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Planeten und ihre Trabanten – jupiterähnliche Planeten 13:25 min

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Transkript Planeten und ihre Trabanten – jupiterähnliche Planeten

Hallo und ganz herzlich willkommen. In diesem Video geht es um "Jupiterähnliche Planeten". Du kennst die Gravitation, die Keplerschen Gesetze und die Planeten und ihre Bewegung. Nachher kannst Du erläutern: Jupiterähnliche Planeten und ihre Eigenschaften. Saturnringe und den Großen Roten Fleck. Jupitermonde und den Saturnmond Titan. Zunächst eine Wiederholung. Reihenfolge der Planeten: Es ist wichtig sich zu merken, wie die Planeten mit zunehmendem Abstand von der Sonne angeordnet sind. Es gibt einen Merksatz, der mit dem Nachthimmel zu tun hat. Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel. Die Anfangsbuchstaben der Wörter dieses Satzes sind gleichzeitig Anfangsbuchstaben der Planeten mit zunehmendem Abstand von der Sonne. M Merkur, V Venus, e Erde, m Mars, j Jupiter, S Saturn, u Uranus und N Neptun. Kommen wir zum Hauptthema: Jupiterähnliche Planeten. Also die Planeten unseres Sonnensystems Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Das sind die Planeten unseres Sonnensystems. Die ersten vier nennt man erdähnlich. Wir besprechen sie heute nicht. Uns interessieren die letzten vier Planeten. Man nennt sie jupiterähnliche Planeten unseres Sonnensystems. Der Jupiter, der Saturn, der Uranus und der Neptun. Es handelt sich hier um große Planeten. Sie haben geringe mittlere Dichten. Im Wesentlichen bestehen sie aus Wasserstoff und Helium. Man nennt sie daher auch manchmal, nicht ganz korrekt, "Gasplaneten". Kommen wir nun zu den Eigenschaften dieser vier Planeten. Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun. Die vier Planeten haben folgende astronomische Symbole. Beginnen wir mit der Masse in 1024 kg. Wir haben Werte von fast 2000, fast 600, 87 und 102. Interessant ist der Massevergleich in Relation zur Erdmasse. 318 mal mehr für den Jupiter. Der Saturn hat eine 95 mal so große Masse. Bei Uranus und Neptun sind die Unterschiede geringer, mal 15 beziehungsweise mal 17. Der Radius. Wir wollen ihn relativ zur Erde betrachten. Der Radius fällt stetig von 11,2 zu 3,9. Alle vier Planeten sind erheblich größer als die Erde. Betrachten wir die mittlere Dichte in g/cm3. Die Werte sind klein und schwanken um eins. Im Fall des Saturns ist der Wert sogar geringer als eins. Das heißt geringer als der Wert für flüssiges Wasser. Die Fallbeschleunigung in m/s². Nur im Fall von Jupiter ist der Wert eindeutig größer als der für die Erde. Die Fallbeschleunigung für Saturn und Uranus ist sogar geringer als die Fallbeschleunigung für die Erde. Und beim Neptun ist sie nur etwas größer. Die mittlere Temperatur in Kelvin. Schon 165 K für den Jupiter sind kein Zuckerschlecken. Immerhin kälter als -100 °C. Und das wird immer kälter. Beim Neptun etwa -200 °C. Wahrscheinlich ist bei diesen Bedingungen kein Leben möglich. Die Hauptbestandteile der Atmosphäre: Wasserstoff und Helium bei Jupiter und Saturn. Bei Uranus und Neptun kommt noch Methan dazu. Anzahl der Monde, die mindestens 2013 bekannt waren: Nicht 2013 Monde sind bekannt, aufpassen. Bei Jupiter und Saturn entsprechend 62 und 68. Die Zahl bekannter Monde bei Uranus und Neptun ist geringer. Das Magnetfeld. Hier die Werte für magnetische Flussdichte B in Mikrotesla. 