Astronomie

Sollten nur kugelförmige Satelliten als „Monde“ betrachtet werden?

Sollten nur kugelförmige Satelliten als „Monde“ betrachtet werden?

Da Titan und Ganymed in dieselbe Kategorie fallen wie Deimos und Phobos oder die Komponenten von Planetenringen, die Kategorie der Monde, ist es so, als ob alle Asteroiden als Planeten betrachtet würden. Winzige unregelmäßige Satelliten werden "Mondchen" genannt, fallen aber immer noch in die Kategorie der Monde.

Gibt es einen Unterschied zwischen den natürlichen Satelliten und sollte es einen geben? Aus meiner Sicht sollten nur gleichgewichtsförmige Kugelmonde als Monde betrachtet werden. Während natürliche Satelliten alle Satelliten sind, sollten die sphärischen Monde sein. Sonst wäre es extrem seltsam, dass Deimos und Phobos in dieselbe Kategorie wie unser Mond oder die Galileischen Monde fallen. Zum Beispiel sollte man davon ausgehen, dass Pluto fünf natürliche Satelliten hat, und einer von ihnen (Charon) ist ein Mond.


Scheinbar nicht! Von Space.com ist hier, warum die inneren Monde des Saturn wie Ravioli und Kartoffeln geformt sind

Die seltsamen Formen der inneren Saturnmonde, die Objekten von Ravioli bis Kartoffeln ähneln, könnten auf die Verschmelzung winziger Mondchen zurückzuführen sein, wie eine neue Studie zeigt.

Der neue Befund könnte helfen zu erklären, wie sich Monde im Allgemeinen bilden können, sagten Forscher in einem neuen Papier, das die Arbeit beschreibt.

Der Artikel in Nature Astronomy vom 21. Mai 2018 ist Die eigentümlichen Formen der kleinen inneren Monde des Saturn als Beweis für die Verschmelzung ähnlich großer Mondchen (arXiv, slideshare) so diese gelten definitiv als nicht-sphärische Monde aus Fusionen von "Moonlets".

Weitere (ausgeschnittene) Bilder von Pan aus der NASA-News Cassini enthüllt die seltsame Form von Saturns Mond-Pan


Die Notwendigkeit, zwischen diesen kartoffelförmigen und kugelförmigen Monden zu unterscheiden, ist nicht entstanden. Daher gibt es nicht zwei verschiedene Wörter, um diese beiden Arten von Monden zu bezeichnen. Und solange die Gemeinschaft der Astronomen, die natürliche Satelliten untersuchen, keine Notwendigkeit für eine zusätzliche Kategorie sieht, wird es wahrscheinlich keine vorsorglich geben.

Vielleicht werden wir eines Tages entdecken, dass sich kartoffelförmige und kugelförmige Satelliten auf sehr unterschiedliche Weise bilden und sehr unterschiedliche Eigenschaften haben (nicht nur ästhetisch). Dann könnte der Fall gemacht werden, sie in zwei verschiedene Kategorien zu sortieren.

Nebenbei bemerkt ist die Definition beliebiger Kategorien nie trivial. Wie sphärisch ist sphärisch? Die Grenze muss irgendwo festgelegt werden, aber es wird immer Randfälle geben, in denen ein Objekt vernünftigerweise in eine der beiden Kategorien fallen könnte.


Sollten nur kugelförmige Satelliten als „Monde“ betrachtet werden? - Astronomie

Ein Mond ist ein Objekt, das einen Planeten oder etwas anderes umkreist, das kein Stern ist

Geowissenschaften, Astronomie, Geologie, Physik

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Ein Mond ist ein Objekt, das einen Planeten oder etwas anderes umkreist, das kein Stern ist. Außer Planeten können Monde auch Zwergplaneten, große Asteroiden und andere Körper umkreisen. Objekte, die andere Objekte umkreisen, werden auch Satelliten genannt, daher werden Monde manchmal als natürliche Satelliten bezeichnet. Die Menschen haben viele künstliche Satelliten in eine Umlaufbahn um die Erde gebracht, aber diese werden nicht als Monde betrachtet.

Der Planet oder Körper, den ein Mond umkreist, wird als Primärkörper bezeichnet. So wie die Schwerkraft die Planeten in unserem Sonnensystem in der Umlaufbahn um die Sonne hält, hält die Schwerkraft auch die Monde in der Umlaufbahn um ihre Primärkreise.

Viele Monde sind gleichzeitig mit ihrem Primärmond entstanden. Die Schwerkraft zog Staub- und Gasteilchen zu immer größeren Materialklumpen zusammen. Schließlich begann der kleinere Materialklumpen (Mond) den größeren Klumpen (primär) zu umkreisen.

Einige Monde sind auf andere Weise entstanden. Der Mond der Erde könnte sich gebildet haben, als ein Objekt von der Größe des Mars auf den Planeten stürzte. Durch die Kollision wurde eine riesige Menge Material in die Umlaufbahn um die Erde gesprüht. Dieses Material sammelte sich langsam zu einem großen Körper, unserem Mond. Andere Monde in unserem Sonnensystem waren einst Asteroiden, Gesteinsbrocken, die zu klein sind, um Planeten zu sein. Diese Asteroiden kamen ihrem Primärstern zu nahe und wurden durch die Schwerkraft in die Umlaufbahn gezogen.

