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Astronomie: Zahlen, Schaubilder und Tabellen

Entfernungswerte

Parsec / Parallaxensekunde (pc)

1 pc entspricht 3,261631 Lichtjahren bzw.

ca. 206.264,8 Astronomischen Einheiten.

1 pc ist diejenige Entfernung, aus der

die halbe große Achse der Erdbahn um die Sonne

unter einem Winkel von 1 Bogensekunde erscheint.

(30 Billionen 856 Milliarden 778 Millionen ... Kilometer)

30.856.778.169.595,5 Kilometer

Lichtgeschwindigkeit im Vakuum (c)

299.792,458 Kilometer pro Sekunde

17.987.547,48 Kilometer pro Minute

1.079.252.848,8 Kilometer pro Stunde

Lichtjahr (Lj)

Das Lichtjahr (ebenso wie Lichtstunde, -tag usw.)

ist eine Entfernungs-, keine Zeiteinheit.

1 Lj entspricht der 24.610.984,3239fachen

mittleren Entfernung zwischen Erde und Mond.

1 Lj ist diejenige Strecke, die das Licht

während eines Gregorianischen Jahres

(=31.556.952 Sekunden) im Vakuum zurücklegt.

(9 Billionen 460 Milliarden 536 Millionen ... Kilometer)

9.460.536.207.068,016 Kilometer

Astronomische Einheit (AE / bzw. internat.: AU)

Die AE entspricht der mittleren Entfernung

der Erde von der Sonne und der rund 389fachen

mittleren Entfernung zwischen Erde und Mond.

149.597.870 Kilometer

Die Graphik zeigt die mittlere Entfernung von der Erde bis zum Mond; 1 Astronomische Einheit; die Distanz Sonne-Neptun u. ein Zehntel Lichtjahr.

 

Die vorstehende Illustration zeigt kosmische Distanzen, und zwar auf  -  von oben nach unten  -  zunehmend größeren Skalen im jeweiligen Kontext untereinander.

 

Auf der oberen Ebene der Graphik sind die Erde (blaue Kugel links) und der Mond (am rechten Rand) im richtigen Größenverhältnis zu sehen, und ebenso in maßstäblich korrektem Abstand.

 

Auf der zweiten Ebene ist die Entfernung Erde - Mond auf das türkisfarbene kleine Rechteck am linken Rand verkleinert, in passendem Maßstab bezüglich der unmittelbar darunter liegenden grünen Linie,

welche die Strecke einer Astronomischen Einheit darstellt. Rechts als gelber Kreis: Die Sonne in maßstäblich entsprechender Größe.

 

Analoge kontextgleitende Darstellungen hinsichtlich des Verhältnisses 1 Astronomische Einheit zu 30 Astronomischen Einheiten (= Entfernungsradius Sonne - äußerster Planet)

sowie schließlich 30 Astronomische Einheiten in Beziehung zu einem Zehntel Lichtjahr sind auf den folgenden Ebenen veranschaulicht.

 

Die irdische Raumsonde Voyager 2 hat die Strecke zwischen der Erde und dem Planeten Neptun in 12 Jahren zurückgelegt. Ihr Schwesterschiff Voyager 1, noch etwas schneller  -  sie passierte allerdings

nicht den Neptun direkt  -,  fliegt ebenfalls aus dem Sonnensystem hinaus: sie wird die hier auf der unteren Ebene dargestellte Distanz von einem Zehntel Lichtjahr um das Jahr 3780 n. Chr. durchmessen haben.

Zeitwerte

Sekunde (s)

Wahrer Sonnentag

Mittlerer Sonnentag

Dauer von 9.192.631.770 Schwingungen

einer elektromagnetischen Welle, welche

beim Elektronenübergang zwischen beiden

Hyperfeinstrukturniveaus des Grundzustandes

des Nuklids 133 Cs (Caesium 133) in Ruhe

und bei einer Umgebungstemperatur von

Null Kelvin ausgesandt wird.

