer Geschwindigkeit, mit der man in 42 Sekunden von München nach Hamburg reisen könnte.
Auf der Sightseeing-Tour von Planet zu Planet hatte die Sonde eine Menge gesehen : Gewitterblitze über Jupiter, Schwefeleruptionen auf dessen Mond Io, abertausende von Ringen um Saturn, ein Magnetfeld um Uranus, das einen korkenzieherartigen Schweif hinter sich herzieht oder den Mond Miranda, der in seiner Geschichte mehrfach zertrümmert wurde, und der seine turbulente Vergangenheit kaum verbergen kann. Doch dem bizarrsten Objekt sollte Voyager erst am Ende der ganzen Reise begegnen: dem eisspeienden Neptunmond Triton.
Natürlich hatten die Forscher eine gewisse Vorstellung davon, was sie am Ende des Sonnensystems erwarten würde. Aber je weiter Voyager in die tiefen des Alls vordrang, um so weniger hatten diese Gedankengebäude mit der Realität zu tun. Auch zu Triton hatten sich die Astronomen allerlei Theorien ausgemalt. Die meisten lösten sich im Vakuum des Raumes auf, als Voyager die ersten Ergebnisse zur Erde funkte. Daraus entstanden neue Ideen, die genauso schnell wieder verworfen wurden.
3. Der Planet Neptun
3.1 Der berechnete Planet
Nach der Entdeckung von Uranus fiel den Astronomen auf, dass sich die Bahn dieses Planeten nicht genau den Vorausberechnungen fügen wollte. Die Störungen der anderen damals bekannten Planeten wurden dabei schon berücksichtigt. Daher wurde vermutet, es könne hinter Uranus noch ein weiterer störender Planet seine Bahn um die Sonne ziehen. So versuchte der englische Astronom John Couch Adams , die Position des unbekannten Planeten zu berechnen. Adams trug damals seine Arbeiten verschiedenen englischen Astronomen vor, darunter auch dem königlichen Astronomen der Greenwicher Sternwarte, George Biddle Airy. Aber der junge Adams wurde kaum angehört. Etwa zur gleichen Zeit berechnete auch der französische Astronom Urbain Leverrier die Bahn des neuen Planeten und sandte seine Berechnungen dem Berliner Astronomen Johann Galle. Dieser fand dann tatsächlich den Planeten am 23. September 1846 nur etwa 1 Winkelgrad von der vorausberechneten Stelle entfernt. Wie schon bei Uranus, so zeigte sich auch hier, dass der Planet bereits früher gelegentlich gesehen wurde, ohne dass man ihn als solchen erkannt hatte. So sah ihn schon Galilei im Januar 1613, als er ziemlich nahe an Jupiter stand
3.2 Neptun
Auf den ersten Blick sind Uranus und Neptun kosmische Zwillinge, ungefähr gleich schwer und von gleicher Farbe. Doch Uranus ist etwas dicker und sein Bruder etwas schwerer, so dass dieser auf eine deutlich höhere Dichte kommt.
Neptun strahlt zweimal mehr Energie ab, als er von der Sonne erhält. Diese Hitze kann nur aus dem Inneren des Planeten stammen. Nicht dass Neptun deshalb ein heißer Ort im Sonnensystem wäre, aber im Vergleich zu dem schwachen Sonnenlicht, das ihn erreicht, gelten die minus 218 Grad, die in den äußeren Atmosphärenschichten herrschen, als durchaus "warm". Die Atmosphärenforscher waren nicht sonderlich erstaunt, dass Neptun ein anderes Wettergeschehen zeigte als Uranus. Aber was sie sahen, hatten sie dennoch nicht erwartet: Statt einer dicken, dichten, nichtssagenden, fahlblauen Gashülle aus einem Methannebel, fanden sie Stürme und Wolken und eine Formation, die dem "Großen Roten Fleck" des Jupiter verblüffend ähnelte. Wie dort tobte zwischen dem 20. und dem 25. südlichen Breitengrad ein mächtiger, dunkelblauer, offensichtlich stabiler Hurrikan, der, im Vergleich zur Planetengröße, die gleichen Ausmaße hatte wie der Jupiterfleck. Wegen der Ähnlichkeit nannten die Experten den entgegen dem Uhrzeigersinn wirbelnden Antizyklon, an dessen Rand weiße Zirrus- Wolken trieben, den "Großen Dunklen Fleck". Ein anderer Wirbel, der "Roller", fegte mit einer Geschwindigkeit von 175 Metern in der Sekunde im Bereich des 42. südlichen Breitengrades um den Planeten. Neptun ist, gleich den drei anderen Großplaneten, ein gigantischer Ballon aus verschiedenen Gasen, vorwiegend aus Wasserstoff und Helium. "Erkennen" lassen sich allerdings nur die äußersten Atmosphärenschichten, und die enthalten, wie bei Uranus, Methan. Diese Substanz absorbiert, also "verschluckt" die orangenen und die roten Wellenlängen des Sonnenlichtes. Was übrig bleibt, wird reflektiert. Deshalb ist der Gott der Meere blau. Die weißen Wolken am Rand des Großen Dunklen Fleckes bestehen aus gefrorenen Methaneiskristallen, die das aus tieferen Atmosphärenschichten reflektierte Licht blockieren. Von der Erde aus gesehen ist Neptun ein Objekt der 7. oder 8. Größe und damit mit bloßem Auge nicht sichtbar. Um ihn zu sehen, braucht man ein mindestens kleines Teleskop oder einen guten, auf ein Stativ montierten Feldstecher. Erst in mittelgroßen Amateurteleskopen lässt sich Neptun deutlich von den punktförmigen Sternen unterscheiden. Dann zeigt sich ein kleines bläulich- grünliches Scheibchen, das aber keine Oberflächenstrukturen wie beispielsweise Wolken erkennen lässt.
