30 Tage kostenlos testen:
Mehr Spaß am Lernen.

Überzeugen Sie sich von der Qualität unserer Inhalte.

Erde und Mond 14:01 min

Textversion des Videos

Transkript Erde und Mond

Herzlich willkommen zu diesem Video! Der Film heißt: Erde und Mond. Du kennst die Gravitation, die Keplerschen Gesetze und die Grundlagen der Mechanik. Nachher kennst du Wissenswertes über die Erde und ihren Mond. Unter anderem: Größenverhältnisse, Entstehung, Magnetfeld, Umlaufbahnen, Atmosphäre, Zusammensetzung und Oberfläche. Kommen wir zur Zuordnung: Sowohl Erde als auch Mond sind Bestandteile unseres Sonnensystems. Die Erde ist ein Planet. Ihr Mond wird zur Unterscheidung von anderen Monden auch als Erdmond bezeichnet. Zum Sonnensystem sagt man auch Planetensystem. Die Erde ist einer von acht Planeten unseres Sonnensystems. Der Erdmond ist ihr Trabant, Begleiter. In unserem Sonnensystem gibt es mehr als 100 Monde. Ein weiterer Planet unseres Sonnensystems ist der Mars. Ein weiteres Beispiel für einen Mond unseres Planetensystems ist Ganymed, ein Jupitermond. Betrachten wir die Größenverhältnisse: Die Größenverhältnisse werden von mir an maßstabgetreuen, farbigen Kreisen demonstriert: die Erde, der Mars, der Mond Ganymed, der Erdmond. Phobos, der Marsmond, ist im Vergleich dazu nur dieses kleine schwarze Pünktchen. In der Nahaufnahme sehen wir, dass er recht unförmig ist. Wir stellen fest: Diese vier Himmelskörper sind in guter Näherung sphärisch, das heißt kugelförmig. Der sehr kleine Marsmond Phobos ist nicht sphärisch. Betrachten wir den jeweiligen Radius. Bei der Erde 6370 Kilometer. Der Radius des Mondes beträgt 1738 Kilometer. Ein Erdradius ist etwa 3,66 Mondradien. Die Masse der Erde beträgt 5,97 * 1024 Kilogramm. Die Mondmasse ist geringer: 7,35 * 1022 Kilogramm. Die Masse der Erde entspricht etwa 81 Mondmassen. Die Dichte der Erde ist mit 5,515 Gramm pro Kubikzentimeter ziemlich hoch. Die Dichte des Mondes ist geringer: 3,341 Gramm pro Kubikzentimeter. Die unterschiedlichen Dichten sind ein Indiz für unterschiedliche Herkunft. Aus den bisherigen Daten ergibt sich der Unterschied in der Fallbeschleunigung. Erde: 9,81 Meter pro Quadratsekunde. Mond nur 1,62 Meter pro Quadratsekunde. Das bedeutet: Die Fallbeschleunigungen von Erde und Mond sind im Verhältnis von etwa sechs zu eins. Kommen wir zur Entstehung: Die Erde entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Sie bildete sich aus Verdichtungen des Sonnennebels. Und nun wird es spannend: Wir kommen zur Entstehung des Mondes. Es war vor etwa 4,5 Milliarden Jahren. Ein Himmelskörper von der Größe des Mars raste unaufhaltsam auf die Erde zu. Beim Zusammenprall mit der Erde wurde eine riesige Masse herausgerissen und so entstand der Mond. Beim Zusammenprall beider Himmelskörper wurde eine riesige Gravitationsenergie frei. Auf dem Mond entstand ein Magmaozean, dessen Abkühlung und Erstarrung dauerten einige hundert Millionen Jahre. Kommen wir nun zum Magnetfeld. Wir können uns merken: Die Erde hat ein Magnetfeld, der Mond nicht. Das Magnetfeld der Erde sieht vereinfacht so aus. Daraus kann man einen Schluss auf das Erdinnere ableiten. Ist die Erde im Innern flüssig? Das ist sie. Der Mond aber nicht. Kommen wir nun zu den Umlaufbahnen. Die Erde umkreist die Sonne auf einer elliptischen Bahn. In einem der beiden Brennpunkte ist die Sonne. Der größte Abstand der Erde vom Zentrum der Ellipse heißt große Halbachse. Er beträgt 149,6 Millionen Kilometer. Da sich die Umlaufbahn der Erde von einem Kreis nur wenig unterscheidet, sagt man dazu auch häufig: Abstand Sonne-Erde. Diese Entfernung nennt man auch: eine astronomische Einheit. Die Abkürzung ist das Einheitszeichen: eine AE. Am nächsten befindet sich die Erde von der Sonne bei 0,983 astronomischen Einheiten. Am entferntesten ist sie bei 1,017 astronomischen Einheiten. Das sind entsprechend der kleinste beziehungsweise größte Abstand der Erde zur Sonne. Der Unterschied macht etwa drei Prozent aus. Die Erde wird vom Mond ebenfalls