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Physics

University, School

Friedrich-Gymnasium Wien

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3, Herr Meier, 2013

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Das Universum Das Sonnensystem und seine Planeten Inhaltsverzeich­nis Wieso Dieses Thema?. 2 Das Sonnensystem 3 Der erste Flug zum Mond. 16 Sternschnuppe Meteor 19 Quiz. 21 Das Sonnensystem Die Planeten im Sonnensystem heissen: ® Merkur ® Venus ® Erde ® Mars ® Jupiter ® Saturn ® Uranus ® Neptun Der Planet Pluto wird als Mini-Planet bezeichnet! Eine Eselsbrücke um sich die Reihenfolge der Planeten zu merken lautet: „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten“. Sonne Von der Erde aus können wir in der Nacht tausende von…
Dadurch werden die mehrere Million Kilometer langen Schweiße gebildet , die gerade von der Sonne wegführen. Aber auch der Staub wird aus dem Kometen Kopf hinaus geblasen und bildet einen schwächeren und leicht gekrümmten zweiten Schweif. Die Gasschweife werden als Schweife vom Typ I bezeichnet ,während die Sataubschweife zum Typ II zählen. Deutlich zeigen sich die Unterschiede bei der Aufnahme des Kometen Hale-bopp. Einige Kometen kommen der Sonne so nage dass sie sogar zweitweilig in die Sonne Korona eintauchen. Dabei liegt…

Planeten: Das Weltbild heute und früher

Inhaltsangabe

Weltbild

Physikalische Gesetze

Aufbau Planeten

Aufbau des Planetensystems/ Sonnensystems


Weltbild

Geozentrisches Weltbild

Beim geozentrischen Weltbild : Die Erde steht im Zentrum des Universums. Die Erde wird von Sonne, Mond und Planeten geometrisch auf Kurvenbewegungen umkreist.

 Beim homozentrischen System umkreisen sogenannte Sphären von innen nach außen konzentrisch angeordnet die Erde. Bei den Kreisbahnen gehen ihre Achsen durch das Erdzentrum. Die Sphären sind so ähnlich wie durchsichtige Hohlkugeln. Die sogenannten Fixsterne besetzt die äußerste Sphäre. Der Mond besetzt die innerste Sphäre.

In der Epizykeltheorie steht, dass die Erde  immer noch im Zentrum steht, aber sie keine vollkommene Kreisbahn mehr beschreibt. Das Konzept einer flachen Erde und das geozentrische Weltbild sind nicht identisch. Das geozentrische Weltbild vertritt eine Kugelform der Erde seit der Zeit von Aristoteles. Bis man herausgefunden hat, dass die Erde rund ist ,wurde ein langer Weg von systematischen Beobachtungen und exakten Berechnungen durchgeführt.

Bis zur Renaissance galt es fast 2000 Jahre lang als unumstößliche Weltanschauung.


Geozentrisches Weltbild

nach Ptolemäus

nach Claudius Ptolemaeus

Im Weltbild nach Ptolemäus steht die Erde im Mittelpunkt des Kosmos. Sonne, Mond, Merkur,Venus,Mars,Jupiter und Saturn (auch Wandersterne genannt) umkreisen die Erde.

Die Planeten sind perfekt Kugelförmig. Wandersterne bewegen sich auf Kreisbahnen und sie sind an Kristallschalen befestigt. An der äußersten Kristallschale sind Sterne befestigt, daher sind sie alle gleich weit entfernt. Die Sterne umkreisen auch die Erde auf ihrer Kristallschale. In der äußersten Kristallschale können Kometen erscheinen.


 


Geozentrisches Weltbild

Tychonisches Weltbild

nach Tycho Brahe

Auch beim Tychonischen Weltbild steht die Erde im Mittelpunkt des Kosmos. Die Sonne umkreist die Erde. Merkur und Venus umkreisen die Sonne und zeigen Lichtphasen, wie der Mond. Auch der Mond umkreist die Erde. Mars, Jupiter und Saturn bewegen sich um die Sonne und mit ihr um die Erde. Da Kometen in ihre Bahnen eindringen, sind die Planeten nicht an Kristallschalen befestigt.