Seit dem Jahr 1971 ist die Sekunde  -  genauer:

die Atomsekunde der Internationalen Atomzeit

(TAI: Temps Atomique International)  -  die

gesetzliche Zeiteinheit in Deutschland.

 

Die Sekunde ist die Basiseinheit der Zeit.

Sie entspricht dem 86.400 Teil eines

mittleren Sonnentages (siehe rechts).

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

unteren Kulminationen des Mittelpunktes

der Sonnenscheibe (=wahre Sonne).

Der wahre Sonnentag ist kein konstantes

Zeitmaß, da die Umlaufgeschwindigkeit

der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne

ungleichmäßig ist. Zudem ist die Erdachse

gegen die Erdbahnebene geneigt, so daß

gleich lange Abschnitte auf der Ekliptik

an der Himmelssphäre, projiziert man sie

auf den Himmelsäquator, dort ungleich

langen Strecken entsprechen.

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

unteren Kulminationen der mittleren Sonne.

Definitonsgemäß entspricht dies

24 Stunden 0 Minuten 0,00 Sekunden

(= 86.400 Sekunden) Sonnenzeit

beziehungsweise

24 Stunden 03 Minuten 56,555 Sekunden

in Sternzeit.

Die mittlere Sonne kann nicht direkt beobachtet werden. Sie ist vielmehr ein fiktiver Punkt,

der während eines Jahres mit gleichmäßiger

Geschwindigkeit auf dem Himmelsäquator

dahinwandert. Daher bleiben die Zunahmen

der mittleren Sonne in Rektaszension während

jedes Tages genau gleich.

Tropischer Monat

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

Durchgängen des Mondes

während seines Umlaufs um die Erde

durch den Stundenkreis eines beliebigen (jedoch

jeweils ein und desselben) Fixsterns mit

verschwindender Eigenbewegung.

27 Tage 07 Stunden 43 Minuten 11,6 Sekunden

Siderischer Monat

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

Durchgängen des Mondes

während seines Umlaufs um die Erde

durch den Stundenkreis des Frühlingspunktes.

27 Tage 07 Stunden 43 Minuten 04,7 Sekunden

Periode zwischen zwei aufeinanderfolgenden

gleichen Positionen des Mondes relativ

zur Sonne, somit zwischen zwei gleichen

Mondphasen (Vollmond - Vollmond).

29 Tage 12 Stunden 44 Minuten 02,9 Sekunden

Synodischer Monat

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

Durchgängen des Mondes

während seines Umlaufs um die Erde

durch das Perigäum seines Orbits (also

durch den Punkt des minimalsten Abstandes

des Mondes von der Erde).

27 Tage 13 Stunden 18 Minuten 33,2 Sekunden

Anomalistischer Monat

Es handelt sich bei der nebenstehend jeweils bezeichneten

Dauer eines bestimmten Monatstyps um mittlere

Monatslängen (also mittlere Umlaufzeiten). Die komplizierte

und ungleichmäßige Bewegung des Mondes bedingt jedoch,

daß die tatsächlichen jeweiligen Monatslängen von den

mittleren manchmal erheblich differerieren: Im Falle

des synodischen Monats bis um ungefähr 13 Stunden,

beim siderischen Monat um bis zu ca. 3 Stunden.

 

Der Kalendermonat des Gregorianischen Kalenders ist

ein Zeitabschnitt innerhalb eines Jahres, der sich an den

Synodischen Monat anlehnt und jeweils entweder 28, 29,

30 oder 31 Kalendertage umfaßt.

Dauer: 365,2425 mittlere Sonnentage

Gregorianisches Jahr

Dauer: 365,2500 mittlere Sonnentage

Julianisches Jahr

Das Anomalistische Jahr ist um rund 4,5 Minuten

länger als das Siderische Jahr. Grund hierfür ist,

daß sich das Perihel rechtläufig entlang der Erdbahn

verschiebt, was sich an der Himmelskugel in einer

Bewegung ausdrückt, die in gleicher Richtung wie

der jährliche Gang der Sonne läuft. Das Perihel

enteilt der Sonne daher jedes Jahr ein wenig

(Vorrücken des Erdbahn-Perihels). Auf die Sterne

bezogen, läuft das Perihel einmal in 111.270

Jahren um (= 1 Euklidisches Jahr).