auf einer elliptischen Bahn umrundet. Die große Halbachse der Ellipse beträgt 384000 Kilometer. Der kleinste Abstand Erde-Mond beträgt 363000 Kilometer. Der größte Abstand liegt bei 405000 Kilometer. Funksignale vom Mond kommen nach etwa einer Sekunde auf der Erde an. Die Umlaufzeiten. Die Umlaufzeiten T betragen: Bei der Erde um die Sonne 365,256 Tage. Der Mond umkreist die Erde in 27,3 Tagen. Daraus ergeben sich für V, die Orbitalgeschwindigkeit, folgende Werte: Erde, 29,78 Kilometer pro Sekunde. Mond, 1,023 Kilometer pro Sekunde. Diese Werte sind Mittelwerte. Rotation und Libration. Interessant sind hier die Werte für die Umdrehung von Mond und Erde. Eine Erdumdrehung dauert 23 Stunden, 56 Minuten und 4,1 Sekunden. Die Mondumdrehung dauert 27,3 Tage. Das ist gerade seine Umlaufzeit um die Erde. Daher sieht man von der Erde nur die Vorderseite des Mondes. Die Eigendrehung des Mondes bezeichnet man als Rotation. Eine weitere Mondbewegung ist die sogenannte Libration. Das ist eine Taumelbewegung. Die Ursache dafür ist die Ellipsenbahn des Mondes. Die Bewegung ist nicht eigentlich physisch, sondern fast ausschließlich optisch. Atmosphäre und Exosphäre. Die Erde verfügt über eine Atmosphäre. Beim Mond hingegen spricht man von „Exosphäre‟. Das hat mit dem unterschiedlichen Gasdruck auf Erde und Mond zu tun. Auf der Erde beträgt er etwas mehr als 100000 Pascal. Auf dem Mond sind es lediglich 3 * 10-12 Pascal. Die Erdoberfläche besteht hauptsächlich aus Stickstoff und Sauerstoff. Der Argonanteil liegt bei 0,9 Prozent. Kohlenstoffdioxid macht 0,04 Prozent aus. Anders die Exosphäre des Mondes. Helium und Neon sind jeweils zu einem Viertel vertreten. Der Wasserstoffanteil beträgt 23 Prozent, der von Argon 20 Prozent. Kommen wir zur Zusammensetzung. Betrachten wir zunächst den Aufbau der Erde. Man erkennt die Dreiteilung in Erdkern, Erdmantel und Erdkruste. Die gesamte Erde besteht zu etwa einem Drittel aus Eisen. An zweiter Stelle ist der Sauerstoff mit 30 Prozent. Auf Platz drei liegt Silicium mit 15 Prozent. Dann folgen Magnesium, Schwefel, Nickel, Calcium und Aluminium. Zusammen macht das fast 99 Prozent der Bestandteile der Erde aus. Kommen wir zum Aufbau des Mondes. Die äußere Schicht von 70 bis 150 Kilometer nennt man Kruste. Der Mantel hat eine Stärke von etwa 1200 bis 1600 Kilometer. Der Durchmesser des inneren Kerns beträgt 100 bis 400 Kilometer. Die Oberfläche des Mondes ist mit einer einige Meter starken Schicht von Regolith bedeckt. Dieser sogenannte Mondstaub ist hauptsächlich eine Sandschicht. Woraus besteht Regolith? Hauptsächlich aus Quarz und Korund. Weitere wichtige Bestandteile sind die Oxyde des Calciums, des zweiwertigen Eisens, des Titans und des Natriums. Das graue Regolith ist somit ein Mineralgemisch. Kommen wir nun zur Oberfläche. Die Oberfläche der Erde ist euch gut bekannt. Die Oberfläche des Mondes ist etwas größer als die Flächen von Afrika und der arabischen Halbinsel zusammengenommen. Die Mondoberfläche besteht aus vier unterschiedlichen Strukturen, die Terrae, die Hochländer. Außerdem die Maria, die Meere, die Krater und die Rillen. Die Höhenunterschiede auf Mond und Erde sind ähnlich. 18 Kilometer beim Mond und 20 Kilometer bei der Erde. Die Temperatur. Und hier interessiert uns die Oberfläche. Auf dem Mond findet man Werte von minus 160 bis plus 130 Grad Celsius. Auf der Erde ist der Bereich geringer, von minus 88 Grad Celsius bis plus 58 Grad Celsius. Entsprechend unterscheiden sich die Mittelwerte: Minus 55 Grad Celsius und plus 15 Grad Celsius. Auf dem Mond konnte kein Leben gefunden werden. Aber es waren Menschen auf dem Mond. Der erste Mensch auf dem Mond war der amerikanische Astronaut Neil Armstrong. Den Mondboden betrat er am 21. Juli 1969. Vor 1969 bis 1972 waren zwölf Menschen auf dem Mond, ausschließlich Amerikaner. Sie erreichten ihn mit Apollo elf, zwölf, 14, 15, 16 und 17. Das war ein weiterer Film von André Otto. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!