Die meisten Monde bestehen aus Gestein, aber viele enthalten auch eine große Menge an Eis, Gas und anderen Chemikalien. Europa, ein großer Mond, der Jupiter umkreist, hat eine eisige Oberfläche, die einen flüssigen Ozean aus Wasser bedecken kann.

Einige Monde haben vulkanische oder geologische Aktivität. Zum Beispiel haben Wissenschaftler vulkanische Wolken beobachtet, die 300 Kilometer (190 Meilen) von der Oberfläche von Io, einem anderen der Jupitermonde, aufsteigen. Andere Monde, einschließlich des Erdmondes, zeigen wenig oder keine Anzeichen geologischer Aktivität, obwohl sie in der Vergangenheit möglicherweise aktiver waren.

Bis 2010 hatten Astronomen 166 Monde entdeckt, die Planeten in unserem Sonnensystem umkreisen. Neunundneunzig davon wurden seit 2000 entdeckt. Jupiter hat mit 63 die bekanntesten Monde. Saturn hat 60 benannte Monde, Uranus hat 27 und Neptun hat 13. Mars hat nur 2 und die Erde hat nur 1. Venus und Merkur haben keine Monde.

Weitere sechs Monde in unserem Sonnensystem umkreisen Zwergplaneten. Zwergplaneten sind planetenähnliche Objekte, die nicht der vollständigen Definition eines Planeten entsprechen. Pluto ist der bekannteste Zwergplanet. Pluto hat drei Monde. Viele andere Monde in unserem Sonnensystem umkreisen kleinere Körper. Da Monde relativ klein sind, wurden noch keine außerhalb des Sonnensystems entdeckt, aber es gibt wahrscheinlich Billionen von Monden im ganzen Universum.

Foto von Bonnie Kelley

Mann im Mond
Die Oberfläche des Erdmondes ist mit Millionen von Kratern übersät, die übrig geblieben sind, als Asteroiden und andere Weltraumgesteine ​​über Millionen von Jahren auf seine Oberfläche stürzten. Manchmal sieht das Kratermuster von der Erde aus wie ein Gesicht, das nach unten blickt.

Supermond
Der größte Mond im Sonnensystem ist Ganymed, der Jupiter umkreist. Sein Durchmesser oder die maximale Distanz beträgt 5.262 Kilometer (3.270 Meilen) und ist damit größer als der Planet Merkur. 1610 entdeckte der italienische Astronom Galileo Galilei Ganymed und drei weitere planetengroße Monde, die Jupiter umkreisen. Sie waren die ersten Monde, die entdeckt wurden, die einen anderen Planeten als die Erde umkreisten.


Unterschied zwischen Planeten und Monden

Ein Planet ist ein großes Objekt, das einen Stern oder einen stellaren Überrest umkreist. Dies ist hauptsächlich auf seine eigene Schwerkraft und die Schwerkraft des Sterns zurückzuführen, die es dem Planeten ermöglicht, eine Umlaufbahn um den Stern zu haben. Die Umlaufbahn ist normalerweise elliptisch, hauptsächlich abhängig von der Gravitationskraft des Planeten und des Sterns.

Die Gravitationskraft des Planeten ist stark genug, um den Planeten zu runden, d. h. seine Materie in eine Kugelform zu verbinden. Ein Planet hat auch seine Nachbarregion von anderen Trümmern befreit. Die Planetesimale, also andere Trümmer, sollten entweder vom Planeten absorbiert werden, oder wenn er groß genug ist, um eine eigene Gravitationskraft zu haben, könnte er zu einem Satelliten des Planeten, also zum Mond, werden oder einfach in den Weltraum davonschweben.

Gemäß der Internationalen Astronomischen Union (IAU) ist „ein „Planet“ ein Himmelskörper, der: (a) sich in einer Umlaufbahn um die Sonne befindet, (b) genügend Masse für seine Eigengravitation hat, um Starrkörperkräfte zu überwinden, sodass er nimmt eine hydrostatische Gleichgewichtsform (fast rund) an und (c) hat die Umgebung um seine Umlaufbahn gesäubert.“

Daher gibt es gemäß dieser Definition derzeit acht Planeten in unserem Sonnensystem: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun, geordnet nach der Entfernung von der Sonne.

Monde sind die natürlichen Satelliten der Planeten. Diese natürlichen Satelliten umkreisen einen Primärkörper, hauptsächlich die Planeten oder Asteroiden, die groß genug sind. Natürliche Satelliten waren Gesteine, die nach der Entstehung des Sonnensystems und der darin befindlichen Planeten übrig geblieben waren. Diese Gesteine ​​​​fielen dann entweder in eine Umlaufbahn um ihren nächsten größten Asteroiden oder Planeten oder schwebten in den Weltraum.

Diese natürlichen Satelliten können unterschiedlich groß sein, einige sind größer als Planeten. Zum Beispiel sind Ganymed, ein Mond von Jupiter und Titan, ein Mond von Saturn, größer als Merkur, der ein Planet ist. Außerdem ist es nicht notwendig, dass alle Planeten Monde oder einen Mond haben: Merkur und Venus haben überhaupt keine Monde Die Erde hat einen einzigen natürlichen Satelliten, den wir nennen, der Mond Jupiter und Saturn haben mehr als 50 bis 60 Monde Neptun und Uranus hat mehr als 20 Monde sogar Pluto, Haumea und Eris, die als Kleinplaneten gelten oder Zwergplaneten haben verschiedene Monde, Pluto hat fünf bekannte Monde. Darüber hinaus werden ständig weitere natürliche Satelliten entdeckt.