20 bei Jupiter, beim Saturn große 420, beim Uranus nur 23 und beim Neptun ein geringer Wert von 1,4. Die Magnetfelder auf dem Jupiter und dem Uranus sind mit dem Wert auf der Erde vergleichbar. Die Zusammensetzung der Planeten hat auch etwas mit ihrem Aufbau zu tun. Er ist ähnlich wie bei der Erde. Wir haben einen Kern, einen Mantel und eine äußere Schicht. Die Planeten bestehen im Kern aus Gestein und Eis. Jupiter und Saturn haben einen Mantel aus metallischem Wasserstoff. Bei Uranus und Neptun besteht er aus Wasser, Ammoniak und Methaneis. Die äußere Schicht besteht aus Wasserstoff. Bei Uranus und Neptun kommen noch Helium und Methangas hinzu. Und nun die Saturnringe. Beim Planeten Saturn konnte man schon vor langer Zeit eine interessante Beobachtung machen. Der Planet Saturn verfügt über ein ausgedehntes Ringsystem. Er hat über 100000 Ringe in verschiedenen Farben. Die einzelnen Ringe sind scharf voneinander abgegrenzt. Die Ringe kommen durch gravitative Wechselwirkung zustande. Durch die Wechselwirkung untereinander und zwischen den Ringen und Monden. Der äußerste Ring hat einen Durchmesser von 960000 km und eine Umlaufzeit von zwölf bis 14 Stunden. Die entsprechenden Werte des innersten Rings betragen 134000 km und sechs bis acht Stunden. Kommen wir nun zum Titan. Der Titan ist ein großer Saturnmond. Er ist der zweitgrößte Mond des Sonnensystems nach dem Jupitermond Ganymed. Um ihn zu erkunden, wurde die Cassini-Huygens-Mission gestartet. Dafür wurde eine Raumsonde konstruiert. Streng genommen bestand sie aus zwei Sonden. Der Sonde Cassini, benannt nach dem Astronomen, und der Sonde Huygens, benannt nach dem anderen Astronomen. Richtig ausgesprochen Huygens. 1997 wurden beide Sonden zur Erforschung von Saturn und Titan gestartet. 2004 traten sie in die Saturnbahn ein. 2005 trennte sich Huygens ab und landete auf Titan. 72 Minuten sendete die Sonde Signale zur Erde. Titan ist der einzige Mond unseres Sonnensystems mit Atmosphäre. Die Atmosphäre ist dicht und wolkenreich. Der Oberflächendruck beträgt 1,5 bar. Stickstoff hat mit 98,4% den größten Anteil an der Atmosphäre. Argon ist mit 1,6% beteiligt. In geringen Mengen findet man Methan, Ethan, Propan, Ethin, Blausäure, Helium, Kohlenstoffdioxid und Wasser. Elementaren Sauerstoff gibt es auf dem Titan nicht. Wir sagten schon, dass Titan groß ist. Sein Durchmesser beträgt 5150 km. Die Dichte ist mit 1,88 g/cm3 gering, vergleichbar mit den Dichten der jupiterähnlichen Planeten. Man spekuliert, dass es Leben auf dem Titan geben könnte. Und noch etwas Bemerkenswertes. Der Große Rote Fleck. Der Jupiter ist bemerkenswert, weil er viel größer als die Erde ist. Aber noch etwas ist bemerkenswert. Der Große Rote Fleck. Es handelt sich um einen Wirbelsturm, einen Antizyklon. Dieser Antizyklon ist schon mehrere hundert Jahre bekannt. Wirbelstürme auf der Erde hingegen verschwinden bereits nach einigen Wochen. Ein weiterer wichtiger Beitrag zur Weltraumforschung war die Galileo-Mission. Die Galileo-Mission hat eine historische Vorgeschichte. Galileo Galilei entdeckte vor etwa 300 Jahren vier Jupitermonde. Für ihre Erforschung wurde eine Raumsonde konstruiert. 1989 startete die NASA die Mission, um den Jupiter und seine Monde zu erforschen. Nach technischen Problemen während des Fluges war es endlich soweit. 1995 kam es zur Abtrennung der Tochtersonde vom Mutterschiff. Die Sonde begann mit der Forschungstätigkeit. Und schließlich die Jupitermonde. Heute, 2013, kennt man mehr als 60 Monde des Planeten Jupiter. Wir wollen nur über die vier Monde sprechen, die von Galileo vor etwa 300 Jahren entdeckt wurden. Durch die Entdeckung der vier Jupitermonde kam Galileo zu dem Schluss, dass nicht alle Himmelskörper die Erde umkreisen. Die Jupitermonde sind Io, Europa, Ganymed und Callisto. Der Mond Io ist vulkanisch aktiv. Die Gravitationskräfte von Sonne und Jupiter zerren an Io, so dass sein Inneres flüssig bleibt. Der Jupitermond Europa verfügt über riesige Wassermassen. Er wird von einem wahren Ozean bedeckt. Die Tiefe ist gewaltig: 100 km. An der Oberfläche ist eine mächtige Eiskruste von 10 bis 20 km. Der Jupitermond Ganymed ist der größte Mond des Sonnensystems. Er ist sogar größer als der Planet Merkur. Der vierte Jupitermond heißt Callisto. Er wurde benannt nach einer Nymphe aus der antiken Welt. Das war ein weiterer Film von André Otto. Ich wünsche Euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss.