Die Planeten sind auch hier perfekt Kugelförmig und umkreisen auf idealen Kreisbahnen die Erde. Auch hier sind die Sterne,die sich auf Kristallschalen um die Erde bewegen an der äußersten Kristallschale und somit wieder alle gleich weit entfernt von der Erde.


 


Heliozentrisches Weltbild

Kopernikanisches Weltbild

nach Nikolaus Kopernikus


Beim Kopernikanischen Weltbild ist die Sonne der Mittelpunkt des Kosmos. Der Mond bewegt sich im Kreis um die Erde und mit der Erde um die Sonne.Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn bewegen sich im Kreis um die Sonne. Die Planeten sind perfekt Kugelförmig und sind an Kristallschalen befestigt, die sie am Himmel halten.

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Planeten: Das Weltbild heute und früher; Aufbau der Planeten und der Planetensysteme/Sonnensystem
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Die Planeten umkreisen die Sonne auf idealen Kreisbahnen. Die Sterne sind gleich weit entfernt, da sie alle an einer Kristallschale befestigt sind. Sie sind an der äußersten Kristallschale befestigt und umkreisen die Sonne. Als Komet wird eine Erscheinung in der äußeren Erdatmosphäre bezeichnet.


 


Heliozentrisches Weltbild

Keplersches Weltbild

nach Johannes Kepler


Bei dem Keplerschen Weltbild befindet sich die Sonne im Mittelpunkt. An den Flecken der

Sonnenatmosphäre hat man erkannt, dass die Erde sich um sich selbst dreht. Die Sonne wird von den Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn und der Erde, die vom Mond umkreist wird. Der Mond hat sogenannte Lichtphasen, die auch der Merkur und die Venus zeigen. Wie die Erde wird auch der Jupiter umkreist.

Im Gegensatz zu der Erde umreisen den Jupiter vier Monde. Es hat sich auch herausgestellt das die idealen Kreisbahnen eigentlich Ellipsen sind. Auch die Sterne sind nicht an Kristallschalen befestigt und kreisen auch nicht um die Erde, sondern sind alle unterschiedlich weit entfernt. Wenn die Erde sich dreht, bewegen sich auch die Sterne über dem Nachthimmel. Daher dachte man früher die Sterne würden sich auch um die Erde bewegen.

Kometen bewegen sich im ganzen planetensystem.


 


Heliozentrisches Weltbild

heutige Ansicht


In der heutigen Ansicht befindet sich die Sonne in der Mitte des Planetensystems und dreht sich um sich selber. Das kann man daran erkennen, dass sich Lichtflecken in der Sonnenatmosphäre bilden. Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun kreisen um die Erde. Wie der Mond zeigen auch Merkur und Venus Lichtphasen.

Es bewegen sich so viele Asteroiden und Zwergplaneten um die Erde, dass man sich nicht einmal zählen kann.In dem sogenannten Asteroidengürtel halten sich viele Asteroiden auf.

Monde und Planeten sind recht unförmig mit vielfältigen Strukturen an der Oberfläche. Zum Beispiel Krater Gebirge und Risse. Sie sind nicht perfekt kugelförmig, wie man früher behauptete.Von einem sogenannten Halo, dass aus Kleinkörpern besteht,wird das Planetensystem umgeben. Sie wird Oortsche Wolke genannt. Kometen stammen einerseits aus dem Kuipergürtel und andererseits aus der Oortschen Wolke ab.

Wenn die Bahnen die sie benutzen stark elliptisch sind, dann können sie das ganze Planetensystem durchqueren. Die Sterne über unserem Nachthimmel sind alle unterschiedlich weit von uns entfernt und bewegen sich nicht. Die einen sind näher an uns dran und die anderen sind weit entfernt. Sterne haben auch unterschiedliches Alter und unterschiedliche Größen. Sie befinden sich  in verschiedenen Entwicklungsstadien.

Schwarze Löcher können sich in Zentren der Galaxien befinden. Der Weltraum dehnt sich aus und ist nicht statisch. Anscheinend soll er auch beschleunigen. Zeit hängt vom Bezugssystem ab und ist nicht absolut.

