Wie groß ist das Sonnensystem?

Auf diese Frage kam ich als eine Folge von Alpha Centauri anschaute. Die Serie wurde ja schon vor mehr als einem Jahrzehnt produziert, lief damals aber im Nachtprogramm nach Sendeschluss, was sehr gut beschreibt was dem Fernsehen der Bildungsauftrag wert ist. Seit ich auf einen Tipp im Blog hin Mediathekview installiert habe kann ich mir alle Folgen runterladen und anschauen. Interessanterweise gibt es nämlich viele Sendungen nicht nur 7 Tage lang im Netz „hitec“ von 3Sat z.B. noch über mehrere Jahre. In dieser Sendung ging es um den Sonnenwind und dabei auch wo er abgebremst wird und das interstellare Medium beginnt.

Aber zurück zur Frage: Es soll eigentlich mehr eine geschichtliche Auseinandersetzung sein Das erste was man überhaupt mal haben muss, ist die eines Sonnensystems als abgegrenzten Raum zum restlichen Weltall. Zwar konnte man schon in der Antike feststellen, das einige Sterne sich bewegen und die meisten nicht, doch sah man sie noch nicht als getrennt von den anderen Sternen an und bezeichnete sie daher als Wandelsterne. Man hatte auch keine Vorstellungen über die Abstände und das Sterne um mindestens den Faktor 40000 weiter von uns entfernt sind als die damals bekannten Wandelsterne. Das änderte sich auch bei Kopernikus nicht. Nur rückte er die Sonne in die Mitte, sodass man ab jetzt von einem Sonnensystem sprechen kann.

Die erste grundlegende Vorstellung, das es einen grundlegenden Unterschied zwischen den „Wandelsternen“ und den Sternen gab, lieferte die Erfindung des Teleskops durch Galileo Galilei, 1610. Damit konnte man erstmals erkennen, das die Planeten kleine Scheiben waren, also Körper in einer großen Entfernung. Die Sterne blieben dagegen punktförmig. Die Planeten mussten also viel näher als die Sterne bei der Sonne sein. Man konnte daher die Erde mit den Planeten als ein System ansehen und die Sterne als weitere Systeme, die aber viel weiter entfernt sind. Damit gab es erstnals das Sonnensystem als Vorstellung. Wie weit die Sterne entfernt sind, konnte man erst um 1830 feststellen, als man mit besseren Instrumenten erstmals auch bei einem nahen Stern eine Bewegung sehen konnte. Die kam zustande weil die Erde sich um die Sonne bewegt und man den Stern nach 180 Tagen aus einer Position, 300 Millionen km von der ersten entfernt, sieht. Dadurch sieht man ihn gegenüber noch weiteren Sternen leicht verschoben – doch selbst bei den nächsten Sternen um weniger als eine Bogensekunde verschoben. Dadurch konnte man die Entfernung auf mehrere Lichtjahre festlegen.

Bis dahin war das Sonnensystem schon um Uranus erweitert worden. 1846 folgte dann Neptun und 1930 Pluto. Bleiben wir zuerst einmal bei den Planeten. Mit der Einführung besserer Instrumente entdeckte man ab 1990 Körper jenseits von Pluto. Zuerst nur kleine, später auch welche die so groß wie Pluto waren und dann noch größere. Inzwischen sind es über 1000. Als Folge wurde 2006 Pluto der Planetenstatus entzogen. Er war nun nur noch ein großer Himmelskörper in einem Gürtel vieler kleiner und großer Eisplaneten, ebenso wie Ceres der größte Asteroid im Asteroidengürtel ist. Mit den elliptischen Umlaufbahnen steigt der Durchmesser des Sonnensystems an, zumindest wenn man darunter den Raum ansieht, der durch die Himmelskörper die man beobachten kann abdeckt.

Dosch schon 1962 kam eine weitere Bedeutung der Grenze des Sonnensystems hinzu. Damals entdeckte die Raumsonde Mariner 2 den Sonnenwind, der von Ludwig Bierman einige Jahre vorher postuliert war. Die Sonne sendet einen Strom von Protonen aus mit einer Geschwindigkeit von rund 450 km/s, manchmal bei aktiver Sonne auch viel schneller. Dieser Strom umgibt die Sonne aber auch alle Planeten. Es ist wie ein Strom von einem Fön. Nahe des Föns ist der Strom laminar und es ist heiß, wenn er sich verdünnt und abkühlt, wird er auf die Umgebungsluft treffen die er nun nicht mehr wegschieben kann. Es bildet sich eine Schockfront aus. Genau dasselbe passiert dem Sonnenwind. Er wird immer dünner und irgendwann dünner als das galaktische Medium und dort wird der Sonnenwind abgebremst und bildet auch dort eine Schockfront aus. Voyager 1 maß Radiowellen dieser Schickfront schon in den frühen Neunziger Jahre, inzwischen ist die Raumsonde in einer Region im interstellaren Raum angekommen.

Diese Grenze ist variabel, weil sich die Sonne um das galaktische Zentrum bewegt, ist sie in Bewegungsrichtung recht nahe, in der anderen weit abgesteckt und hat Tropfenform. Sie liegt in ungefähr 150 AE Entfernung, also rund 23 Milliarden Kilometern Entfernung. Zahlrieche der inzwischen entdeckten Kuiper Gürtelobjekte wie z.B. Sedna haben so elliptische Umlaufbahnen, dass sie sich zeitweise jenseits der vom Sonnenwind dominierten Zone bewegen. Sedna entfernt sich z.B. bis auf 900 astronomische Einheiten von der Sonne. Diese Planetoiden bezeichnet man als Kuiper-Gürtel Objekt, englisch als KBO (Kuiper Belt Objects) da Gerard Kuiper diesen schon vorher postuliert hat.

