Astronomie

Planetare Referenzsysteme und Zeit

Planetare Referenzsysteme und Zeit



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Ich untersuche, wie Koordinatensysteme von Objekten des Sonnensystems erstellt werden, indem ich einige der Berichte lese, die von der Arbeitsgruppe für kartographische Koordinaten und Rotationselemente geschrieben wurden (z. B. 2009). Es fällt mir jedoch schwer, die Rolle der Zeit bei der Definition von Referenzsystemen vollständig zu verstehen.

Bei der Beobachtung eines Planeten von der Erde aus, zum Beispiel Jupiter, gibt es eine Vielzahl von Faktoren, die die Konstruktion eines Referenzsystems erschweren (einschließlich keine feste Oberfläche und planetarische Präzession), daher verwenden wir Geometrie, um ein Referenzsystem zu definieren. Da unsere Perspektive jedoch dynamisch ist, dh die Oberflächenveränderungen des Jupiter und die Bewegung des Planeten, sagen wir, dass wir zum Zeitpunkt J2000 die genaue Ausrichtung und Position der Erde kennen und daher von der Position, die bei J2000 definiert wurde, sagen können, dass dies das Koordinatenreferenzsystem für Jupiter ist.

Bedeutet die Einbeziehung der Zeit (z. B. J2000) also, dass wir sagen können, dass ein Koordinatenreferenzsystem auf der Situation eines Objekts, in diesem Beispiel Jupiter, zu einem bestimmten Zeitpunkt basiert?


Schauen Sie sich das J2000 Sonnensystem Barycentric (Raumbezug) und Barycentric Dynamical Time (TDB) an. Zusammen sind sie ein gutes Raum- und Zeitkoordinatensystem. NASA/JPL hat einige gute Informationen und Daten dazu.

In Bezug auf die Zeit wird TDB neu skaliert, so dass es von der Erde aus nahe an TT (ungefähr ~UTC) zu sein scheint. Die Neuskalierung ist darauf zurückzuführen, dass wir uns in einem Gravitationsbrunnen befinden und sich aufgrund der Relativität mit 30 km/s in Bezug auf den Schwerpunkt des Sonnensystems bewegen. Die ursprüngliche unskalierte Zeit wird als Baryzentrische Koordinatenzeit (TCB) bezeichnet und unterscheidet sich um ~0,5 Sekunden / Jahr.


Wir brauchen ein System, um zu beschreiben, "wo die Dinge im Himmel sind". Schon ein flüchtiger Blick in den Himmel stellt fest, dass „die Dinge sich täglich über den Himmel bewegen“. Anstatt also direkt zu beschreiben, wo etwas ist, beschreiben wir, wo es relativ zu den Sternen ist.

Einige der Sterne bewegen sich jedoch (aufgrund ihrer tatsächlichen Bewegung relativ zur Sonne) und scheinen zu wackeln (aufgrund der Bewegung der Erde um die Sonne). Betrachten wir also die Objekte, die so weit entfernt sind, dass eine solche Bewegung nicht nachweisbar ist. Quasare zum Beispiel. Andere entfernte Sterne sind ebenfalls geeignet, da sie keine messbare Bewegung haben. Ich nenne diese Quellen "Fixsterne". Ziel ist es, ein Koordinatensystem zu beschreiben, in dem sich die Fixsterne nicht bewegen.

Für unser Koordinatensystem verwenden wir die Ebene des Erdäquators zur März-Tagundnachtgleiche (teilweise gewählt, damit die Ebene durch die Sonne geht). Deklination ist definiert als der Winkel relativ zu dieser Ebene. Rektaszension ist dann der Winkel zwischen der Linie durch Erde und Sonne und der Linie, die durch die Projektion des Objekts auf die Ebene gebildet wird. Bei sehr weit entfernten Objekten spielt es keine Rolle, ob wir die Sonne oder die Erde als Mittelpunkt verwenden, da der Winkel mit angemessener Genauigkeit gleich ist.

Die Wahl der März-Tagundnachtgleiche auf diese Weise verursacht jedoch ein Problem, da sich die Ebene des Erdäquators langsam ändert und sich damit auch die Position relativ zu dieser Ebene langsam ändert. Die RA und Dec eines Quasars werden sich aufgrund dieser Präzession langsam ändern.

Die Lösung für dieses Problem besteht darin, das Koordinatensystem an einem bestimmten Datum "1. Januar 2000" zu definieren. Mit dieser Konvention können wir dem Quasar eine Position zuweisen, die sich nicht ändert. Dies ist ein Koordinatensystem, das die Position jedes Objekts relativ zu den Fixsternen beschreiben kann.

