PLANETEN Wanderer im All : Satelliten fotografieren und erforschen neue Welten im Sonnensystem

405 Pages·1993·26.557 MB·German

by  Professor Kenneth R. Lang, Professor Charles A. Whitney (auth.)

LANG· WHITNEY
Planeten - Wanderer im All
PlANETEN
KennethR.Lang
Charles A.Whitney
Wanderer im All
Satelliten
fotografieren und erforschen
neue Welten
im Sonnensystem
Dbersetzt von Thomas Biihrke
Geleitwort
von Jakob Staude
Mit 291 Abbildungen davon 77 in Farbe
Springer-Verlag
Berlin Heidelberg New York
London Paris Tokyo
Hong Kong Barcelona
Budapest
Professor Kenneth R. Lang Professor Charles A.Whitney
Department of Physics Harvard-Smithsonian Center
and Astronomy for Astrophysics
Tufts University 60 Garden Street
Medford, MA 02155, USA Cambridge, MA 02138, USA
Ubersetzer
Dr. Thomas Biihrke
Christian-Bitter-StraRe 2/1
D-69126 Heidelberg
Titel der amerikanischen Originalausgabe:
Wanderers in Space: Exploration and Discovery in the Solar System
© Cambridge University Press 1991
ISBN-13: 978-3-642-49077-4 e-ISBN-13: 978-3-642-93526-8
DOl: 10.1007/978-3 -642-93 526-8
Sonderauflage fur Weltbild Verlag GmbH, Augsburg
Dieses Werk ist urheberrechtlich geschiitzt. Die dadurch begriindeten Rechte, insbesondere
die der Dbersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und
Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfilmung oder der Vervielfaltigung auf anderen We
gen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser
Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfaltigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes
ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestimmungen des Urheberrechts
gesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden
Fassung zulassig. Sie ist grundsatzlich vergiitungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen
den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes.
© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1993
Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in
diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daB
solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu
betrachten waren und daher von jedermann benutzt werden diirften.
Herstellung und Innengestaltung: C.-D. Bachem, Heidelberg
Reproduktionen der Abbildungen: Gustav Dreher GmbH, Stuttgart
Gesamtherstellung: Appl, Wemding
55/3120 - Gedruckt auf saurefreiem Papier
Geleitwort
Der Dampf und Rauch zahlloser Raketenstarts hat sich verfliichtigt,
die sensationellen Raumfahrtmissionen der letzten beiden J ahrzehnte,
die zu den Planeten unseres Sonnensystems fiihrten, riicken immer
mehr aus den Schlagzeilen unserer Zeitungsblatter heraus. Was bleibt
zuriick, wie hat sich das Weltbild des Menschen verandert?
Aus den strahlenden Lichtpunkten, die den starren Sternhimmel
durchwandernd die Nacht mit gottlichem Leben erfiillten, sind irdi
sche Landschaften geworden. Nicht wirklich irdisch, denn wir konnen
nicht auf eigenen FiiRen darin staunend einhergehen. Aber wenn wir
mit den Bildern Vorlieb nehmen, die uns jene Raumsonden beschafft
haben, und wenn wir uns etwas von dem Wissen aneignen, das
die Forscher seit Galileis erstem Blick durch sein Fernrohr von den
Planeten und anderen Korpern des Sonnensystems gesammelt ha
ben, dann konnen wir jene Welten schon fast so intensiv wie unsere
eigene erleben.
So aus der Nahe betrachtet, erweisen sich diese Welten als irdisch
insofern, als auch dort die Natur von Wind und Wetter gepragt ist. Der
Zahn der Zeit, dessen Wirken wir hier unten an unseren Landschaften
zu erkennen gewohnt sind, hat auch auf dem Mond, auf Venus und
Mars die Landschaft gestaltet. Und wie bei uns die Geologen aus den
Phanomenen und Formen der Oberflache auf die innere Struktur der
Erde und auf die Geschichte ihrer Geburt und Entwicklung schlieRen,
so gibt es heute auch eine Geologie der Planeten und ihrer Monde.