Doch schon längst hat die Astronomie eine neue Grenze ausgemacht. Bei der Erklärung der Kometen die seit Beginn des Sonnensystems jedes Jahr auftauchen hatte der Holländer von Oort eine Erklärung gefunden. Sie sollen aus einem weiteren Gürtel von Körpern bilden, 1 Lichtjahr von der Sonne entfernt, an der Grenze wo sie noch Gravität gebunden werden. Nach ihm als „Oortsche Wolke“ bezeichnet. Da in dieser Entfernung schon kleinste Störungen ausreichen, dass die Körper entweder das Sonnensystem verlassen oder nach innen getrieben werden und die Sterne unterschiedlich schnell sind sich also auch mal der Sonne nähern und so Störungen verursachen, kann man so die Kometen erklären von denen man inzwischen über 100 pro Jahr entdeckt.

Ich selbst habe ein bisschen Probleme mit den Konzept der Oortschen Wolke. Nicht das es nicht einleuchtend ist und eine gute Erklärung für die Kometen. Was mich ein bisschen stört, ist die Differenz zwischen der Oortschen Wolke und den Kuiper-Gürtel. Bisher war es so, dass es keine Region im Sonnensystem gab die leer war. Auf die Hauptplaneten folgten die KBO, doch dann gibt es eben eine Riesenlücke. Sedna entfernt sich bis auf 130 Milliarden Kilometer Entfernung. Die OOrtsche Wolke ist dagegen in rund 10.000 Milliarden Kilometern Entfernung und dazwischen ist nichts?

Meine Ansicht: Der Raum ist auch noch gefüllt, aber wir können die Körper (noch) nicht entdecken. Denn als Trend werden die Körper auch immer kleiner, je weiter man von der Sonne entfernt ist, weil auch das Material immer weniger wird und sich auf einen immer größeren Raum verteilt. Kometenkerne sind nur noch einige Kilometer groß, die meisten KBO dagegen einige Hundert Kilometer. Eventuell entdecken wir von ihnen bisher auch nur die größten und nächsten. Schon Sedna, immerhin größer als Pluto, wurde nur entdeckt weil sie gerade nahe des Perihels ist. Das mit dem Entdecken ist auch ein Problem für New Horizons, die gerade Neptuns Bahn passiert hat und nun auf dem weg zu Pluto ist den sie in 11 Monaten passieren wird. Danach sollte sie zu einem KBO umgelenkt werden, die Weichen werden bei der Pluto Passage gestellt, aber man hat (zumindest bis heute) noch nicht gefunden, obwohl man schon seit dem Start nach ihm suchte. Nun soll Hubble über Wochen bis ende August assestieren.

Zusammenfassend: Nach unseren heutigen Erkenntnissen hat das Sonnensystem eine Ausdehnung von 1 Lichtjahr, rund 10 Billionen km.

3 thoughts on “Wie groß ist das Sonnensystem?

  1. Allllso, so wie ich es bisher verstanden habe, endet das Sonnensystem da, wo der gravitative Einfluss unserer Sonne endet. Soll heissen, erst dort, wo die Gravitation unserer Sonne nichts mehr an der Bewegung von Körpern bewirkt, die da draussen herum treiben, da ist unser Sonnensystem zu Ende. So liesst man es jedenfalls beim bloggenden Astronomen Florian Freistetter, z.B. hier oder hier. Oder guck dort einfach unter …astrodicticum-simplex/tag/sonnensystem/ (die genaue URL schenk ich mir jetzt), dort findest du einige Artikel, die etwas mehr Licht in die Sache bringen.

  2. Hallo Bernd,

    kurze Anmerkung:

    >…Alpha Centauri anschaute. Die Serie wurde ja schon vor mehr als einem Jahrzehnt produziert, lief damals aber im Nachtprogramm nach Sendeschluss, was sehr gut beschreibt was dem Fernsehen der Bildungsauftrag wert ist.<

    Damals, als im Jahre 1998 Alpha centauri raus kam lief es auch zu sehr guten Sendezeiten, ich glaube Samstag oder Sonntag im Vorabendprogramm. Also durchaus auf einem Slot wo viele Menschen erreichbar waren. Kann mich da noch gut dran erinnern – als Teenager wurde zu dieser zeit gerade mein Interesse an Astronomie, Raumfahrt etc. geweckt und da war Alpha Centauri für mich eins der TV-Highlights auf die ich mich die ganze Woche über gefreut habe 😉

    Aber ich gebe dir recht, schade das heute solche Formate kaum noch zu guten Sendezeiten in die Fernsehstuben flimmern…

    Gruß, Gerry

  3. @Bernd

    Die Oortsche Wolke ist so wie ich das verstehe und lese nicht eine Sphäre, sie erstreckt sich durchaus über das Volumen. Wobei gewisse Bereiche wohl durchaus leerer sind als andere weil sie durch Stöhrungen leergefehgt werden. Im Kuipergürtel gibt es auch Zonen die praktisch leer sind (also noch leerer als der Rest) wegen Bahnresonanzen. Es kann daer gut sein das die anderen Objekte schon lange in die Sonne (bzw. Planeten) gefallen sind, oder aus dem System geschleudert wurden. Sollten die Bahnen ellyptisch sein so befänden sich die Objekte auch besondern lange weiter draussen und durchqueren das innere der Wolke eher schnell. Dann scheint es als wären die meisten nur weit draussen.
    So scheint es mir zumindest (Je nach Grafik die man bei google findet z.B. von der NASA) befinden sie sich aber auch durchaus nicht nur weiter draussen.

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