Wir können jetzt die Position eines beliebigen Objekts in denselben Koordinaten definieren. Für nahe Sterne können wir ihre Eigen- und scheinbare Bewegung relativ zu diesem Koordinatensystem beschreiben. Bei Planeten variiert die Position relativ zu den Fixsternen von Tag zu Tag aufgrund der relativen Bewegung der Planeten. Es hängt auch vom Standort des Beobachters ab. Ich kann also über die Position von Jupiter am 28. Juni 2018 um Mitternacht von Perth, WA, unter Verwendung der J2000.0-Koordinaten sprechen.

Der 2000.0 definiert genau, welches feste Koordinatensystem wir verwenden. Aber um die Position von Jupiter am Himmel zu beschreiben, müssen wir auch eine Beobachtungszeit, ein Datum und einen Ort verwenden.


Die Lernenden können damit rechnen, Karrieren in Bereichen zu finden, die wissenschaftliches Wissen und komplexe Problemlösungsfähigkeiten schätzen. Dazu gehört die Fähigkeit, moderne statistische Datenanalysetechniken einzusetzen. Absolventen können Jobs in den Bereichen K-12 MINT-Lehre, Schreiben und Journalismus, Wissenschaftspolitik oder statistische Datenanalyse und Computerprogrammierung finden.

Dieser Online-Astronomie-Abschluss ist ideal für Personen, die ein solides Verständnis der Astronomie und der Planetenwissenschaften erlangen möchten. Da sich dieses Programm auf kritisches Denken und innovative Problemlösung konzentriert, kann es Sie auf ein Jurastudium oder andere Studiengänge in Bezug auf diese Fähigkeiten vorbereiten.

Wenn Sie sich jedoch für ein Aufbaustudium in Astronomie oder Astrophysik bewerben oder einen Weg als Universitätsprofessor oder professioneller Astronom einschlagen möchten, benötigen Sie zusätzliche fortgeschrittene Studienleistungen in Mathematik und Physik sowie persönliche Forschungserfahrung, die derzeit in diesem Studiengang nicht vorhanden sind . Vielleicht möchten Sie den Campus Bachelor of Science der ASU in Erd- und Weltraumforschung in Betracht ziehen.


Planeten- und Weltraumwissenschaften

Planeten- und Weltraumwissenschaften veröffentlicht Originalartikel sowie Kurzmitteilungen (Briefe). Boden- und weltraumgestützte Instrumentierung und Laborsimulation von Sonnensystemprozesse sind inklusive. Die folgenden Felder von planetarisch und Sonnensystem Forschung werden abgedeckt:

Planeten- und Weltraumwissenschaften veröffentlicht Originalartikel sowie Kurzmitteilungen (Briefe). Boden- und weltraumgestützte Instrumentierung und Laborsimulation von Sonnensystemprozesse sind inklusive. Die folgenden Felder von planetarisch und Sonnensystem Forschung werden abgedeckt:

&Stier Himmelsmechanik, einschließlich dynamischer Evolution des Sonnensystems, Gravitationseinfangen und -resonanzen, relativistischen Effekten, Nachführung und Dynamik

&Stier Kosmochemie und Ursprung, einschließlich aller Aspekte der Entstehung und anfänglichen physikalischen und chemischen Entwicklung des Sonnensystems

&Stier Terrestrische Planeten und Satelliten, einschließlich Physik der Innenräume, Geologie und Morphologie der Oberflächen, Tektonik, Mineralogie und Datierung

&Stier Äußere Planeten und Satelliten, einschließlich Entstehung und Evolution, Fernerkundung bei allen Wellenlängen und In-situ-Messungen

&Stier Planetar Atmosphären, einschließlich Entstehung und Evolution, Zirkulation und Meteorologie, Grenzschichten, Fernerkundung und Laborsimulation

&Stier Planetar Magnetosphären und Ionosphären, einschließlich der Entstehung von Magnetfeldern, magnetosphärischem Plasma und Strahlungsgürteln und deren Wechselwirkung mit Sonne, Sonnenwind und Satelliten

&Stier Kleine Körper, Staub und Ringe, einschließlich Asteroiden, Kometen und Zodiakallicht und deren Wechselwirkung mit der Sonnenstrahlung und dem Sonnenwind

&Stier Exobiologie, einschließlich der Entstehung des Lebens, der Entdeckung planetarischer Ökosysteme und präbiologischer Phänomene im Sonnensystem und Laborsimulationen

&Stier Extrasolare Systeme, einschließlich des Nachweises und/oder der Nachweisbarkeit von Exoplaneten und Planetensystemen, ihrer Entstehung und Entwicklung, der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Exoplaneten


Die Milchstraße

Die Milchstraße ist die Galaxie, die unser Sonnensystem enthält. Sein Name „milchig“ leitet sich von seiner Erscheinung als schwach leuchtendes Band ab, das sich über den Nachthimmel wölbt, in dem das bloße Auge einzelne Sterne nicht unterscheiden kann. Der Begriff „Milchstraße“ ist eine Übersetzung des Lateinischen via lactea, aus dem Griechischen γαλαξίας κύκλος (galaxías kýklos, “Milchkreis”). Von der Erde aus erscheint die Milchstraße als Band, weil ihre scheibenförmige Struktur von innen betrachtet wird. Galileo Galilei zerlegte erstmals 1610 mit seinem Teleskop das Lichtband in einzelne Sterne. Bis Anfang der 1920er Jahre dachten die meisten Astronomen, dass alle Sterne des Universums in der Milchstraße enthalten seien. Nach der Großen Debatte von 1920 zwischen den Astronomen Harlow Shapley und Heber Curtis zeigten Beobachtungen von Edwin Hubble definitiv, dass die Milchstraße nur eine von vielen Milliarden Galaxien ist.