3 Kommentare
  1. Das Video finde ich sehr informativ.Ich liebe Astronomie.

    Von Nihad U., vor etwa 3 Jahren
  2. Ich finde das Video sehr informativ und lehrreich. Schade, dass das Interesse daran so gering ist.
    André Otto

    Von André Otto, vor mehr als 4 Jahren
  3. WIR SCHREIBEN BALD EINE ARBEIT ÜBER PLANETEN. ICH GUCKE MIR DAS VIDEO MAL AN.
    VON NORA SEIBT

    Von Karoline Seibt, vor fast 5 Jahren

Planeten und ihre Trabanten – jupiterähnliche Planeten Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Planeten und ihre Trabanten – jupiterähnliche Planeten kannst du es wiederholen und üben.

  • Nenne die wesentlichen Eigenschaften jupiterähnlicher Planeten.

    Tipps

    Wo befinden sich die jupiterähnlichen Planeten in unserem Sonnensystem?

    Was sind ihre markantesten Merkmale?

    Lösung

    In unserem Sonnensystem gehören die vier äußeren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun zu den jupiterähnlichen Planeten. Im Gegensatz zu den vier inneren erdähnlichen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars sind sie deutlich größer. Das wird bereits an der maßstabsgerechten Abbildung deutlich.

    Die sogenannten Gasplaneten bestehen zum Großteil aus Wasserstoff und Helium. Sie besitzen daher nur eine geringe mittlere Dichte. Sie sind jedoch entgegen ihres Namens nicht vollständig gasförmig, sondern verfügen beispielsweise über einen festen Kern aus Eis und Gestein.

  • Gib an, welche der folgenden Missionen mit den jupiterähnlichen Planeten in Verbindung stehen.

    Tipps

    Nach welchen Wissenschaftlern sind die Missionen zu den jupiterähnlichen Planeten benannt worden?

    Lösung

    Die Galileo-Mission startete 1989. Sie hatte die Erforschung des Planeten Jupiter sowie der vier von Galileo Galilei entdeckten Jupitermonde Io, Europa, Ganymed und Callisto zum Ziel. Sieben Jahre lang lieferte die Galileo-Mission Daten über den Planeten Jupiter und seine Monde.

    Die Cassini-Huygens-Mission startete 1997. Sie hat die Erforschung des Planeten Saturn und seines Mondes Titan, des einzigen Mondes in unserem Sonnensystem mit einer Atmosphäre, zum Ziel. Die Sonde, die den Saturn umkreist, ist dabei immer noch aktiv. Benannt ist die Mission nach Giovanni G. Cassini, der Entdecker einiger Saturnmonde, sowie Christiaan Huygens, der unter anderem den Mond Titan entdeckte.