Die Welt unserer Erfahrung hat sich erweitert - auf etwas kiinstliche
Weise zwar, mit Hilfe von kaum vorstellbarer technischer Leistung.
Aber doch haben wir, und dieses Buch zeigt das in aller Deutlichkeit,
einen neuen, umfassenden, schon fast sinnlichen Einblick gewonnen
in die Einheit der Natur.
Jakob Staude
Fur Marcella undJane
Vorwort zur deutschen Dbersetzung
Als die erste englische Ausgabe dieses Buches mit dem Titel Wanderers
in Space in Druck ging, hatte Voyager 2 gerade Neptun erreicht und
die Magellan-Sonde noch nicht mit der Kartierung der Venusober
fliiche begonnen. Wir haben deswegen die Ergebnisse dieser wichtigen
Beobachtungen in eine zweite Auflage aufgenommen, die dieser tJber
setzung zugrunde liegt.
Magellans Radar vermochte die dichte Wolkendecke der Venus zu
durchdringen und entdeckte eine einzigartige Landschaft mit unge
wohnlichen Einschlagskratern, Oberfliichenformationen, die durch
aufquellende Magma aus sogenannten Hot Spots entstanden sind,
und eine vulkanische Aktivitiit, die mit derjenigen auf der Erde nicht
vergleichbar ist. Die Boden der Meteoritenkrater sind mit erstarrter
Lava angefiillt und von unregelmiigig verteiltem Auswurfmaterial
umgeben, das sich beim Einschlag wie eine Fliissigkeit verhalten haben
muK Kleine Krater bilden hiiufig kompakte Haufen. Auf der Venus
gibt es keine Anzeichen fUr zusammenprallende Kontinentalplatten
oder mittelozeanische Riicken wie auf der Erde. Vielmehr haben verti
kale Magmastrome im Zusammenhang mit Hot Spots die Venusober
fliiche aufgewolbt, zerbrochen, gestaucht und gedehnt. Die gesamte
Oberfliiche des Planeten wurde einst von riesigen Lavastromen einge
ebnet und ist heute mit zehntausenden von Vulkanen iibersiit. Minde
stens einer von ihnen ist derzeit noch aktiv. Dariiber hinaus fanden die
Planetologen einzigartige vulkanische Gebilde, die sie Spinnweben,
Coronae und Pfannkuchen-Kuppeln nannten.
Voyager 2 vermittelte uns erstmals ein detailliertes Bild der iiuge
ren Planeten. Neptuns Atmosphiire erwies sich als iiberraschend aktiv,
obwohl dieser Planet von der Sonne kaum noch erwiirmt wird. Die
Kameras an Bord der Sonde offenbarten einen riesigen Wirbelsturm,
der dem Grogen Roten Fleck Jupiters sehr iihnlich ist, und heftige
Winde umkreisen den Planeten mit hohen Geschwindigkeiten. Sie
werden vermutlich durch die innere Wiirme des Planeten angetrieben.
Die Rotationsachse des Uranus liegt auf der Seite. Einige Planetologen
vermuten die Ursache hierfiir in einem streifenden Zusammenstog mit
einem grogeren Korper. Die Magnetfeldachsen von Uranus und Nep
tun sind gegen deren Rotationsachsen geneigt und aus den Planeten
zentren herausgeriickt. Beide Planeten sind von dunklen, diinnen Rin-
x
Vorwort zur deutschen Dbersetzung
gen umgeben, zwischen denen groBe Leerraume klaffen. Ein kleiner
Mond halt wahrscheinlich den auBersten Neptunring zusammen und
erzeugt Verdichtungen in ihm. Der Neptunmond Triton zeigte sich als
eine faszinierende Welt. Er ist von einer dunnen, stickstoffreichen
Atmosphare umgeben, und einst explodierten auf seiner Oberflache
Eisvulkane. Voyager 2 fand daruber hinaus Fontanen, die an irdische
Geysire erinnern. Heute ist Triton der kiilteste bekannte Ort im Plane
tensystem. Fruher einmal bewegte sich Triton jedoch moglicherweise
auf einer eigenen, heliozentrischen Umlaufbahn und wurde spater von
Neptun eingefangen. Die dabei auftretenden Gezeitenkrafte erwarm
ten das Innere des Mondes. Pluto ist eine frostige Gesteinswelt mit ei
ner dunnen Atmosphare. Er wird von einem Mond umkreist, der im
Vergleich zu Pluto viel zu groB ist. Pluto und Triton sind sich sehr ahn
lich, und moglicherweise gibt es tausende solcher kleiner Eiswelten in
den auBersten, dunklen Bereichen des Sonnensystems.