Die Milchstraße ist eine vergitterte Spiralgalaxie mit einem Durchmesser von etwa 100.000 bis 120.000 Lichtjahren, die 100 bis 400 Milliarden Sterne enthält. Es kann auch mindestens so viele Planeten enthalten. Das Sonnensystem befindet sich innerhalb der Scheibe, etwa 27.000 Lichtjahre vom galaktischen Zentrum entfernt, am inneren Rand einer der spiralförmigen Konzentrationen von Gas und Staub, dem Orion-Arm. Die Sterne in den inneren ≈10.000 Lichtjahren bilden eine Ausbuchtung und einen oder mehrere Balken, die von der Ausbuchtung ausgehen. Das Zentrum ist von einer intensiven Radioquelle namens Sagittarius A* markiert, bei der es sich wahrscheinlich um ein supermassives Schwarzes Loch handelt.

Sterne und Gase in einem weiten Bereich von der Umlaufbahn des Galaktischen Zentrums mit etwa 220 Kilometern pro Sekunde. Die konstante Rotationsgeschwindigkeit widerspricht den Gesetzen der Keplerschen Dynamik und legt nahe, dass ein Großteil der Masse der Milchstraße keine elektromagnetische Strahlung emittiert oder absorbiert. Diese Masse trägt den Namen „Dunkle Materie“. Die Rotationsperiode beträgt am Sonnenstand etwa 240 Millionen Jahre. Die Milchstraße als Ganzes bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 600 km pro Sekunde in Bezug auf extragalaktische Bezugssysteme. Der älteste bekannte Stern der Milchstraße ist mindestens 13,82 Milliarden Jahre alt und muss sich also kurz nach dem Urknall gebildet haben.

Umgeben von mehreren kleineren Satellitengalaxien ist die Milchstraße Teil der Lokalen Gruppe von Galaxien, die eine Unterkomponente des Virgo-Superhaufens bildet, die wiederum eine Unterkomponente des Laniakea-Superhaufens bildet.


Eine Einführung in Galaxien

NGC 4414, eine typische Spiralgalaxie im Sternbild Coma Berenices, hat einen Durchmesser von etwa 55.000 Lichtjahren und ist etwa 60 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. NASA

Galaxien 101:

Eine Galaxie ist ein massereiches, gravitativ gebundenes System, bestehend aus Sternen, stellaren Überresten, einem interstellaren Medium aus Gas und Staub und dunkler Materie, einer wichtigen, aber kaum verstandenen Komponente. Das Wort Galaxie leitet sich vom griechischen Galaxien (γαλαξίας) ab, wörtlich “milky”, ein Hinweis auf die Milchstraße. Beispiele für Galaxien reichen von Zwergen mit nur zehn Millionen (107) Sternen bis hin zu Riesen mit hundert Billionen (1014) Sternen, die jeweils das eigene Massenzentrum ihrer Galaxie umkreisen.

Galaxien enthalten eine unterschiedliche Anzahl von Sternensystemen, Sternhaufen und Arten von interstellaren Wolken. Zwischen diesen Objekten befindet sich ein spärliches interstellares Medium aus Gas, Staub und kosmischer Strahlung. Supermassereiche Schwarze Löcher befinden sich im Zentrum aller Galaxien. Sie gelten als Hauptantrieb für aktive galaktische Kerne, die sich im Kern einiger Galaxien befinden. Es ist bekannt, dass die Milchstraße mindestens ein solches Objekt beherbergt.

Galaxien wurden historisch nach ihrer scheinbaren Form kategorisiert, die normalerweise als ihre visuelle Morphologie bezeichnet wird. Eine häufige Form ist die elliptische Galaxie, die ein ellipsenförmiges Lichtprofil aufweist. Spiralgalaxien sind scheibenförmig mit staubigen, gekrümmten Armen. Solche mit unregelmäßigen oder ungewöhnlichen Formen werden als unregelmäßige Galaxien bezeichnet und entstehen typischerweise durch die Anziehungskraft benachbarter Galaxien. Solche Wechselwirkungen zwischen benachbarten Galaxien, die letztendlich zu einer Verschmelzung führen können, führen manchmal zu deutlich erhöhten Sternentstehungsereignissen, die zu Starburst-Galaxien führen. Kleinere Galaxien ohne kohärente Struktur werden als irreguläre Galaxien bezeichnet.