    Zahlreiche Sonden, die die Planeten darüber hinaus auf ihrem Weg passierten, lieferten zusätzliche Daten. Weitere Missionen zur Erforschung der jupiterähnlichen Planten sind angelaufen oder in Planung - es bleibt spannend.

  • Ordne die folgenden Begrifflichkeiten rund um die jupiterähnlichen Planeten ein.

    Tipps

    Hier werden verschiedene Himmelskörper und einzelne besondere Phänomene unseres Sonnensystems beschrieben.

    Lösung

    Die vier jupiterähnlichen Planeten sind Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Sie umkreisen zusammen mit den vier inneren Planeten die Sonne.

    Die jupiterähnlichen Planeten werden von insgesamt weit über 100 Monden umkreist. Im Vergleich dazu ist die Anzahl der Monde der inneren Planeten gering. Insgesamt gibt es dort lediglich drei Stück (neben dem Erdmond die Monde Phobos und Deimos beim Planeten Mars).

    Titan ist der größte Saturnmond und der zweitgrößte Mond unseres Sonnensystems. Er besitzt als einziger eine Atmosphäre. Diese ist sehr dicht und wolkenreich und besteht hauptsächlich aus Stickstoff. Dennoch ist es prinzipiell möglich, dass es Leben auf dem Saturnmond Titan geben könnte.

    Ganymed ist der größte Mond unseres Sonnensystems (er ist sogar größer als der Planet Merkur!) und umkreist zusammen mit Io, Europa und Callisto den Planeten Jupiter. Diese vier Monde wurden durch Galileo Galilei entdeckt. Insgesamt kenn man jetzt jedoch schon über 60 Jupitermonde. Europa ist ein Mond, dessen Oberfläche von einem tiefen Meer bedeckt wird, auf dem sich eine dicke Eiskruste befindet. Io hingegen ist vulkanisch sehr aktiv.

    Darüber hinaus gibt es noch zwei besonders auffällige Strukturen bei den jupiterähnlichen Planeten. Dies sind zum einen die Saturnringe und zum anderen der riesige Antizyklon, der Große Rote Fleck, auf der Jupiteroberfläche.

  • Beurteile die Lebensbedingungen auf dem Saturnmond Titan.

    Tipps

    Setze die gegebenen Werte in die Formel ein und achte auf die Einheiten.

    Lösung

    Auf der Titanoberfläche wirkt auf Lebensformen eine Fallbeschleunigung von rund $1,4\frac {m} {s^2}$ (siehe Rechnung). Dies entspricht etwa einem Siebtel der Fallbeschleunigung auf der Erdoberfläche.

    Mit der genaueren Erforschung des Saturn und seiner Monde waren bereits verschiedene Sonden betraut. Die Cassini-Huygens-Mission startete 1997. Benannt ist die Mission nach Giovanni G. Cassini, dem Entdecker einiger Saturnmonde, sowie Christiaan Huygens, der unter anderem den Mond Titan entdeckte. Zahlreiche Sonden, die die Planeten darüber hinaus auf ihrem Weg passierten, lieferten zusätzliche Daten. Weitere Missionen zur Erforschung der jupiterähnlichen Planten, darunter auch des Saturn und des Titan, sind angelaufen oder in Planung. Es bleibt spannend.

  • Vergleiche den Aufbau verschiedener jupiterähnlicher Planeten.

    Tipps

    Auf welcher Seite sind welche Planeten dargestellt? Ziehe ihre Namen in die beiden oberen Lücken. Beachte die Größenverhältnisse.

    Beide Typen besitzen denselben Grundaufbau.

    Der Kern ist jeweils dunkelgrau dargestellt, der Mantel grün und die äußere Schicht blau. Welchen Aggregatzustand besitzen diese Bestandteile jeweils?