Im Januar 2012 sind 176 Monde bekannt, die sechs der acht Planeten umkreisen, acht die drei der fünf Zwergplaneten umkreisen, und es gibt 76 Asteroiden im Asteroidengürtel zwischen Mars und Venus, die von Satelliten umkreist werden. Es wird angenommen, dass viele dieser Satelliten in der Lage sind, Leben zu erhalten. Einige haben Beweise für Eis und Wasser, während Titan sogar eine Atmosphäre hat.

Der Hauptunterschied zwischen Planeten und Monden besteht jedoch darin, dass Planeten um die Sonne kreisen, während Monde um ihre Planeten oder Zwergplaneten oder Asteroiden oder Primärobjekte kreisen. Darüber hinaus umkreisen die natürlichen Satelliten in Zusammenarbeit mit ihren Primärobjekten auch die Sonne. Zum Beispiel umkreist der Mond die Erde, aber so wie die Erde die Sonne umkreist, umkreist auch der Mond die Sonne, während er der Erde folgt.


Physikalische Eigenschaften

Tabelle 1 zeigt ein Protokoll aller aufgelösten Messungen von Plutos kleinen Monden. Einige Beispiele der aufgelösten Bilder sind in Abb. 1 dargestellt (siehe auch Abb. S1 und Abb. S7 bis S14). Systematische Messungen der Helligkeitsschwankungen von Plutos Monden zwischen Mai und Anfang Juli 2015 wurden zusammen mit den aufgelösten Messungen verwendet, um die Größen, Formen, Rotationsperioden und Rotationspole aller vier Monde einzuschränken (12) (Tabelle 2). Abbildung 2 zeigt die beobachteten Helligkeitsschwankungen nach der Phasenverschiebung durch die besten Rotationsperioden (siehe auch Abbildungen S2 und S3). Anders als bei Pluto und Charon – die jeweils synchron mit einer Periode von 6,3872 Tagen rotieren, was ihrer gegenseitigen Umlaufperiode um ihr gemeinsames Schwerpunkt entspricht – rotieren die kleinen Monde von Pluto überraschend schnell (Hydra hat die schnellste Rotationsperiode,

10 Stunden) und alles ist alles andere als synchron. Die Rotationspole (Tabelle 2 und Tabelle S4) sind nahezu orthogonal zur Richtung der gemeinsamen Rotationspole von Pluto und Charon geclustert: Die Neigungswinkel relativ zur Pluto-Charon-Polrichtung betragen 91°, 123°, 96° und 110 ° für SNKH bzw. Nominell haben alle kleinen Monde eine retrograde Rotation, aber Nix ist der einzige, der dies signifikant (dh retrograd mit mehr als 1σ Konfidenz) ist. Diese Sammlung von Neigungen ist selbst bei nur vier Punkten nicht mit einer isotropen Verteilung vereinbar, ein Kolmogorov-Smirnov-Test zeigt eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 1%, dass dies eine gleichmäßige Neigungsverteilung ist (dh die Polneigungen sind mit einer Konfidenz von 2σ bis 3σ ungleichmäßig Niveau). Diese Ergebnisse zu den Rotationseigenschaften wurden in anderen regulären Satellitensystemen im Sonnensystem nicht beobachtet. Schnelle Rotationen und große Schiefe deuten darauf hin, dass die Gezeitenentspinnung in der Rotationsgeschichte der Monde keine große Rolle gespielt hat. Die Monde haben wahrscheinlich nie den Zustand nahezu Synchronizität erreicht, in dem vorhergesagt wurde, dass chaotische Störungen durch Charon dominieren (5), ob Chaos in der aktuellen Rotationsdynamik der Monde eine Rolle spielt, wird auf eine zukünftige Studie verschoben.

Alle Beobachtungen von Plutos Kleinsatelliten mit einer Auflösung von besser als 15 km pro Pixel und mit Downlink zur Erde vor dem 15. Dezember 2015 sind aufgelistet. Die Daten sind die mittleren Beobachtungszeiten der Raumsonde New Horizons. Die Auflösung bezieht sich auf die projizierte Entfernung zum Objekt, die von einem einzelnen Instrumentenpixel abgedeckt wird. Der Phasenwinkel ist der Winkel Sonne-Objekt-Neue Horizonte. Alle Beobachtungen wurden mit der panchromatischen Kamera LORRI (10), außer „N_COLOR_2“ und „N_MPAN_CA“, die mit der MVIC-Farbkamera aufgenommen wurden (11).

Himmlischer Norden ist oben Osten ist links. Das Styx-Bild ist ein entfaltetes (12) zusammengesetzt aus sechs Bildern von U_TBD_1_02 (Tabelle 1), die zu kosmetischen Zwecken mit Pixeln von einem Achtel der nativen Pixelskala neu abgetastet wurden. Das Nix-Bild ist ein entfaltetes Einzelbild von N_LEISA_LORRI_BEST und wird mit den nativen Pixeln angezeigt. Das Kerberos-Bild ist ein entfaltetes Komposit aus vier Bildern von U_TBD_2 und wurde zu kosmetischen Zwecken mit Pixeln von einem Achtel der nativen Pixelskala neu abgetastet (12) (Abb. S1). Das Hydra-Bild ist ein entfaltetes Komposit aus zwei Bildern von H_LORRI_BEST mit Pixeln, die der Hälfte des nativen Maßstabs entsprechen. Einige Oberflächenmerkmale auf Nix und Hydra scheinen Einschlagskrater zu sein (12).