Es gibt wahrscheinlich mehr als 170 Milliarden (1,7 × 1011) Galaxien im beobachtbaren Universum. Die meisten haben einen Durchmesser von 1.000 bis 100.000 Parsec und werden normalerweise durch Entfernungen in der Größenordnung von Millionen von Parsec (oder Megaparsec) getrennt. Der intergalaktische Raum (der Raum zwischen den Galaxien) ist mit einem dünnen Gas mit einer durchschnittlichen Dichte von weniger als einem Atom pro Kubikmeter gefüllt. Die meisten Galaxien sind in einer Hierarchie von Assoziationen organisiert, die als Gruppen und Cluster bekannt sind, die wiederum normalerweise größere Superhaufen bilden. Im größten Maßstab sind diese Assoziationen im Allgemeinen in Blättern und Filamenten angeordnet, die von immensen Hohlräumen umgeben sind.

Am 12. Dezember 2012 berichteten Astronomen in Zusammenarbeit mit dem Hubble-Weltraumteleskop, dass die am weitesten entfernte bekannte Galaxie, UDFj-39546284, jetzt noch weiter entfernt liegt, als bisher angenommen. Die Galaxie, die sich schätzungsweise � Millionen Jahre” nach dem Urknall (vor etwa 13,8 Milliarden Jahren) gebildet hat und eine z (Rotverschiebung) von 11,9 hat, ist etwa 13,42 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt.


Inhalt

Die Längengradsysteme der meisten dieser Körper mit beobachtbaren starren Oberflächen wurden durch Verweise auf ein Oberflächenmerkmal wie einen Krater definiert. Der Nordpol ist der Rotationspol, der auf der Nordseite der unveränderlichen Ebene des Sonnensystems (in der Nähe der Ekliptik) liegt. Die Lage des Nullmeridians sowie die Position des Nordpols des Körpers auf der Himmelskugel können sich mit der Zeit aufgrund der Präzession der Rotationsachse des Planeten (oder Satelliten) ändern. Wenn der Positionswinkel des Nullmeridians des Körpers mit der Zeit zunimmt, hat der Körper eine direkte (oder prograde) Rotation, andernfalls wird die Rotation als retrograd bezeichnet.

In Ermangelung anderer Informationen wird angenommen, dass die Rotationsachse senkrecht zur mittleren Bahnebene Merkur verläuft und die meisten Satelliten in diese Kategorie fallen. Für viele der Satelliten wird angenommen, dass die Rotationsrate gleich der mittleren Umlaufzeit ist. Da sich im Fall der Riesenplaneten ihre Oberflächeneigenschaften ständig ändern und sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen, wird stattdessen die Rotation ihrer Magnetfelder als Referenz verwendet. Im Fall der Sonne versagt selbst dieses Kriterium (weil ihre Magnetosphäre sehr komplex ist und sich nicht wirklich gleichmäßig dreht) und stattdessen wird ein vereinbarter Wert für die Drehung ihres Äquators verwendet.

Zum planetographischer Längengrad, westliche Längengrade (d. h. positiv nach Westen gemessene Längen) werden verwendet, wenn die Rotation prograd ist, und östliche Längengrade (d. h. Längengrade, die positiv nach Osten gemessen werden), wenn die Rotation retrograd ist. Einfacher ausgedrückt, stellen Sie sich einen entfernten, nicht umlaufenden Beobachter vor, der einen Planeten beobachtet, während er sich dreht. Nehmen Sie auch an, dass sich dieser Beobachter innerhalb der Äquatorebene des Planeten befindet. Ein Punkt auf dem Äquator, der zu einem späteren Zeitpunkt direkt vor diesem Beobachter vorbeizieht, hat einen höheren planetographischen Längengrad als ein Punkt, der dies früher tat.

Jedoch, planetozentrischer Längengrad wird immer positiv nach Osten gemessen, egal in welche Richtung sich der Planet dreht. Osten ist definiert als die Richtung gegen den Uhrzeigersinn um den Planeten, von oberhalb seines Nordpols aus gesehen, und der Nordpol ist der Pol, der näher am Nordpol der Erde liegt. Längengrade wurden traditionell mit "E" oder "W" anstelle von "+" oder "–" geschrieben, um diese Polarität anzuzeigen. Zum Beispiel bedeuten −91°, 91°W, +269° und 269°E alle dasselbe.