    Lösung

    Alle jupiterähnlichen Planeten besitzen den gleichen Grundaufbau. In ihrem Inneren befindet sich ein Kern, darum liegt ein Mantel, dieser wiederum wird von einer äußeren Schicht umschlossen. Von der Beschaffenheit her sind diese Planeten jedoch gänzlich anders als die uns bekannte terrestrische Erde und es erfordert ein wenig Fantasie, sich die Bedingungen auf dem Gasriesen unseres Sonnensystems vorzustellen.

    Beginnen wir innen im Kern: Der Kern besteht bei allen jupiterähnlichen Planeten aus Eis und Gestein. Bewegt man sich Richtung Mantel, so verändert sich der Aggregatzustand der Materie von fest zu flüssig.

    Der Mantel unterscheidet sich in seiner Zusammensetzung: Jupiter und Saturn bestehen dort aus metallischem Wasserstoff. Das bedeutet, die Beschaffenheit dieser Schicht ähnelt der von flüssigem Metall. Diese Form von Wasserstoff kann nur aufgrund der extremen Druckbedingungen im Jupiter und im Saturn existieren. Bei Uranus und Neptun hingegen besteht der Mantel aus Wasser, Ammoniak und Methaneis, die ebenfalls in flüssiger Form vorliegen. Je weiter man nach außen gelangt, desto mehr zeigt sich der Gascharakter der jupiterähnlichen Planeten.

    Die äußere Schicht besteht bei beiden Planetentypen hauptsächlich aus Gasen. Bei Jupiter und Saturn ist dies zum Großteil gewöhnlicher molekularer Wasserstoff. Bei Uranus und Neptun kommen noch Helium und Methangas hinzu.

    Die Grenzen zwischen den einzelnen Schichten sind jedoch fließend, und nicht alle Annahmen zum Aufbau sind bisher gesichert. Ein Spaziergang auf einem jupiterähnlichen Planeten ist jedoch in keinem Fall möglich. Er besitzt keine feste Oberfläche, sondern man würde durch eine Schicht aus Gasen immer tiefer in Richtung Mantel versinken.

  • Vergleiche die Eigenschaften der jupiterähnlichen Planeten anhand der Datentabelle miteinander.

    Tipps

    Die Fallbeschleunigung auf der Erde beträgt rund $9,8\frac {m} {s^2}$.

    Die Dichte von Wasser liegt etwa bei $1\frac {g} {cm^3}$.

    Lösung

    Die jupiterähnlichen Planeten sind alle größer und schwerer als die Erde. Der mit Abstand größte (über elf Erdradien) und schwerste (über 300 Erdmassen) Planet ist der Jupiter. Uranus und Neptun sind mit etwa 16 Erdmassen und etwa vier Erdradien die kleinen jupiterähnlichen Planeten in unserem Sonnensystem. Dazwischen ordnet sich der Saturn mit 95 Erdmassen und neun Erdradien ein. Der Uranus ist jedoch etwas leichter als der Neptun, weshalb im Gegensatz zum Radius die Masse der Planeten mit zunehmendem Abstand nicht durchgehend kleiner wird.

    Die Dichte der meisten Gasplaneten liegt etwas über der Dichte von Wasser. Die Dichte des Saturn ist allerdings geringer. Das erklärt, weshalb die Masse der jupiterähnlichen Planeten zwar groß ist, jedoch nicht so hoch, wie sie wäre, würden die Planeten eine vergleichbare Dichte wie die erdähnlichen Planeten besitzen.

    Die Fallbeschleunigung ist auf dem Saturn und dem Uranus kleiner als auf der Erde, auf dem Neptun hingegen etwas höher und auf dem Jupiter mehr als doppelt so hoch.

    Das Magnetfeld von Jupiter und Uranus liegt in der Größenordnung des Magnetfeldes der Erde, das Magnetfeld des Neptun ist sehr schwach. Herausstechend ist das Magnetfeld des Saturn. Es ist etwa 20 mal so stark wie das Magnetfeld von Jupiter und Uranus.