Die Größen (Durchmesser) sind dreidimensionale ellipsoide, die am besten zu den aufgelösten und unaufgelösten (Lichtkurve) Messungen passen (12). Die Unsicherheiten betragen ±3 km (±1σ) für Styx, Kerberos und Nix und ±10 km (±1σ) für Hydra. Kerberos hat eine zweilappige Form, die von einem einzelnen Ellipsoid nicht gut passt. Die Umlaufzeiten sind von (5). Die Rotationsraten werden aus Analysen von Lichtkurvendaten über mehrere Monate bestimmt (12). Die Drehpolrichtungen werden aus einem Modell bestimmt, das versucht, sowohl die Lichtkurvenmessungen als auch die aufgelösten Messungen abzugleichen (12). Die unten aufgeführten Polpositionen sind auf ±10° (±1σ, siehe auch Abb. S4) genau, die Rotationspole von Pluto und Charon zeigen beide auf [RA, DEC] = [132.993°, −6.163°]. Die hier aufgeführten geometrischen Albedos erklären möglicherweise nicht vollständig einen möglichen schnellen Anstieg der Helligkeit nahe 0° Phasenwinkel (siehe Text für weitere Details). Auf der Grundlage einer kürzlich durchgeführten (November 2015) Analyse von stellaren Kalibrierungsdaten haben wir die Empfindlichkeit von LORRI um 20 % gegenüber dem Preflight-Wert reduziert, was die abgeleiteten geometrischen Albedo-Werte (unten tabellarisch) um 20 % gegenüber den Werten auf der Grundlage von raise erhöht die Originalkalibrierung. Die Empfindlichkeit von LORRI war bei den

1 %-Niveau seit dem Start, und eine definitivere absolute Kalibrierung wird aus den für Juli 2016 geplanten Sternbeobachtungen erwartet.

Systematische Helligkeitsmessungen der Kleinsatelliten von Pluto wurden von LORRI während des Anflugs auf Pluto von Mai bis Anfang Juli 2015 durchgeführt. Hv bezieht sich auf die gesamte (dh über das gesamte Ziel integrierte) sichtbare Helligkeit (V-Band), bezogen auf eine heliozentrische Entfernung von 1 AE, eine Raumfahrzeug-Zielentfernung von 1 AE und einen Sonnenphasenwinkel von 0° (unter Verwendung von a Phasengesetz von 0,04 mag/deg). Für die sieben verschiedenen Beobachtungsepochen werden unterschiedliche Farben verwendet (12) (Tabelle S4) ±1σ Fehlerbalken werden für jede Messung angezeigt (einige Fehlerbalken sind kleiner als die Symbole). Drei verschiedene Algorithmen wurden verwendet, um nach periodischen Variationen in den Daten zu suchen (12). Die aus dieser Analyse abgeleiteten Rotationsperioden (Tabelle 2) wurden dann verwendet, um die Helligkeitsdaten zu phasen, wodurch die oben gezeigten Lichtkurven erzeugt wurden. Diese Lichtkurven mit zwei Spitzen resultieren vermutlich aus der Rotation von langgestreckten Körpern, wobei die Lichtkurven-Amplitude durch die Variation der dem Betrachter präsentierten Querschnittsfläche bestimmt wird, die von der Körperform und dem Winkel zwischen dem Rotationspol und abhängt die Sichtlinie zum Körper. Die Rotationsphasen für alle aufgelösten Beobachtungen der Kleinsatelliten (Tabelle 1) sind durch die vertikalen roten Linien gekennzeichnet, obwohl der Winkel zwischen Beobachter und Rotationspol für diese Beobachtungen im Vergleich zu den früheren unterschiedlich sein kann. Die gestrichelten Kurven sind Sinuskurven mit den am besten übereinstimmenden Perioden. Die Amplituden für Styx, Nix, Kerberos bzw. Hydra betragen 0,30, 0,20, 0,37 und 0,07 mag. Die gestrichelten horizontalen Linien sind der Mittelwert Hv Werte, die für Styx, Nix, Kerberos bzw. Hydra 11,75, 8,28, 11,15 und 7,77 mag betragen.

Die kleinen Monde von Pluto haben stark längliche Formen mit einem maximalen zu minimalen Achsenverhältnis von

1,5 bis 2 (Tabelle 2). Stark asymmetrische Formen sind typisch für viele andere kleine Körper im Sonnensystem und spiegeln vermutlich einen Wachstumsprozess durch Agglomeration kleiner Objekte zu locker gebundenen, makroporösen Körpern wider, deren Schwerkraft nicht ausreichte, um sie in kugelförmigere Formen zu ziehen. Insbesondere Kerberos hat eine zweilappige Form, die auf die Verschmelzung zweier kleinerer Körper hindeutet. Hydra hat auch eine stark asymmetrische Form, die auch auf die Verschmelzung kleinerer Körper hinweisen könnte, aber die Divots in Hydras Oberfläche könnten plausibel durch Einschläge der lokalen Bevölkerung des Kuipergürtels entstanden sein. Die nichtsphärischen Formen von Plutos kleinen Satelliten stimmen mit ihrer Bildung in der Restscheibe überein, die durch die Kollision zweier großer Kuipergürtel-Objekte (KBOs) erzeugt wurde, die das Pluto-Charon-Binärsystem bildeten (1315).