Periode zwischen zwei aufeinander folgenden

Durchgängen der Erde durch ihr Perihel, also

durch denjenigen Punkt ihres (elliptischen)

jährlichen Orbits um die Sonne, wo die Distanz

zwischen den beiden Himmelskörpern am

geringsten ist: In unserem Zeitalter geschieht dies

immer um den 04. Januar eines jeden Jahres.

365 Tage 06 Stunden 13 Minuten 53 Sekunden

Anomalistisches Jahr

Entspricht dem Zeitraum des Tropischen Jahres,

hat jedoch einen definierten Jahresanfang: Nämlich

denjenigen Moment, an dem der Mittelpunkt

der Mittleren Sonne während des Jahreslaufs

an folgender Rektaszension positioniert ist:

18 Uhr 40 Minuten (280 Grad). Der Beginn

des Bessel'schen Jahres liegt um den 01. Januar

herum, ist jedoch vom irdischen Beobachtungsort

unabhängig. Wird auch "annus fictus" genannt.

365 Tage 05 Stunden 48 Minuten 46 Sekunden

Bessel'sches Jahr

Das Siderische Jahr ist um rund 20 Minuten länger

als das tropische Jahr. Grund hierfür ist, daß sich

der Frühlingspunkt  -  bedingt durch die Präzession

der Erdachse  -  entlang der Ekliptik verschiebt,

und zwar in Gegenrichtung zu der scheinbaren

jährlichen Bewegung der Sonne an der

irdischen Himmelssphäre, ebenfalls längs

der Ekliptik.   -   Genaue Erläuterungen

siehe diese Website, "Einführung in die

Astronomie / Teil 2".

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

gleichen Positionen der mittleren Sonne an der

irdischen Himmelskugel bezüglich eines beliebigen,

generell unbestimmten  -  jedoch jeweils

ein und desselben  -  Fixsterns, der nur eine

verschwindende Eigenbewegung aufweisen soll.

365 Tage 06 Stunden 09 Minuten 09 Sekunden

Siderisches Jahr

Das Tropische Jahr ist die Grundlage

des international gebräuchlichen, des

Gregorianischen Kalenders.

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

Durchgängen der mittleren Sonne  -  während

ihrer scheinbaren jährlichen Bewegung an der irdischen Himmelssphäre  -  durch den

mittleren Frühlingspunkt.

365 Tage 05 Stunden 48 Minuten 46 Sekunden

Tropisches Jahr

Die Großen Astronomischen Jahre

Euklidisches Jahr

111.270 Jahre

Siderische Umlaufszeit des Erdbahnperihels.

Platonisches Jahr

25.784 Jahre

Periode des Umschwungs der Rotationsachse

der Erde um den Nordpol der Ekliptik: Siderische

Umlaufszeit des wahren Frühlingspunktes

vor den ekliptikalen Sternbildern.

Pythagoreisches Jahr

(sprich: Pythagore-isch...)

20.934 Jahre

Tropische (= auf den Frühlingspunkt bezogene)

Umlaufszeit des Erdbahnperihels.

Ein Sternzeittag entspricht

23 Stunden 56 Minuten 04,0905024 Sekunden

Sonnenzeit (siehe Rubrik links).

Sternzeittag (=Sterntag)

Eine Sternzeitstunde entspricht

59 Minuten 50,1704376 Sekunden Sonnenzeit.

Sternzeitstunde

Eine Sternzeitsekunde entspricht

dem 0,997269566fachen einer Sonnenzeitsekunde.

Der 86.400 Teil eines mittleren Sterntages.