 


Geozentrisches- und heliozentrisches Weltbild im Vergleich


Die Entdeckung des Geozentrisches- und heliozentrisches Weltbildes

Physikalische Gesetze


Astrophysikalische Gesetze und Zusammenhänge


1. keplersches Gesetz

Auf den sogenannten eliptischen Bahnen bewegen sich alle Planeten. Die Sonne steht in einem der Brennpunkte.

2. keplersches Gesetz

Der Quotient aus der vom Leitstrahl Sonne - Planet überstrichenen Fläche und der dazu erforderlichen Zeit ist konstant.*1

3. keplersches Gesetz

Die Quadrate der Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die dritten Potenzen (Kuben) der großen Bahnhalbachsen.

Gravitationsgesetz

1. kosmische Geschwindigkeit (minimale Kreisbahngeschwindigkeit)


G

Gravitationskonstante

M

Masse des Zentralkörpers (der Erde)

R

Radius des Zentralkörpers (der Erde)

r

Entfernung Beobachter-Himmelskörper

d'

Winkeldurchmesser

2. kosmische Geschwindigkeit (Fluchtgeschwindigkeit


Radius R eines Himmelskörpers

mittlere Dichte eines kugelförmigen Himmelskörpers

m

Masse

V

Volumen

D

Durchmesser

Leuchtkraft L der Sonne

r

Entfernung Sonne-Erde

S

Solarkonstante

Leuchtkraft L eines Sterns

E

ausgestrahlte Energie

t

Zeit

Lichtstrom

Bezugshelligkeit

M

absolute Helligkeit

m

scheinbare Helligkeit

r

Entfernung des Sterns

scheinbare Helligkeit eines Sterns

Entfernungsmodul

Entfernung r eines Sterns (in Parsec)

p

Parallaxe in Bogensekunden

Gesetz von Hubble

v

Fluchtgeschwindigkeit

H

Hubble-Konstante

r

Entfernung des Sterns

relative Wellenlängnverschiebung

Bezugswellenlänge

c

Lichtgeschwindigkeit

Rotverschiebung z

Aufbau der Planeten

Die Erde :


In den ersten Kilometern gibt es nur festes Gestein. Nach innen hin wird es immer wärmer. Die Temperatur nimmt um 3 Grad Celsius pro 100m zu. In 30 Kilometern tiefe schmilzt festes Gestein. Es wird zu Magma. Es herrscht eine Temperatur von 900 Grad Celsius.

Das Gestein schmilzt zwar, aber wird nicht flüssig, da der Druck zu hoch ist. Es verhält sich stattdessen wie Knetgummi. Im Erdmantel, in dem nur noch Magma vorhanden ist, herrscht eine Temperatur von 2500 Grad Celsius. Der Erdkern liegt in 2900 Kilometern Tiefe. Der Erdkern besteht aus Magma, Eisen und Nickel.

Es herrscht eine Temperatur von 5500 Grad Celsius im unteren Erdkern. Trotz großer Hitze im äußeren Bereich des  Erdkerns, sind die Metalle nicht flüssig. Die Metalle in der Mitte der Erde haben so einen großen Druck, sodass wieder fest sind, obwohl dort eine enorme Hitze ist.


Der Jupiter enthält die häufigsten und leichtesten Stoffe im Kosmos. Und zwar Wasserstoff und Helium. Er ist ein leichter Planet und hat nur wenig schwere Bestandteile wie Gestein und Eisen.In ungefähr 1000 Kilometern Tiefe wird das Gas flüssig. Ab 25.000 Kilometern

nimmt das Wasserstoff sogar metallische Eigenschaften an. Das metallische Wasserstoff

kann bei Strömungen ein Magnetfeld aufbauen, da es elektrisch leiten kann. In der Mitte wird ein Gesteinskern vermutet. Seine Temperatur liegt bei ungefähr 30.000 Grad.

Der Jupiter strahlt mehr Energie ab, als er überhaupt aufnimmt.