Große Unsicherheiten in den Massen der kleinen Monde (bis zu

100%) sowie große Unsicherheiten in ihren Volumina schließen die Bestimmung genauer Werte für ihre Dichten zu diesem Zeitpunkt aus (Dichten von 0 liegen innerhalb der aktuellen Fehlerschätzungen). Die Ergebnisse von New Horizons auf Kerberos (siehe unten) zeigen jedoch deutlich, dass die aktuelle dynamische Schätzung seiner Masse (4) ist eine Überschätzung, möglicherweise um den Faktor


Doppelter Ärger

Diese Formel ergibt eine eigentümliche Konsequenz. Margot definiert ein Paar umlaufender Objekte, die sich beide oberhalb der kritischen Masse befinden, als Doppelplanet. So, Neuer Wissenschaftler fragte ihn bei dem Treffen, was ist mit Erde und Mond? Mit einem kurzen Blick auf eine Grafik bestätigte Margot, dass sich der Mond über der kritischen Masse befindet. Nach seiner vorgeschlagenen Definition ist es also auch ein Planet.

"Aber wir sollten hier vorsichtig sein", fügt er hinzu. “Die IAU hat den Begriff ‘Satellit’ nicht definiert. Wenn sie dies tun, wird dies ihre Entscheidung über Doppelplaneten gegenüber Satelliten beeinflussen.” Die nächste Gelegenheit für die IAU, den Fall wieder aufzunehmen, wäre ihre Generalversammlung in Wien im Jahr 2018.

Was den Rest des Sonnensystems betrifft, lässt Margots Kriterium eine Kluft zwischen Planeten und Zwergplaneten. Pluto würde seinen Zwergenstatus behalten, weil er noch so viel Gesellschaft im Kuipergürtel hat. Der am wenigsten planetenähnliche Planet, Mars, hat mehr als das 50-fache der bahnfreien Masse, während der dominanteste Zwerg, Ceres, nur wenige Prozent der erforderlichen Masse hat. Es bedeutet auch, dass alle bekannten Exoplaneten tatsächlich Planeten sind, außer in den wenigen Fällen, in denen die Messungen noch nicht gut genug sind, um dies zu sagen. Und praktischerweise macht der Vorschlag die fragwürdige Frage der “Rundheit” überflüssig – alles über der orbitfreien Masse ist so groß, dass seine Schwerkraft es in eine runde Form ziehen muss.

“Natürlich ist es nur ein Vorschlag,”, sagt Margot. “Ich weiß nicht, ob es halten wird, ob die Leute es lieben, hassen oder gleichgültig sind.”

Sein Vorschlag wird sicherlich diejenigen nicht zufriedenstellen, die der Meinung sind, dass die IAU falsch war, die Umlaufbahn von vornherein zu fordern. “Ich habe Verständnis für das, was er vorhat,”, sagt Richard Binzel vom Massachusetts Institute of Technology. “Aber für mich geht es um den Körper selbst, nicht um seinen Standort.” Binzel bevorzugt einen früheren Vorschlag, dass Rundheit das Hauptkriterium ist – was viele weitere Objekte planetisieren würde.


Sphärische Astronomie

der Zweig der Astrometrie, der sich mit mathematischen Methoden zur Lösung von Problemen befasst, die mit dem Studium der scheinbaren Positionen und Bewegungen von Himmelskörpern wie Sternen, Sonne, Mond, Planeten und künstlichen Himmelskörpern auf der Himmelssphäre verbunden sind. Die sphärische Astronomie wird in verschiedenen Bereichen der Astronomie verwendet. Es entstand in der Antike und war der erste Schritt in der Erforschung astronomischer Phänomene.

Das Grundkonzept der sphärischen Astronomie ist die Himmelskugel. Jede Richtung zu einem Himmelskörper im Raum wird auf der Kugel durch einen Punkt dargestellt, und Ebenen werden durch Großkreise dargestellt. Die Verwendung der Himmelskugel ermöglicht eine erhebliche Vereinfachung der mathematischen Beziehungen zwischen Himmelsrichtungen, da komplexe räumliche Darstellungen auf einfachere Figuren auf der Kugeloberfläche reduziert werden, daher der Begriff „sphärische Astronomie.&rdquo

Um die relativen Positionen und Bewegungen von Punkten auf der Himmelskugel zu studieren, werden darauf Koordinatensysteme eingerichtet. Die sphärische Astronomie verwendet das Horizontkoordinatensystem, zwei äquatoriale Systeme und das ekliptische Koordinatensystem (sehenHIMMLISCHE KOORDINATEN). Die Beziehungen zwischen den verschiedenen Koordinatensystemen werden mit Hilfe der Formeln der Kugeltrigonometrie bestimmt. Da die sphärische Astronomie Phänomene untersucht, die mit der scheinbaren Tagesrotation der Himmelskuppel verbunden sind, d. h. die scheinbaren Bewegungen von Körpern aufgrund der Erdrotation, wird die Himmelskugel als von Ost nach West um die verlängerte Erdachse rotierend betrachtet mit einer Winkelgeschwindigkeit gleich der, mit der sich die Erde dreht. Dieses kinematische Modell gibt einem Beobachter auf der rotierenden Erde fast exakt das Erscheinungsbild des Himmels wieder. Die allgemeinen Beziehungen zwischen dem Horizont und dem äquatorialen Koordinatensystem ermöglichen es beispielsweise, die Zeiten und Azimute, zu denen ein Himmelskörper auf- und untergeht, den Zeitpunkt des Durchgangs eines Himmelskörpers, die Elongation eines Himmelskörpers und die Position eines Himmelskörpers zu einem bestimmten Zeitpunkt. Eine der Aufgaben der sphärischen Astronomie ist die Bestimmung der Bedingungen, unter denen sich zwei geeignet gewählte Sterne auf gleicher Höhe befinden. Die Kenntnis dieser Bedingungen ist wichtig, um aus astronomischen Beobachtungen die geographischen Koordinaten von Punkten auf der Erdoberfläche zu bestimmen.