Sternzeitsekunde

Die Differenz zwischen wahrer und mittlerer

Sternzeit beträgt höchstens 0,4 Sekunden.

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

oberen Kulminationen des mittleren

Frühlingspunktes.

 

Definitionsgemäß entspricht dies

24 Stunden 0 Minuten 0,00 Sekunden

(=86.400 Sekunden) Sternzeit

beziehungsweise

23 Stunden 56 Minuten 04,091 Sekunden

in Sonnenzeit.

Mittlerer Sterntag

Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden

oberen Kulminationen des wahren

Frühlingspunktes.

Wahrer Sterntag

Zur Definition des Jahres habe ich nebenstehende

Illustration gefertigt:

 

Gezeigt ist die Bewegung der mittleren Sonne längs

des Himmelsäquators. Das äquatoriale Koordinatensystem

in Rektaszension ist eingezeichnet: Einmal die gebräuchliche

Unterteilung des 360Grad-Äquatorkreises in die Messung

nach Stunden, Minuten und Sekunden (rot) und andererseits

nach Bogengrad, -minuten und -sekunden (magenta). Man

kann hier somit auf einen Blick die beiden Unterteilungen

vergleichen und kann erkennen, daß  -  beispielsweise  -  die

Rektaszensions-Angabe "3 Uhr" einem Winkel von 45 Grad

am Himmelsäquator östlich des Frühlingspunktes entspricht.

 

Die Sonne ist exemplarisch an einem beliebigen Punkt auf

ihrer jährlichen Bahn eingezeichnet: Der Mittelpunkt der

mittleren Sonne hat hier eine Rektaszension von 06 Uhr,

das entspricht ihrer Stellung um den 21. Juni herum, also

dem Sommeranfang.

 

Die beiden äußeren Kreise zeigen das tropische Jahr (grün)

sowie das siderische Jahr (gelb). Der Zeitraum, innerhalb

dessen die Sonne, von der Erde aus gesehen, zweimal

nacheinander einen zwar beliebigen, aber bestimmten

äquatornahen Fixstern (mit nur verschwindender

Eigenbewegung) passiert  -  ein derartiger Stern ist hier

beispielhaft als Symbol am rechten Rand der Graphik

eingezeichnet  -,  ist ein siderisches Jahr. Da aber der

Frühlingspunkt präzediert, ist nun das tropische Jahr  -

die Periode zwischen zwei Durchgängen der Sonne

durch den mittleren Frühlingspunkt  -  kürzer als ein

siderisches Jahr. Man sieht: Der Jahresbeginn (die

beiden Dreiecke) liegen am selben Zeitpunkt  -  jedoch

das jeweilige Jahresende (im Falle des tropischen Jahres

der grüne, beim siderischen Jahr der gelbe waagerechte

Strich) fallen auf verschiedene Augenblicke. Die Lücke,

der zeitliche Unterschied zwischen beiden Jahren, ist

hier zwecks Verdeutlichung etwas unverhältnismäßig

groß zur Rektaszension eingezeichnet.

 

Ebenso sind selbstverständlich die beiden Pfeile, von

denen der grüne die Präzession des Frühlingspunktes

und der cyanfarbige das Vorrücken des Erdbahnperihels

veranschaulichen, nur zur Darlegung der jeweiligen

Richtungen und nicht zur Präzisierung des Betrages

der Bewegungen gedacht. Der Frühlingspunkt wandert

jährlich weniger als eine Bogenminute (genaue ekliptikale Längenänderung: 50,27 Bogensekunden pro Jahr); noch

geringer fällt die Perihelverschiebung aus: In dem Bild

hätten die beiden Pfeile also gar nicht mehr sichtbar

gezeigt werden können, wenn man den tatsächlichen

Betrag der Bewegungen maßstäblich hätte

berücksichtigen wollen.

 

Das linke Diagramm zeigt die Massen-Verhältnisse der fünf terrestrischen Himmelskörper

in unserem Sonnensystem, wobei die Erde als Referenzplanet mit der Masse 1 dient.