Der moderne Standard für Marskarten (seit etwa 2002) ist die Verwendung planetozentrischer Koordinaten. Geleitet von den Arbeiten historischer Astronomen hat Merton E. Davies den Meridian des Mars am Krater Airy-0 bestimmt. [7] [8] Für Merkur, den einzigen anderen Planeten mit einer von der Erde aus sichtbaren festen Oberfläche, wird eine thermozentrische Koordinate verwendet: Der Nullmeridian verläuft durch den Punkt am Äquator, an dem der Planet am heißesten ist (aufgrund der Rotation und Umlaufbahn des Planeten). , zu diesem Zeitpunkt während des Perihels geht die Sonne mittags kurzzeitig zurück, was ihr mehr Sonne verleiht). Konventionell wird dieser Meridian als genau zwanzig Längengrade östlich von Hun Kal definiert. [9] [10] [11]

Gezeitenblockierte Körper haben eine natürliche Referenzlänge, die durch den Punkt verläuft, der ihrem Mutterkörper am nächsten liegt: 0° das Zentrum der primären Hemisphäre, 90° das Zentrum der führenden Hemisphäre, 180° das Zentrum der antiprimären Hemisphäre, und 270° das Zentrum der nachlaufenden Hemisphäre. [12] Die Libration aufgrund von nicht kreisförmigen Umlaufbahnen oder axialen Neigungen führt jedoch dazu, dass sich dieser Punkt wie ein Analemma um jeden Fixpunkt auf dem Himmelskörper bewegt.

Die Breitengrad-Nullebene (Äquator) kann als orthogonal zur mittleren Rotationsachse (Pole astronomischer Körper) definiert werden.

Die Bezugsflächen für einige Planeten (wie Erde und Mars) sind Rotationsellipsoide, bei denen der Äquatorradius größer ist als der Polarradius, so dass sie abgeplattete Sphäroide sind.

Die vertikale Position kann in Bezug auf ein gegebenes vertikales Datum durch physikalische Größen analog der topografischen geozentrischen Entfernung (im Vergleich zu einem konstanten nominalen Erdradius oder dem variierenden geozentrischen Radius der Referenzellipsoidoberfläche) oder Höhe/Höhe (über und ( unterhalb des Geoids). [13]

Das Areoid (das Geoid des Mars) [14] wurde mit Flugbahnen von Satellitenmissionen wie Mariner 9 und Viking gemessen. Die wichtigsten Abweichungen vom Ellipsoid, die von einer idealen Flüssigkeit erwartet werden, stammen vom vulkanischen Plateau von Tharsis, einer kontinentalgroßen Region mit erhöhtem Gelände, und seinen Antipoden. [fünfzehn]

Das Selenoid (das Geoid des Mondes) wurde von den GRAIL-Zwillingssatelliten gravimetrisch vermessen. [16]

Referenzellipsoide sind auch nützlich für die geodätische Kartierung anderer planetarischer Körper, einschließlich Planeten, ihrer Satelliten, Asteroiden und Kometenkerne. Einige gut beobachtete Körper wie der Mond und der Mars haben jetzt ziemlich genaue Referenzellipsoide.

Für nahezu sphärische Körper mit starrer Oberfläche, zu denen alle Gesteinsplaneten und viele Monde gehören, werden Ellipsoide in Bezug auf die Rotationsachse und die mittlere Oberflächenhöhe ohne Atmosphäre definiert. Der Mars ist eigentlich eiförmig, wobei sich seine Nord- und Südpolarradien um ungefähr 6 km (4 Meilen) unterscheiden, jedoch ist dieser Unterschied klein genug, dass der durchschnittliche Polarradius verwendet wird, um sein Ellipsoid zu definieren. Der Mond der Erde ist effektiv kugelförmig und hat fast keine Ausbuchtung an seinem Äquator. Beim Definieren eines Referenzmeridians wird nach Möglichkeit ein festes beobachtbares Oberflächen-Feature verwendet.

Für Gasplaneten wie Jupiter wird eine effektive Fläche für ein Ellipsoid als Gleichdruckgrenze von einem Bar gewählt. Da sie keine permanent beobachtbaren Merkmale aufweisen, erfolgt die Wahl der Nullmeridiane nach mathematischen Regeln.

Abflachung Bearbeiten

Damit das WGS84-Ellipsoid die Erde modellieren kann, definierend Werte sind [17]

b (Polarradius): 6 356 ​​752.3142 m,

so dass die Differenz der großen und kleinen Halbachsen 21,385 km (13 mi) beträgt. Dies sind nur 0,335 % der Hauptachse, so dass eine Darstellung der Erde auf einem Computerbildschirm eine Größe von 300 x 299 Pixel hätte. Dies ist kaum von einer Kugel zu unterscheiden, die als 300 x 300 Pixel dargestellt wird. Daher übertreiben Illustrationen typischerweise die Abflachung stark, um das Konzept der Abflachung eines Planeten hervorzuheben.

Ursprung der Abflachung Bearbeiten

1687 veröffentlichte Isaac Newton die Principia in dem er einen Beweis beifügte, dass ein rotierender, selbstgravitierender Flüssigkeitskörper im Gleichgewicht die Form eines abgeflachten Rotationsellipsoids (eines Sphäroids) annimmt. [18] Das Ausmaß der Abflachung hängt von der Dichte und dem Gleichgewicht von Gravitationskraft und Zentrifugalkraft ab.