Zeitmessung. Ein wichtiges Problem der sphärischen Astronomie ist die Schaffung der theoretischen Grundlagen des astronomischen Zeitrechnungssystems. Die sphärische Astronomie untersucht also Zeiteinheiten und die Beziehungen zwischen ihnen. Die Zeitmessung basiert auf den natürlichen periodischen Phänomenen der Erdrotation um ihre Achse und der Erdumdrehung um die Sonne.

Die Dauer einer Erdumdrehung beträgt, je nachdem, ob die Frühlings-Tagundnachtgleiche oder die Sonne als Bezugspunkt auf der Himmelskugel verwendet wird, ein Stern- oder Sonnentag. Bei der Berechnung siderischer Tage wird berücksichtigt, dass die Frühlings-Tagundnachtgleiche aufgrund von Präzession und Nutation nicht an derselben Position auf der Himmelskugel verbleibt, sondern sich translatorisch bewegt und gleichzeitig Schwingungen um ihre mittlere Position ausführt. Für die Berechnung von Sonnentagen wird der Begriff der mittleren Sonne eingeführt. Die mittlere Sonne ist ein fiktiver Punkt, der sich in Koordination mit der komplizierten scheinbaren Bewegung der wahren Sonne entlang der Ekliptik gleichmäßig entlang des Äquators bewegt.

Die Periode einer Umdrehung der Erde um die Sonne ist ein tropisches Jahr. Der Kalender basiert auf dem tropischen Jahr, das der Zeit entspricht, die für einen Zyklus der vier Jahreszeiten benötigt wird. Da ein tropisches Jahr keine ganze Zahl von mittleren Tagen enthält, wird die Dauer eines Kalenderjahres in einigen Jahren auf 365 Tage und in anderen Jahren auf 366 Tage festgelegt, damit die durchschnittliche Dauer des Kalenderjahres über einen langen Zeitraum der Länge eines tropischen Jahres entsprechen. In der Astronomie wird die Zeit in tropischen Jahren, in Kalenderjahren mit einer mittleren Dauer von 365,25 Tagen oder in Julianischen Tagen gerechnet.

Beobachtete Positionen von Himmelskörpern. Die direkt aus der Beobachtung gewonnenen Koordinaten von Himmelskörpern werden durch eine Reihe von Faktoren verzerrt. Erstens behalten die Koordinatenachsen, die der Erdrotationsachse und der Frühlings-Tagundnachtgleiche zugeordnet sind, keine konstante Richtung bei, sondern bewegen sich infolge von Präzession und Nutation. Aufgrund von Aberrationen sind die scheinbaren Positionen der Himmelskörper auf der Himmelskugel etwas von den Positionen der Himmelskörper verschoben, wenn die Erde stationär wäre. Beobachtungen werden auch durch die Lichtbrechung in der Erdatmosphäre verzerrt. Darüber hinaus müssen bei der Verarbeitung von Beobachtungsdaten Parallaxeneffekte berücksichtigt werden.

Die Koordinaten der Himmelskörper müssen korrigiert werden, um die aufgezählten Verzerrungen aus den beobachteten Positionen der Himmelskörper zu beseitigen und um für alle Beobachtungen Positionen im gleichen Koordinatensystem zu bestimmen. Das verwendete Koordinatensystem ist mit der Position der Erdrotationsachse und der Frühlings-Tagundnachtgleiche in einer Epoche wie 1900.0 oder 1950.0 (sehenMITTLERE POSITION). Die angewendeten Korrekturen berücksichtigen die Auswirkungen von Präzession, Nutation, Aberration, Parallaxe und Brechung. Astronomische Jahrbücher geben die Werte spezieller Reduktionsgrößen an, die verwendet werden, um die Auswirkungen von Präzession, Nutation und Aberration zu berücksichtigen. Die Jahrbücher geben auch die Werte anderer Größen an, die für die Verarbeitung astronomischer Beobachtungen erforderlich sind.

PRÄZESSION UND NUTATION. Infolge der Präzession ändert die Erdachse langsam ihre Richtung mit einer Periode von etwa 26.000 Jahren, um eine konische Oberfläche zu beschreiben. Dieser Bewegung der Erdachse sind Nutationsschwingungen überlagert (sehenNUTATION). Auch die Lage der Ebene der Ekliptik im Raum ändert sich sehr langsam, verbunden mit dieser Änderung ist eine Bewegung der Frühlings-Tagundnachtgleiche. Da die Frühlings-Tagundnachtgleiche als Bezugspunkt in den äquatorialen und ekliptischen Koordinatensystemen verwendet wird, ändern sich die Koordinaten der Himmelskörper in diesen Systemen.