Medford, April 1993 Kenneth R. Lang
Charles A. Whitney
Vorwort
Waren friiher die Planeten nur Lichtpunkte am Himmel, so kennen wir
heute ihr wah res Aussehen. Zunachst mit groRen Teleskopen und
jiingst auch mit Raumsonden entdeckten wir diese faszinierenden
Welten, von denen keine der anderen gleicht. AIle Planeten, bis auf
Pluto, konnten wir aus nachster Nahe beobachten: Menschen waren
auf dem Mond, und unbemannte Raumschiffe landeten auf Mars und
Venus. In diesem Buch schildern wir die Ergebnisse dieser fesselnden
Entdeckungsreisen der vergangenen zwei Jahrzehnte. Zahlreiche, mit
Planetensonden gewonnene Fotos vermitteln uns einen Eindruck von
der Vielfalt dieser Welten, und Diagramme verdeutlichen physikali
sche Zusammenhiinge. Zusatzlich haben wir Gemalde mit aufgenom
men, die bestimmte Phanomene bildhaft veranschaulichen sollen.
Unsere Reise durch das Sonnensystem beginnt auf dem Mond,
dem Sprung brett zu den Planeten. Seine zerfurchte Oberflache liegt
unter einem Himmel, der auch am Tage tiefschwarz ist. Es gibt keine
Gerausche, kein Wetter, kein Wasser und kein Leben. Sehr wahr
scheinlich war dies auch in der Vergangenheit der Fall. Obwohl wir bis
heute nicht einmal sicher wissen, wie der Mond entstanden ist, gibt er
uns wichtige Hinweise auf die Entwicklung der Erde.
Wir setzen unsere Reise fort zu Merkur. Er ahnelt auRerlich dem
Mond und im Innern der Erde. Raumsonden erkundeten unter der
wolkenverhangenen Atmosphare unseren Nachbarplaneten Venus,
auf des sen Oberflache es so heiR ist, daR Blei schmelzen wiirde. Mogli
cherweise gab es friiher Ozeane, die jedoch langst verdampft sind.
1m Gegensatz zu allen anderen Planeten existiert auf der Erde Le
ben. Wir bewohnen den einzigen Planeten im Sonnensystem, der genii
gend fliissiges Wasser und atmospharischen Sauerstoff besitzt. Die
Kontinente gleiten iiber den Globus wie Inseln, stoRen zusammen und
verschmelzen miteinander. Der Meeresboden wird hingegen standig
aus dem Innern neu gebildet. Eine diinne Lufthiille schiitzt die Lebe
wesen, die ihrerseits standig diesen Schild veriindern. Weiter drauRen
ist die Erde von einer Magnethiille umgeben, die zeitweilig wie eine
kosmische Neonrohre aufleuchtet.