 


Aufbau Mars


Der Kern des Planeten besteht aus Eisen. Der Kern hat einen Durchmesser von 300-3600

Der liegt bei 14 bis 17 Prozent. Der Mantel des Mars, der über dem Kern liegt, besteht aus Silikaten. Die rötliche Farbe des Planeten kommt vom hohen Gehalt an Eisenverbindungen und vor allem Eisenoxiden ( Rost) an der Marskruste. Sie ist zwischen 40 und 125 Kilometern dick.


 


Aufbau Merkur


70 Prozent der Merkurs ist sein Kern. Der Kern hat einen Durchmesser von 3600 Kilometern. Der Kern hat 65 Prozent Eisenanteil und 35 Prozent Nickelanteil. Der Mantel besteht aus Silikatgesteinen und ist 600 Kilometer dick. Danach kommt die 30-40 Kilometer dicke Kruste.

 


Aufbau Venus


Der innere Aufbau der Venus ist ähnlich, wie bei der Erde. Nach dem Eisenkern, der kein      


1.Kern

2.Mantel

3.Kruste

4.Atmosphäre


 


Aufbau Saturn


Der Saturn besitzt ein Gesteinskern,mit einer Temperatur von 12.000 Grad. Danach kommt eine Schicht mit heißen und flüssigen Gasen ( Methan, Ammoniak, Wasser). Helium und metallisches Wasserstoff bilden die nächste Schicht.Um diese herum kommt eine 37.000 Kilometer dicke Schicht. Sie besteht aus flüssigen und molekularem Wasserstoff, das gemischt ist mit Helium. 94 % der Atmosphäre ist Wasserstoff und nur 6 % ist Helium.


  1. Kern
  2. innerer Mantel
  3. äußerer Mantel
  4. Atmosphäre



 


Aufbau Uranus


Das Zentrum des Uranus besteht aus einem 700 Grad Celsius heißem Gesteinskern. Danach kommt eine Schicht, die aus Wasser, Ammoniak und Helium besteht. Die Atmosphäre des Uranus besteht aus Wasserstoff, Helium, Ammoniak und Methan. Die Atmosphäre ist ohne jegliche Struktur und man kann keine Einzelheiten sehen. Die blaue Farbe des Uranus kommen von den aus Methan bestehenden Wolkenschichten.



2.Mantel

3.Atmosphäre


 


Aufbau Neptun


Der Aufbau des Neptun ist genau gleich, wie der des Uranus, außer dass die Atmosphäre des Neptun nur aus Wasserstoff und Helium bestehen.


1.Kern

2.Mantel

3.Atmosphäre


 


Aufbau Mond


Der Mond hat eine 68 Kilometer dicke Kruste die aus einem Gestein besteht, der Granit ähnelt. Der Mantel unter dem sich geschmolzenes Material befindet, enthält dunkles Gestein. Der Kern hat einen Radius von 340 Kilometer. Aus was er besteht ist noch nicht klar. Man vermutet, dass er aus Eisen besteht, aber es konnte noch nicht bewiesen werden.


1.Kruste

2.Mantel

3.Teilweise geschmolzenes Gestein.

4.Kern


 


Aufbau des Planetensystems/ Sonnensystems


Das Zentrum ist die Sonne. Um sie kreisen Planeten in einer elliptischen Bahn. Die neun Planeten sind unterschiedlich groß und haben eine unterschiedliche Beschaffenheit.Daher

kann man sie in zwei Gruppen aufteilen. Die sogenannten „terrestrischen“ Planeten sind

der Merkur, die Venus, die Erde und der Mars. Sie sind der Sonne am nächsten. Terrestrisch bedeutet erdähnlich. Als Terrestrisch oder erdähnlich werden nur die Planeten genannt, die einen metallischen Kern besitzen und eine Gesteinsoberfläche haben. Der Asteroidengürtel trennt diese vier Planeten von den anderen.

Die zweite Gruppe besteht aus den Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Sie werden iovianisch oder „jupiterähnlich“ genannt. Als iovianisch werden nur die Planeten bezeichnet, die einen verhältnismäßig kleinen Gesteinskern haben und die von einer gasförmigen Masse umgeben sind. Die terrestrischen Planeten sind deswegen auch viel kleiner als die iovianischen Planeten.





Quellen


-*1


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