ABWEICHUNG. Aberration ist die scheinbare Verschiebung der Position eines Himmelskörpers auf der Himmelskugel von der wahren Position als Ergebnis der Bewegung des Beobachters und des Himmelskörpers relativ zueinander. Bei der Beobachtung von Sternen werden Jahres- und Tagesfehler berücksichtigt. Ersteres ist die Aberration aufgrund der Bewegung der Erde um die Sonne, letzteres ist die Aberration, die durch die Rotation der Erde um ihre Achse erzeugt wird. Bei Beobachtungen von künstlichen Erdsatelliten wird auch die Aberration aufgrund der Bewegung des Satelliten um die Erde berechnet.

PARALLAXE. Da sich der Beobachter durch die Erdrotation und den Umlauf der Erde um die Sonne im Weltraum bewegt, ändern sich auch die Richtungen zu den Himmelskörpern. Um vergleichbare Größen zu erhalten, werden Beobachtungsergebnisse im ersten Fall (bei der Beobachtung von Körpern im Sonnensystem) auf den Erdmittelpunkt und im zweiten Fall (bei der Beobachtung von Sternen) auf den Mittelpunkt des Sonnensystems &ndash der Sonne bezogen. Die Größe der parallaktischen Verschiebung hängt von der Entfernung zum Himmelskörper ab.

BRECHUNG. Da das Licht von Himmelskörpern in der Erdatmosphäre gebrochen wird, erscheinen die Himmelskörper in Richtung des Zenits verschoben. Die Größe der Verschiebung hängt vom Brechungsindex der Luft ab – also von Faktoren wie Temperatur und Druck – und vom Zenitabstand des Himmelskörpers. Bei der Beobachtung erdnaher Himmelskörper, insbesondere künstlicher Erdsatelliten, werden auch Verschiebungen durch Refraktionsparallaxe berücksichtigt. Diese Verschiebungen resultieren aus den unterschiedlichen Brechungseffekten an Himmelskörpern, die sich vom irdischen Beobachter in gleicher Richtung, aber unterschiedlich weit entfernt von ihm befinden.

Andere Anliegen der sphärischen Astronomie. Die Auswirkungen der oben aufgeführten Verzerrungsfaktoren müssen eliminiert werden, bevor Daten aus der Beobachtung von Himmelskörpern für theoretische Studien oder für praktische Zwecke wie die Bestimmung von geografischen Koordinaten, Azimuten oder der Zeit verwendet werden können. Um die entsprechenden Korrekturen zu berechnen, werden die astronomischen Konstanten verwendet diese Konstanten sind numerische Größen, die die beschriebenen Phänomene charakterisieren. Die Bestimmung der astronomischen Konstanten aus den Daten astronomischer Beobachtungen ist ein Problem, das die sphärische Astronomie mit Bereichen wie der fundamentalen Astrometrie, der Himmelsmechanik und der Erforschung des Erdbaus verbindet.

Die praktische Astronomie macht von der sphärischen Astronomie ausgiebig Gebrauch. In der Kugelastronomie werden unter anderem Probleme bei der Bestimmung von Koordinaten auf den Oberflächen von Körpern im Sonnensystem, insbesondere auf der Mondoberfläche, behandelt, bei denen Librationen berücksichtigt werden müssen. Mit dem Beginn des Zeitalters des interplanetaren Fluges und der Landung der Astronauten auf dem Mond hat die Bestimmung von Koordinaten auf dem Mond eine besondere Bedeutung erlangt. Die sphärische Astronomie untersucht auch Methoden zur Berechnung von Sonnen- und Mondfinsternissen und ähnlichen Phänomenen, wie beispielsweise Bedeckungen von Sternen durch den Mond und Planetentransite durch die Sonnenscheibe.


Monde um andere Welten

Die meisten Planeten unseres Sonnensystems haben natürliche Satelliten, die wir auch Monde nennen. Für die inneren Planeten: Merkur und Venus haben jeweils keine Monde. Die Erde hat einen relativ großen Mond, während der Mars zwei kleine Asteroiden-große Monde namens Phobos und Deimos hat. (Phobos dreht sich langsam zum Mars und wird wahrscheinlich in ein paar tausend Jahren auseinanderbrechen oder in die Oberfläche fallen.)

Jenseits des Asteroidengürtels befinden sich vier Gasriesenplaneten, die jeweils ein Pantheon von Monden haben. Ende 2017 hat Jupiter 69 bekannte Monde, Saturn 53, Uranus 27 und Neptun 13 oder 14. Neue Monde werden gelegentlich entdeckt &ndash hauptsächlich durch Missionen (entweder in der Vergangenheit oder Gegenwart, wie wir alte Bilder analysieren können) oder durch Ausführen) neue Beobachtungen mit dem Teleskop.

Saturn ist ein besonderes Beispiel, weil er von Tausenden kleiner Objekte umgeben ist, die einen selbst in kleinen Teleskopen von der Erde aus sichtbaren Ring bilden. Wissenschaftler, die die Ringe während der Cassini-Mission 13 Jahre lang aus nächster Nähe beobachteten, sahen Bedingungen, unter denen Neumonde geboren werden könnten. Die Wissenschaftler interessierten sich besonders für Propeller, die durch Fragmente in den Ringen erzeugte Nachläufe in den Ringen sind. Kurz nach Cassinis Mission im Jahr 2017 sagte die NASA, es sei möglich, dass die Propeller Elemente der Planetenentstehung teilen, die um die Gasscheiben junger Sterne herum stattfindet.