Äquatoriale Ausbuchtung Bearbeiten

Äquatoriale Ausbuchtung der großen Himmelskörper des Sonnensystems
Körper Durchmesser (km) Äquatorial
Ausbuchtung (km)
Abflachen
Verhältnis
Drehung
Zeitraum (h)
Dichte
(kg/m3)
f Abweichung
von f
Äquatorial Polar
Erde 0 12 756.2 0 12 713.6 00 0 42.6 1 : 299.4 23.936 5515 1 : 232 −23%
Mars 00 6 792.4 00 6 752.4 00 0 40 1 : 170 24.632 3933 1 : 175 0 +3%
Ceres 000 964.3 000 891.8 000 72.5 1 : 13.3 0 9.074 2162 1 : 13.1 0 −2%
Jupiter 142 984 133 708 0 9 276 1 : 15.41 0 9.925 1326 1 : 9.59 −38%
Saturn 120 536 108 728 11 808 1 : 10.21 10.56 0 687 1 : 5.62 −45%
Uranus 0 51 118 0 49 946 0 1 172 1 : 43.62 17.24 1270 1 : 27.71 −36%
Neptun 0 49 528 0 48 682 00 846 1 : 58.54 16.11 1638 1 : 31.22 −47%

Im Allgemeinen hat jeder Himmelskörper, der sich dreht (und der ausreichend massiv ist, um sich selbst in eine sphärische oder nahezu sphärische Form zu ziehen), eine äquatoriale Ausbuchtung, die seiner Rotationsgeschwindigkeit entspricht. Mit 11.808 km ist Saturn der Planet mit der größten äquatorialen Ausbuchtung in unserem Sonnensystem.

Äquatoriale Höhenzüge Bearbeiten

Äquatoriale Ausbuchtungen sollten nicht mit Äquatorialkämmen verwechselt werden. Äquatoriale Rücken sind ein Merkmal von mindestens vier Saturnmonden: dem großen Mond Iapetus und den winzigen Monden Atlas, Pan und Daphnis. Diese Kämme folgen eng den Äquatoren der Monde. Die Kämme scheinen einzigartig für das Saturnsystem zu sein, aber es ist ungewiss, ob die Vorkommnisse zusammenhängen oder ein Zufall sind. Die ersten drei wurden von den entdeckt Cassini Sonde im Jahr 2005 wurde 2017 der Daphnean-Rücken entdeckt. Der Kamm auf Iapetus ist fast 20 km breit, 13 km hoch und 1300 km lang. Der Grat auf Atlas ist proportional noch bemerkenswerter, da der Mond viel kleiner ist und ihm eine scheibenartige Form verleiht. Bilder von Pan zeigen eine ähnliche Struktur wie Atlas, während die von Daphnis weniger ausgeprägt ist.

Kleine Monde, Asteroiden und Kometenkerne haben häufig unregelmäßige Formen. Für einige davon, wie zum Beispiel Jupiters Io, passt ein skalenförmiges (dreiachsiges) Ellipsoid besser als das abgeplattete Sphäroid. Bei stark unregelmäßigen Körpern hat das Konzept eines Referenzellipsoids möglicherweise keinen nützlichen Wert, daher wird manchmal stattdessen eine sphärische Referenz verwendet und Punkte werden durch planetozentrische Breite und Länge identifiziert. Auch das kann bei nicht-konvexen Körpern wie Eros problematisch sein, da Breiten- und Längengrade nicht immer eine einzelne Oberflächenposition eindeutig identifizieren.

Kleinere Körper (Io, Mimas usw.) werden tendenziell besser durch dreiachsige Ellipsoide angenähert, jedoch würden dreiachsige Ellipsoide viele Berechnungen komplizierter machen, insbesondere solche, die sich auf Kartenprojektionen beziehen. Viele Projektionen würden ihre eleganten und beliebten Eigenschaften verlieren. Aus diesem Grund werden in Mapping-Programmen häufig sphärische Referenzflächen verwendet.


Planeten und Planetensysteme

Das Buch hält die Mathematik auf ein Minimum und setzt nur rudimentäre Kenntnisse der Infinitesimalrechnung voraus. Das Buch beginnt mit einer Beschreibung der grundlegenden Eigenschaften der Planeten in unseren Sonnensystemen und vergleicht sie dann mit dem, was über Planeten in anderen Sonnensystemen bekannt ist. Es geht weiter, indem es die Oberflächen, das Innere und die Atmosphären der Planeten betrachtet und dann die Dynamik und den Ursprung von Planetensystemen behandelt. Das Buch schließt mit einem Blick auf die Rolle des Lebens in Planetensystemen.

·        Eine leicht verständliche, prägnante Einführung in Planeten und Planetensysteme

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Planeten und Planetensysteme ist von unschätzbarem Wert für Studenten, die Kurse in Planetenwissenschaften in einer Vielzahl von Disziplinen belegen, und von Interesse für Forscher und viele begeisterte Amateurastronomen, die eine aktuelle Einführung in dieses spannende Thema benötigen.