Voyager 2 registrierte regelmäßige Radioausbrüche. Neptun besitzt also ein Magnetfeld und ist von einer Magnetosphäre umgeben. Die Ausbrüche ereignen sich im Abstand von 16,1 Tagen, was offensichtlich der Rotationsperiode des festen Kerns entspricht. Die atmosphärischen Gebilde rotieren hingegen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und bewegen sich darüber hinaus über verschiedene Breiten hinweg. Die Magnetfeldachse ist um 47° gegen die Rotationsachse geneigt. Man vermutet, dass das Magnetfeld eher im Mantel als im Kern entsteht.
4. Triton
Nur 17 Tage nach der Entdeckung von Neptun fand der englische Astronom William Lassell den ersten und größten Neptunmond Triton, der in einem Abstand von 354 600 Kilometern um den Planeten kreist.
Triton ist auf den ersten Blick ein ganz normaler Durchschnittsmond: Mit einem Durchmesser von 2720 Kilometer ähnelt er dem Erdenmond, dem Saturntrabanten Titan oder den Galileischen Monden des Jupiter.
Er kreist in einer Entfernung um seinen Mutterplaneten, die der des Erdenmondes von der Erde gleicht. Und er rotiert in 5,9 Tagen einmal um seine eigene Achse, was genau einem Umlauf um Neptun entspricht.
Dadurch zeigt er (genau wie der Erdenmond) immer mit der gleichen Hälfte auf seinen Planeten.
Alles andere an Triton ist anormal. Seine Bahn ist um 28 Grad zum Planetenäquator geneigt und der Mond bewegt sich rückläufig um Neptun, also in umgekehrter Richtung zu dessen Rotation. Damit ist Triton der einzige größere Mond im Sonnensystem, der "verkehrt herum" läuft. Lange schon hatten die Wissenschaftler vermutet, dass Triton ein durch das Sonnensystem streunender Superkomet war, bevor er zufällig in den Einflussbereich des Neptun geriet und von seiner Schwerkraft auf einen regelmäßigen Orbit gezwungen wurde. Weil der "Urtriton" dabei aus der "falschen" Richtung kam, kreist er seither rückwärts um Neptun.
Dies ist auf lange Sicht eine gefährliche Bahn. Denn die Gezeitenkräfte bremsen den Mond mit jedem Umlauf geringfügig ab und treiben ihn irgendwann- sicher noch nicht in den kommenden Milliarden Jahren- so nah an Neptun heran, dass der Mond zerbröselt und in dem Ringsystem mit vielen kleinen Monden weiterleben wird.
Triton hatte eine sehr chaotische Bahn. Er kreuzte die Orbits anderer, älterer Monde des Neptun. Triton hat alles, was im Weg stand, regelrecht verschluckt. Er hat den ganzen Bereich zwischen 1000 und fünf Planetenradien "leergefressen" und wuchs dabei. Übrig blieben nach dieser Trümmertour nur Nereid, der in sicherem Abstand um Neptun kreist, und die Kleinstmonde, die Triton auf seinem Kollisionskurs nie erreichen konnte. Im Laufe der Jahrmillionen wurde Tritons Bahn immer regelmäßiger. Die Gezeitenkräfte ließen nach, und die heiße Phase ging dem Ende entgegen. Die heutige, geologisch so vielfältige und junge Oberfläche des Mondes wäre demnach ein Überbleibsel der Warmzeit, das als ein halbflüssiges Gemisch aus Wassereis mit eingelagerten Methan- und Stickstoffmolekülen über den Mond trieb. Langsam passten sich die Temperaturen der
Umgebung an, sanken unter minus 200 Grad, die letzten Ozeane aus flüssigem Stickstoff gefroren, und feine Eiskristalle bedeckten den Mond. Glaubt man Larry Soderbloms Vulkanismus-Theorie, scheint der blau- violett- orangene Mond am Ende der Welt nur noch manchmal an seine bewegte Jugend zu erinnern und bläst einen seiner Stickstoff- Vulkane in den schwarzen Himmel. Diese Erruptionen sind wahrscheinlich unabhängig von der inneren Wärme des Mondes. "Das Gute an ihnen ist", meinte Soderblom, "dass sie mit Sonnenenergie betrieben werden." Demnach verdichtet der Schnee, der auf Triton auf der kalten, sonnenabgewandten Seite fällt, die Stickstofflagen im Schnee so lange, bis sie sich verflüssigen und wie bei einem artesischen Brunnen in die Höhe steigen. Mit jedem Jahreswechsel könnte dieses geologische Spektakel von vorne beginnen.