Erde und Mond Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erde und Mond kannst du es wiederholen und üben.

  • Fasse dein Wissen über die Zuordnung von Erde und Erdmond in unserem Sonnensystem zusammen.

    Tipps

    Worum kreist ein Planet in unserem Sonnensystem, worum ein Mond?

    Welche Himmelskörper kann man in der oberen Abbildung erkennen, welche nicht?

    Lösung

    In unserem Sonnensystem umkreisen insgesamt acht Planeten die Sonne. Die inneren, kleineren Gesteinsplaneten sind Merkur, Venus, Erde und Mars. Die äußeren, größeren Gasplaneten sind Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

    Diese Planeten werden teilweise von Monden, auch Trabanten genannt, begleitet. Die Erde wird vom Erdmond umkreist, der Planet Mars von den Monden Phobos und Deimos. Insgesamt gibt es über einhundert Monde in unserem Sonnensystem. Ganymed ist einer von den über sechzig Monden, die den Jupiter umkreisen!

    Alle Planeten unseres Sonnensystems und ein Teil der Monde sind sphärisch, das heißt, sie besitzen eine kugelähnliche Gestalt. Der Marsmond Phobos und andere Monde sind hingegen sehr unregelmäßig geformt und daher nicht sphärisch.

  • Gib an, wie die Erde und der Erdmond entstanden sind.

    Tipps

    Wann entstanden Erde und Mond?

    Welcher der beiden Himmelskörper entstand durch Verdichtung des Sonnennebels und welcher durch Kollision?

    Womit kollidierte der marsähnliche Himmelskörper und welcher weitere Himmelskörper entstand dabei?

    Lösung

    Die Erde entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Sie bildete sich wie die anderen Planeten des Sonnensystems aus dem Sonnennebel. Ein Teil des gasförmigen Sonnennebels verdichtete sich zur Erde.

    Zum Zeitpunkt der Entstehung des Mondes, vor 4,5 Milliarden Jahren, sah die Erde noch so aus wie in der Abbildung gezeigt. In diesem Zeitfenster kollidierte ein Himmelkörper von der Größe des Planeten Mars mit der Erde. Durch die Wucht des Zusammenpralls löste sich ein Teil der Materie aus der Erde und bildete den Mond.

    Durch die Gravitationsenergie, die beim Zusammenprall des marsähnlichen Planeten mit der Erde frei wurde, bildete sich auf dem Mond ein Magmaozean. Zum Abkühlen und Erstarren benötigte der Ozean mehrere hundert Millionen Jahre.

  • Vergleiche wichtige Daten von Erde und Erdmond miteinander.

    Tipps

    Beachte die Größenverhältnisse von Erde und Mond.

    Für das Verhältnis wird der jeweilige Zahlenwert von der Erde durch den Zahlenwert für den Erdmond geteilt.

    Lösung

    Die Erde ist größer und schwerer als der Mond. Sie ist etwa viermal so groß und achtzig mal so schwer.
    Darüber hinaus besitzt die Erde die größere mittlere Dichte und auch die größere Fallbeschleunigung auf der Oberfläche. Die Dichte der Erde ist etwa 70% höher als die Monddichte und die Fallbeschleunigung etwa sechsmal höher.
    Eine Beispielrechnung für die Bestimmung des Verhältnisses zwischen Erde und Mond ist nebenstehend am Beispiel der Dichten gezeigt.

  • Korrigiere die Aussagen von Hannes in seinem Astronomietest.

    Tipps

    Welche Temperaturangaben erscheinen dir sinnvoll?

    Ist der prinzipielle Aufbau bei Erde und Mond gleich?

    Woraus besteht unsere lebensfreundliche Atmosphäre? Die Exosphäre des Mondes besteht aus Gasen, hauptsächlich Edelgasen.

    Das Innere der Erde ist metallisch und erzeugt hauptsächlich das Erdmagnetfeld. Darüber hinaus besteht die Erde aus Gestein. Mondstaub ist ein Gemisch vieler Mineralien.