Planetare Referenzsysteme und Zeit - Astronomie

Brüssel, 28. Dezember 2020 – Das Königliche Observatorium von Belgien und EMXYS (Spanien) wurden von der Europäischen Weltraumorganisation ausgewählt, ein Gravimeter für die Raumsonde Juventas bereitzustellen, die im Rahmen des planetaren Verteidigungsprogramms der Europäischen Weltraumorganisation auf dem Asteroiden Dimorphos landen wird.

Künstlerische Ansicht des Juventus CubeSat. Bildnachweis: ESA.

Das Königliche Observatorium von Belgien mit EMXYS wird das GRASS-Instrument zur Verfügung stellen, das Messungen im Schwerefeld des Asteroiden Dimorphos durchführen wird. Das Gravimeter ist Teil des Juventas CubeSat, hergestellt von GomSpace Luxemburg, das 2027 auf dem Asteroiden landen wird, nachdem es an Bord der ESA-Raumsonde Hera in seine Nähe gereist ist. GRASS wird das erste Gravimeter auf einem Asteroiden sein.

Das Gravimeter ist ein Instrument, das vom Königlichen Observatorium von Belgien in Zusammenarbeit mit EMXYS vorgeschlagen, entworfen und entwickelt wurde, das die endgültige Weltraumversion des Instruments für die Mission bereitstellen wird. Das Gravimeter soll wertvolle Daten zur Massenverteilung, inneren Struktur und Dynamik von Dimorphos an die Erde senden. Diese Informationen werden das Wissen für die Aufstellung zukünftiger Umleitungsstrategien auf Asteroiden verbessern, die möglicherweise mit der Erde kollidieren könnten.

Die Erforschung von Körpern des Sonnensystems, um ihre Entwicklung und ihren Ursprung besser zu verstehen, war einer der Hauptforschungsbereiche des Königlichen Observatoriums von Belgien, das auch über ein starkes Erbe in Gravimetrie und Geophysik verfügt.

Nach der Teilnahme an drei Weltraummissionen im Orbit um die Erde und einer suborbitalen Mission beteiligt sich EMXYS zum ersten Mal an einem Weltraumprojekt weit entfernt von der Erdorbitalumgebung.

Hera soll 2024 starten und ist der europäische Beitrag zu einer internationalen Doppelraumfahrzeug-Kollaboration zu einem binären Asteroidensystem: Der 780 m Durchmesser große Hauptkörper Didymos wird von einem 160 m großen Mond, Dimorphos, umkreist. Die DART-Mission der NASA wird zuerst einen kinetischen Einschlag auf Dimorphos durchführen, dann wird Hera eine detaillierte Post-Impact-Vermessung durchführen, die dieses groß angelegte Experiment in eine gut verstandene und wiederholbare planetare Verteidigungstechnik verwandeln wird.

Özgür Karatekin, Forschungswissenschaftler am Königlichen Observatorium von Belgien, erklärte: „Hera wird die erste Mission sein, die eine detaillierte Charakterisierung eines binären Asteroidensystems durchführt. GRASS wird Oberflächenbeschleunigungen überwachen, um die unterirdische Struktur aufzudecken und die Spin-Bahn-Dynamik des Doppelsternsystems besser einzuschränken. Die Gravitationskräfte auf einen so kleinen Körper, der wahrscheinlich aus lose zusammengehaltenen Trümmerhaufen besteht, sind sehr gering (etwa 6 Größenordnungen kleiner als die Schwerkraft auf der Erde). Der GRASS wurde speziell für den Betrieb in einer solchen Mikrogravitationsumgebung und unter rauen Oberflächenbedingungen entwickelt.“

José A. Carrasco, CEO von EMXYS, erklärte: „Diese Mission sichert die Position von EMXYS im Weltraumsektor, entweder in der Erdumlaufbahn oder im Weltraum, und macht die Technologie des Unternehmens äußerst zuverlässig, um ein führender Hersteller von Hochleistungs-Satellitenplattformen zu werden und Nutzlasten im New Space-Markt”.

Ian Carnelli, Hera-Projektmanager bei der Europäischen Weltraumorganisation, erklärte: „GRASS wird es uns ermöglichen, zusätzliche Informationen über die interne Struktur von Dimorphos zu sammeln, die für die Kalibrierung der numerischen Einschlagscodes für die planetare Verteidigung entscheidend sind. Wir freuen uns sehr, diese ausgezeichnete Zusammenarbeit mit dem Königlichen Observatorium von Belgien und EMXYS fortzusetzen. Der Juventas CubeSat wird jetzt über eine unglaubliche Instrumentenpalette verfügen.“