Roboter entdeckten exotische und unerwartete Einzelheiten auf
Mars; riesige Vulkane, tiefe Spalten und breite Rinnen, die darauf hin
deuten, daR einst Wasser auf dem roten Planeten floK
XII Vorwort
Dann durchqueren wir den Asteroidengiirtel, und gehen dabei
auch auf die Hypothese ein, dag die Dinosaurier moglicherweise aus
star ben, als die Erde mit einem Asteroiden zusammenstieK Die beiden
Voyager-Sonden haben unser Wissen iiber Jupiter, Saturn, Uranus
und Neptun ganz wesendich erweitert. Sie entdeckten riesige Wirbel
stiirme, fliissigen Wasserstoff und den Heliumregen im Innern Sa
turns. Diese vier Planeten sind aIle von Ringen umgeben, die sich je
doch sehr voneinander unterscheiden. 10, einer der Jupitermonde, ist
vulkanisch aktiv und erneuert dadurch stan dig seine Oberflache. Der
Saturnmond Titan besitzt eine stickstoffreiche Atmosphare. Uranus'
Rotationsachse liegt auf der Seite, und auch seine Magnetfeldachse ist
merkwiirdig geneigt. Seine Monde zeigen komplizierte Oberflachen
formationen. Neptuns innere Warme treibt vermudich das Wetter auf
diesem blauen Gasplaneten an. Auf seinem Mond Triton explodieren
eventuell noch he ute Eisvulkane. Pluto ist eine kleine Welt aus Eis und
Stein mit einem ungewohnlich grog en Mond.
Dann setzen wir unsere Reise zu den Kometen fort. Wir diskutie
ren die Aufnahmen der Giotto-Sonde vom dunklen Kern des Halley
schen Kometen und spekulieren iiber die unsichtbare Kometenwolke,
die sich bis auf den halben Weg zum nachsten Stern ausdehnt. Astero
iden und Kometen sind Dberreste des friihen Sonnensystems und ge
ben uns wichtige Hinweise auf des sen Entstehung. Dies ist das Thema
unseres letzten Kapitels, in dem wir uns schliemich auch mit der Frage
nach anderen Planetensystemen befassen.
Wir sind zahlreichen Fachleuten zu Dank verpflichtet, die einzelne
Kapitel gelesen haben und wertvolle Anregungen gaben. Hierzu
zahlen: Jayne Aubele, Alan P. Boss, John C. Brandt, Joseph A. Burns,
Alastair G. W. Cameron, Clark R. Chapman, Lawrence Colin, Barney
J. Conrad, Armand H. Delsemme, Stanley F. Dermott, Larry W. Espo
sito, Owen Gingerich, Lawrence Grossman, Robert M. Haberle,
Norman H.Horowitz, William Hubbard, D.M. Hunten, Torrence
V.Johnson, Stephen M.Larson, Myron Lecar, Conway Leovy, John
S. Lewis, Brian Marsden, Ursula Marvin, David Morrison, Gordon
H. Pettengill, Gerald Schubert, Zedenek Sekanina, Conway W. Snyder,
Larry Taylor, Stuart Ross Taylor, Joseph Veverka und Fred Whipple.
Zu dem Titel dieses Buches regte uns Peter Sturrock bei einigen
Drinks in einem chinesischen Restaurant an.
Medford, 1991 Kenneth R. Lang
Charles A.Whitney
Inhaltsverzeichnis
KAPITEL I Welten in Bewegung
Astronomie, die iilteste und jiingste Wissenschaft 1
Sonnentanz ......... . 3
Die Bewegung des Mondes . . 8
Die Bewegungen der Planeten 16
Die Harmonie der Welten .. 21
Die Bestimmung der Sonnenentfernung 25
Newtons Apfel und die universelle Gravitation 26
Eine neue Gravitationstheorie ......... . 28
KAPITEL 2 Der Mond: Sprung brett zu den Planeten
Die Mondoberfliiche .. 33
Der Mond aus der Niihe 45
Das Innere des Mondes . 58
Die Gezeiten, Vergangenheit und Zukunft des Mondes 64
Die unsichere Herkunft des Mondes ......... . 70
KAPITEL 3 Merkur: eine zerfurchte Welt
Eine kleine Welt im Glanz des Sonnenlichts 79
Merkurs diinne Atmosphiire . . 81
Die verzogerte Rotation .... 83
Eine mondiihnliche Oberfliiche 86
Ein erdiihnliches Inneres . . . . 89
Das seltsame Magnetfeld des Merkur 90
KAPITEL 4 Venus: der verhiillte Planet
Die Gottin der Liebe .. . 95
Die Atmosphiire .... . 99
Die Temperatur der Venus 104
Unter den Wolken 107