Aber auch kleinere Objekte haben Monde. Pluto ist technisch gesehen ein Zwergplanet. Die Leute hinter der New Horizons-Mission, die 2015 an Pluto flog, argumentieren jedoch, dass ihre vielfältige Geographie sie planetenähnlicher macht. Eine Sache, die jedoch nicht bestritten wird, ist die Anzahl der Monde um Pluto. Pluto hat fünf bekannte Monde, von denen die meisten entdeckt wurden, als New Horizons in der Entwicklung war oder auf dem Weg zum Zwergplaneten war.

Viele Asteroiden haben auch Monde. Diese kleinen Welten fliegen manchmal nahe an der Erde, und die Monde tauchen bei Beobachtungen mit Radar auf. Einige berühmte Beispiele für Asteroiden mit Monden sind 4 Vesta (die von der NASA-Mission Dawn besucht wurde), 243 Ida, 433 Eros und 951 Gaspra. Es gibt auch Beispiele für Asteroiden mit Ringen, wie 10199 Chariklo und 2060 Chiron.

Viele Planeten und Welten in unserem Sonnensystem haben auch von Menschenhand geschaffene "Monde", insbesondere um den Mars herum, wo mehrere Sonden den Planeten umkreisen und Beobachtungen seiner Oberfläche und Umgebung durchführen. Die Planeten Merkur, Venus, Mars, Jupiter und Saturn hatten alle irgendwann in der Geschichte künstliche Satelliten, die sie beobachteten. Other objects had artificial satellites as well, such as Comet 67P/Churyumov&ndashGerasimenko (visited by the European Space Agency's Rosetta mission) or Vesta and Ceres (both visited by NASA's Dawn mission.) Technically speaking, during the Apollo missions, humans flew in artificial "moons" (spacecraft) around our own moon between 1968 and 1972. NASA may even build a "Deep Space Gateway" space station near the moon in the coming decades, as a launching point for human Mars missions.

Fans of the movie "Avatar" (2009) will remember that the humans visited Pandora, the habitable moon of a gas giant named Polyphemus. We don't know yet if there are moons for exoplanets, but we suspect &mdash given that the solar system planets have so many moons &mdash that exoplanets have moons as well. In 2014, scientists made an observation of an object that could be interpreted as an exomoon circling an exoplanet, but the observation can't be repeated as it took place as the object moved in front of a star.


Exploration

To date, there have been over a 100 missions to the moon since 1958 and 21 missions proposed or under development for the next four years. Some of the most notable are the Luna 2 which was the first spacecraft to reach the surface of the moon in 1959, Luna 3 was the first to see and send back images of the far side of the moon in 1959. Apollo 11 which not only successfully landed on the moon but was a manned spacecraft in which Neil Armstrong became the first human to ever set foot on another world in 1969.

Luna 16 was the first successful spacecraft to collect samples of rocks and return them to Earth in 1970, and Chandrayaan-1 discovered water ice on the moon in 2008. The 21 missions that have been proposed or are under development are being run by various agencies in hopes of gaining enough knowledge to implement a plan to erect a base on the moon in the near future.


Hinweis: this section is only available in SkySafari Plus and Pro.

Show Planet Orbits: Shows orbital paths of the major planets around the Sun. Since the planets orbit in the nearly the same plane as the Earth (the Ecliptic plane), their orbits appear near the Ecliptic line - the Earth's orbit as seen from the Earth - in the sky. Hinweis: this option is only available in SkySafari Plus and Pro.

Show Moon Orbits: Shows orbital paths of the moons around their primary (parent) planet. You may need to zoom in on a planet to see its moon orbits Mercury and Venus have no moons!

Selected Object Orbit: Shows the orbit of the selected planet, moon, asteroid, comet, or satellite. You need to select such an object and turn on this option to show its orbit.

Selected Object Path: Shows the apparent path of a solar system object across the sky, with its position at specific dates labelled. The solar system object must be selected, and you must be viewing it from the Earth's surface, in order to see the path.

Selected Object Path: Shows the apparent path of a solar system object across the sky, with its position at specific dates labelled. The solar system object must be selected, and you must be viewing it from the Earth's surface, in order to see the path.

Earth & Moon Shadow Circles: Shows the Earth's shadow (when viewing from Earth) or the Moon's shadow (when viewing from the Moon). When this option is turned on, the Earth's (or Moon's) umbral and penumbral shadows are shows as concentric circles. Inside the smaller umbral shadow, the Sun is totally hidden inside the larger penumbral shadow, the Sun is only partially blocked. This can be helpful for simulating lunar and solar eclipses, and illustrating the difference between total and partial eclipses.


Phobos: the first step to Mars?

The road to the Red Planet may yet see humans set foot on the closest of Mars’s tiny moons, something we have yet to do even with a lander.

Phobos has been mooted as a potential pit stop as part of a phased approach to a manned Mars mission, as it would allow NASA to use technology already in development, including the Orion capsule and the Space Launch System.

Not only would this mean astronauts could reach the vicinity of Mars quicker, it would give the space agency a forward operating base from which it could control rovers on the Red Planet until we are ready to send humans in their stead.

Kev Lochun is a science journalist and production editor on History Revealed magazine.