Über das Königliche Observatorium von Belgien

Das Königliche Observatorium von Belgien ist ein föderales Forschungsinstitut, das unter der Schirmherrschaft der belgischen föderalen Wissenschaftspolitik (BELSPO) arbeitet. Es wurde 1826 gegründet und zog 1890 an seinen heutigen Standort in Ukkel/Uccle. Die Arbeit des Observatoriums konzentriert sich auf die Entwicklung und Verbreitung von Wissen auf dem Gebiet der Astronomie, Weltraumgeodäsie und Geophysik durch wissenschaftliche Forschung und Dienstleistungen. Die Dienste (Operational Directions) sind Referenzsysteme und Planetologie, Seismologie und Gravimetrie, Sonnenphysik und Weltraumwetter sowie Astronomie und Astrophysik. Der Dienst (Operationelle Direktion) „Referenzsysteme und Planetologie“ forscht zu Themen wie Weltraumgeodäsie, Planetenwissenschaft, Erdrotation, GNSS und Zeitrealisierung. Wissenschaftler des Königlichen Observatoriums von Belgien haben sich aktiv an der Erforschung der Planeten durch die Europäische Weltraumorganisation (ESA) beteiligt und waren für mehrere Missionen verantwortlich, darunter ExoMars, MarsExpress, BepiColombo und JUICE (JUpiter ICy moons Explorer).

EMXYS wurde 2007 gegründet und verfügt über mehr als 13 Jahre Erfahrung in der Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Systeme und deren Anwendung auf die Raumfahrt, insbesondere auf Nanosatelliten-bezogene Technologien. Das Unternehmen entwickelt Projekte für Raumfahrtagenturen und weltraumbezogene Industrieunternehmen und bietet ein zuverlässiges und wettbewerbsfähiges Projektmanagement sowie Forschungs- und Entwicklungsdienstleistungen. Bisher wurden 24 Weltraumprojekte und 4 Missionen abgeschlossen. /p>

Das Technologieunternehmen entwickelt und produziert Geräte und integrierte Instrumentierung für Datenerfassungs- und Kontrollsysteme für wissenschaftliche und kommerzielle Raumfahrtanwendungen. Es konzentriert sich auf vier technologische Felder: Raumfahrtsysteme, biomedizinische Technik, wissenschaftliche Instrumente und Verteidigungssysteme. Das Forschungs- und Entwicklungslabor sowie die Verwaltungseinrichtungen befinden sich im Wissenschafts- und Gewerbepark der Universität Miguel Hernández in Elche. EMXYS ist ein Spin-off dieser Universität.


Planeten und Planetensysteme

Das Buch hält die Mathematik auf ein Minimum und setzt nur rudimentäre Kenntnisse der Infinitesimalrechnung voraus. Das Buch beginnt mit einer Beschreibung der grundlegenden Eigenschaften der Planeten in unseren Sonnensystemen und vergleicht sie dann mit dem, was über Planeten in anderen Sonnensystemen bekannt ist. Es geht weiter, indem es die Oberflächen, das Innere und die Atmosphären der Planeten betrachtet und dann die Dynamik und den Ursprung von Planetensystemen behandelt. Das Buch schließt mit einem Blick auf die Rolle des Lebens in Planetensystemen.

· Eine zugängliche, prägnante Einführung in Planeten und Planetensysteme

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· Beinhaltet Ergebnisse der jüngsten planetarischen Weltraummissionen, wie Cassini zum Saturn und eine Reihe von Missionen zum Mars

· Durchgehend gut bebildert, inklusive Farbtafelausschnitt

Planeten und Planetensysteme ist von unschätzbarem Wert für Studenten, die Kurse in Planetenwissenschaften in einer Vielzahl von Disziplinen belegen, und von Interesse für Forscher und viele begeisterte Amateurastronomen, die eine aktuelle Einführung in dieses spannende Thema benötigen.

Bewertungen

„Planets and Planetary Systems ist von unschätzbarem Wert für Studenten, die Kurse in Planetenwissenschaften in einer Vielzahl von Disziplinen belegen, und von Interesse für Forscher und viele begeisterte Amateurastronomen, die eine aktuelle Einführung in dieses spannende Thema benötigen.“ (Heute Bücher, 20.09.2012)

Autor Bios Author

Stephen Eales ist der Autor von Planeten und Planetensysteme, herausgegeben von Wiley.


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·        Nutzt Erkenntnisse aus allen Disziplinen, die der Planetenwissenschaft zugrunde liegen

·        Beinhaltet Ergebnisse der jüngsten planetarischen Weltraummissionen, wie Cassini zum Saturn und eine Reihe von Missionen zum Mars

·        Durchgehend gut bebildert, einschließlich eines Farbtafelabschnitts

Planeten und Planetensysteme ist von unschätzbarem Wert für Studenten, die Kurse in Planetenwissenschaften in einer Vielzahl von Disziplinen belegen, und von Interesse für Forscher und viele begeisterte Amateurastronomen, die eine aktuelle Einführung in dieses spannende Thema benötigen.


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