    Lösung

    Auf der Erdoberfläche herrschen Temperaturen von - 88°C bis + 58°C. Auf dem Mond liegen die Temperaturen zwischen - 160°C und +130°C. Die Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche beträgt + 15°C, auf dem Mond lediglich - 55°C.

    Erde und Mond bestehen beide aus einer äußeren Schicht, der Kruste. Darunter liegt der Mantel. Im Innern befindet sich der Kern. Im Innern befindet sich der Kern. Dieser ist bei der Erde flüssig und im inneren Teil fest und beim Mond nur fest. Auf einen flüssigen Teil des Erdkern kann man schließen, weil die Erde ein Magnetfeld besitzt, der Mond hingegen nicht.

    Die Atmosphäre der Erde besteht größtenteils aus Stickstoff. Außerdem enthält sie viel Sauerstoff. Darüber hinaus enthält sie Argon und Kohlenstoffdioxid. Die Exosphäre des Mondes besteht aus Helium, Neon, Wasserstoff und Argon. Die Atmosphäre der Erde weist Drücke von über 100 000 Pascal auf. Häufigstes Element der Atmosphäre ist Stickstoff mit 78%. Es folgt Sauerstoff mit 21%. Der Argonanteil beträgt 0,9%, der Kohlenstoffdioxidanteil nur 0,04%. Die Exosphäre des Mondes hingegen besitzt einen Druck im Pikometerbereich. Helium und Neon sind zu jeweils 25% in der Exosphäre vertreten, Wasserstoff zu 23% und Argon zu 20%.

    In der Erde sind Eisen, Sauerstoff, Silicium und Magnesium am häufigsten vertreten. Im Mondstaub (Regolith) befinden sich hauptsächlich Quarz und Korund. Regolith ist somit ein Mineralgemisch. Es bedeckt die Kruste des Mondes in einer mehrere Meter dicken Schicht.

  • Beschreibe die Eigenschaften der Umlaufbahnen von Erde und Erdmond.

    Tipps

    Wie lange benötigt die Erde, um die Sonne zu umkreisen, wie lange der Mond, um die Erde zu umkreisen?

    Welcher der beiden Himmelskörper bewegt sich schneller auf seiner Umlaufbahn?

    Welche Dimensionen haben die beiden Umlaufbahnen im Vergleich zueinander?

    Lösung

    Die Erde besitzt auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne eine Umlaufdauer von einem Jahr. Sie rotiert innerhalb eines Tages einmal um ihre eigene Achse, dadurch entstehen Tag und Nacht.

    Der Mond benötigt für seinen Umlauf um die Erde einen knappen Monat, dadurch entstehen die Mondphasen. Da seine Rotationsgeschwindigkeit genauso groß ist wie die Umlaufdauer, sieht man von ihm immer dieselbe Seite. Was verbirgt sich wohl auf der Hinterseite des Mondes?

    Im Vergleich zeigt sich: Die Erde bewegt sie sich mit einer 30 Mal so hohen Orbitalgeschwindigkeit wie der Mond auf ihrer Bahn. Die große Halbachse der Erde ist außerdem etwa 400 Mal länger als die des Mondes.

  • Entscheide, welche Aussagen über die Umlaufbahnen von Erde und Erdmond gelten.

    Tipps

    Die Signalgeschwindigkeit im Vakuum beträgt rund $300~000\frac {km} {s}$.

    Lösung

    Erde und Mond bewegen sich beide nach den Kepler'schen Gesetzen. Die Erde bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht (siehe Abbildung). Der Mond bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, in deren einem Brennpunkt die Erde steht.

    Für die Erde gelten dabei folgende Daten:

    Umlaufdauer $T=365,256~d$, mittlere Orbitalgeschwindigkeit $v=29,78\frac {km} {s}$, große Halbachse $a=149,6\cdot 10^6~km$, Rotationsdauer $t_R=23~h~56~min~4~s$.

    Und für den Mond:

    Umlaufdauer $T=27,3~d$, mittlere Orbitalgeschwindigkeit $v=1,023\frac {km} {s}$, große Halbachse $a=384\cdot 10^3~km$, Rotationsdauer $t_R=27,3~d$.

    Umlaufdauer und mittlere Orbitalgeschwindigkeit sind bei der Erde größer als beim Mond. Die Rotationsdauer ist jedoch beim Mond größer.

    Die Umlaufdauer ist somit bei der Erde um den Faktor $\frac {365,256~d} {27,3~d}=13$ höher als beim Mond.

    Für die Strecke zwischen Sonne und Erde benötigt ein Signal mit Lichtgeschwindigkeit in etwa $\frac {149\cdot 10^6~km} {300~000\frac {km} {s}}=500~s$.

    Rotationsdauer und Umlaufdauer des Mondes sind identisch, deshalb sehen wird ihn immer nur von einer Seite.