5. Nereide und die Kleinstmonde des Neptun
Nereid, den kleinsten, äußeren Mond Neptuns, entdeckte Gerard Kuiper im Jahre 1949.
Voyager 2 machte seine beste Aufnahme aus einer Entfernung von 4,7 Millionen Kilometern. Damit war er zu weit entfernt, um Oberflächendetails ausmachen zu können. Zumindest konnte aber der Durchmesser zu 170 Kilometer genau bestimmt werden. Nereid bewegt sich auf einem weit ausladenden, elliptischen Orbit um Neptun, auf dem er sich dem Planeten bis zu 1 387 000 Kilometer nähern, beziehungsweise sich 9 635 000 Kilometer von ihm entfernen kann.
Voyager fotografierte insgesamt sechs weitere Kleinstmonde mit den vorläufigen Namen 1989 N1 bis 1989 N6, unförmige Eisklumpen mit einem Durchmesser von 50 bis 420 Kilometern. 1989 N6, der kleinste Findling, ist etwa so groß wie die Mittelmeerinsel Ibiza. Und 1989 N1, so stellte sich heraus, der mächtigste unter den Neptunmonden, ist größer als der altbekannte Nereid.
Warum hatte ihn dann kein Astronom von der Erde aus entdeckt? Weil er im Gegensatz zu Nereid sehr nahe am Neptun kreist und von den Planeten überstrahlt wird. 1989 N1 scheint der größte Mond des Sonnensystems mit einer unregelmäßigen Gestalt zu sein. Wäre er noch größer, dann würde seine Schwerkraft vermutlich ausreichen, um aus dem klumpigen Satelliten eine regelmäßige Kugel zu formen.
1989 N1 umrundet Neptun in einem Abstand von 4,7 Planetenradien *. Alle anderen Neuentdeckungen liegen innerhalb dieses Bereiches und jenseits von N1 beginnt die große Leere: Bis zu einem Abstand von rund tausend Planetenradien gibt es - außer Triton- nicht einen einzigen Mond. Erst ganz außen "eiert" Nereid auf seiner einsamen Bahn. Einen mondarmen Raum wie zwischen N1 und Nereid hatte Voyager 2 auf seiner ganzen Reise noch nicht beobachtet. Diese Entdeckung war ungewöhnlich, aber nicht unbedingt unerwartet, denn einige Theoretiker hatte genau dies vorausgesagt.
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Häufig gestellte Fragen zu "Neptun"
Was ist das Sonnensystem laut diesem Text?
Das Sonnensystem ist eine Gemeinschaft von Himmelskörpern mit unterschiedlichen Gruppen und physikalischen Beschaffenheiten. Es besteht aus Planeten, Monden, kleinen Planeten, Kometen und Meteorströmen, wobei die Sonne das Zentralgestirn ist.
Wie wird die Entfernung im Sonnensystem gemessen?
Die astronomische Einheit (AE) wird verwendet. 1 AE entspricht der mittleren Entfernung der Erde zur Sonne (149,6 Millionen km).
Wie definiert der Text den Begriff "Planet"?
Ein Planet umkreist einen Körper mit mehr als 1,6E29kg Masse und hat selbst eine Masse zwischen 1E23kg und 2E28kg.
Was hat die Raumsonde Voyager 2 auf Neptun entdeckt?
Voyager 2 funkte Fotos von Neptun, einem Mond mit speienden Vulkanen (Triton), und anderen ungewöhnlichen Himmelskörpern. Sie fand Stürme, Wolken und einen "Großen Dunklen Fleck", ähnlich dem "Großen Roten Fleck" auf Jupiter.
Wer hat Neptun berechnet und entdeckt?
John Couch Adams und Urbain Leverrier berechneten die Position von Neptun. Johann Galle entdeckte ihn dann anhand der Berechnungen von Leverrier.
Was sind die Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen Uranus und Neptun?
Uranus und Neptun sind sich ähnlich in Gewicht und Farbe. Uranus ist dicker, aber Neptun ist etwas schwerer und dichter. Neptun strahlt doppelt so viel Energie ab, wie er von der Sonne erhält.
Was wurde über Tritons Umlaufbahn herausgefunden?
Sie bewegt sich rückläufig um Neptun. Triton ist der einzige größere Mond im Sonnensystem, der "verkehrt herum" läuft.
Was sind Nereid und die Kleinstmonde von Neptun?
Nereid ist ein kleinerer, äußerer Mond von Neptun. Voyager 2 fotografierte auch sechs weitere Kleinstmonde, unförmige Eisklumpen.
Was ist ungewöhnlich am Raum zwischen N1 und Nereid?
Es ist ein mondarmer Raum, in dem sich außer Triton kein einziger Mond befindet, bis Nereid auf seiner einsamen Bahn "eiert".
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- Liane Wehder (Author), 2000, Der Planet Neptun, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/101867