 

Man sieht, wie gering die Massen der Planeten Merkur und Mars sowie des Erdmondes

im Vergleich zu denjenigen der Erde und der Venus sind. Unser Mond verkörpert nur

etwas mehr als ein Einundachtzigstel der Erdmasse. Würde man die Erde in geschrumpfter

Größe auf die Waage legen, und wir würden dabei auf der Anzeige 1 Kilogramm ablesen,

dann wöge der Mond  -  im selben Größenverhältnis verkleinert  -  nur 12, 3 Gramm.

 

Die mittleren Dichten der dargestellten Himmelskörper sind wie folgt:

 

                                        Merkur:

 

                                        Venus:

 

                                        Erde:

 

                                        Erdmond:

 

                                        Mars:

 

 

Es zeigt sich also, daß die Erde der Planet mit der höchsten mittleren Dichte in unserem

Sonnensystem ist. Die Planeten, die weiter außen  -  weiter von der Sonne entfernt  -

als der Mars ihre Bahnen ziehen, sind allesamt Gasplaneten, deren mittlere Dichten

nur zwischen 0,7 Gramm (Saturn) und 1,7 Gramm (Neptun) pro Kubikzentimeter liegen.

Könnte man den Planeten Saturn in ein überdimensioniertes Schwimmbecken legen,

dann würde er auf dem Wasser schwimmen wie ein aufgeblasener Gummiball!

5,43 Gramm pro Kubikzentimeter

5,24 Gramm pro Kubikzentimeter

5,515 Gramm pro Kubikzentimeter

3,343 Gramm pro Kubikzentimeter

3,94 Gramm pro Kubikzentimeter

Das Diagramm zeigt einen Vergleich der Massen der fünf terrestrischen Himmelskörper Merkur, Venus, Erde, Erdmond und Mars.

Im nebenstehenden Vergleichsbild sehen wir die Massen der Sonne sowie diejenigen des größten Planeten

unseres Sonnensystems, des Jupiter  -  und schließlich der Erde. Die Größe der zur Veranschaulichung

gezeigten Waage-Gewichte (schwarz) sind in richtiger Relation der jeweiligen Massen dargestellt.

 

Zur Erinnerung:

 

Unter "Masse" versteht man, generell gesagt, den materiellen Inhalt eines bestimmten Körpers  -  und speziell

unter der "schweren Masse" versteht man das Gewicht dieses Körpers in einem Schwerefeld. Die Grundeinheit

der Masse  (SI-Grundeinheit / System International; Internationales Einheitensystem für Maße, gültig seit

01. Januar 1978)   -   ist das Kilogramm, die Einheit des Gewichtes (genauer: der Gewichtskaft) ist das Newton.

 

Die Massenverhältnisse der dargestellten Himmelskörper sind wie folgt:

 

Sonne  -  Jupiter:        1.047,4  zu  1

 

Sonne  -  Erde:        332.948,3  zu  1

 

Jupiter  -  Erde:               317,9  zu  1

 

Würde die Erde ein einziges Gramm wiegen, wöge die Sonne fast 7 Zentner.

 

(Wem das Waage-Gewicht des Jupiter in der Graphik im Vergleich zu demjenigen der Sonne etwas zu groß

erscheint angesichts des Masse-Verhältnisses von über 1.000 zu 1, möge sich vergegenwärtigen, daß

der Durchmesser eines Körpers linear, das Volumen aber in der dritten Potenz wächst. Das dargestellte

Waage-Gewicht des Jupiter würde tatsächlich über eintausend Mal in dasjenige der Sonne passen.)

 

Nachstehend die Massen der  -  neben der Erde  -  anderen terrestrischen Himmelskörper:

Anhand von maßstäblich dargestellten Waage-Gewichten werden die Massen der Sonne, des Planeten Jupiter und der Erde veranschaulicht.

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