Transcript Erde-Mond - Urspringschule

Größenverhältnis Erde - Mond
Entfernung zwischen Mond und Erde: 363.300 km bis 405.500 km
Mittlerer Durchmesser
Masse
Fallbeschleunigung (Oberfläche)
Fluchtgeschwindigkeit
Mond
3476 km
7,349 · 1022 kg
1,62 m/s²
2380 m/s
Erde
12.756 km
5,972 * 1024 kg
9,81 m/s²
11,186 km/s
Etwa marsgroßer Planet auf Kollisionskurs mit der Urerde
Die Kollisionstheorie wurde von William K. Hartmann und Donald R. Davis 1975 entwickelt. Nach dieser Theorie kollidierte in der Frühphase der
Planetenentwicklung ein etwa marsgroßer Protoplanet, der nach der Mutter der griechischen Mondgöttin Selene bisweilen Theia genannt wird, mit der
Proto-Erde (Gaia, nach der griechischen Göttin Gaia), die damals bereits etwa 90 % ihrer heutigen Masse hatte.
Die Kollision erfolgte nicht frontal, sondern streifend, sodass große Materiemengen, bestehend aus Teilen des Mantels des Impaktkörpers und des
Erdmantels, in den Erdorbit geschleudert wurden, während sich die Eisenkerne vereinigten.
Im Orbit bildete sich sofort (d. h. in weniger als 100 Jahren) der Proto-Mond, der rasch alle restlichen Trümmer einsammelte und sich nach knapp 10.000
Jahren zum Mond mit annähernd heutiger Masse verdichtet haben muss. Er umkreiste die damals – auch durch die Kollision – schnell rotierende Erde in
einem Abstand von nur rund 60.000 km, was zu extremen Gezeitenkräften geführt haben muss, die Erde und Mond eiförmig deformierten.
Aufgrund der extremen Reibung der bewegten flüssigen Gesteine führte das zu einer schnellen Abbremsung der Rotation mit Übertrag des Drehimpulses
auf den Mond, dessen Bahn sich dadurch vergrößerte. Die heutige Geschwindigkeit der Erdrotation ist demnach durch diese frühen Vorgänge beeinflusst.
Die Mondphasen
Der Umlaufsinn der Erde ist rechtläufig, das heißt, dass sie sich entsprechend der Regel der Drehrichtung im
Sonnensystem vom Nordpol der Erdbahnebene aus gesehen dem Uhrzeigersinn entgegengesetzt um die Sonne bewegt.
Die Bahnebene der Erde wird Ekliptik genannt.
Stehende und liegende Mondsichel
- Warum wechseln Ebbe und Flut alle
6 Stunden statt alle 12 Stunden?
- Wann entsteht eine Springflut?
Die Gezeitenbremse
Entscheidend für die Beschleunigung des Mondes und die Abbremsung der Erdrotation ist die dem Mond
zugewandte Tidenwelle. Würde die Erde (gegenüber dem Mond) nicht rotieren, dann würde diese Welle (der dann
nur ein Berg wäre) immer an derselben Stelle der Erdoberfläche stehen. Da das aber nicht der Fall ist, dreht sich die
Erde ständig unter dem Wellenberg hinweg. Wegen der Viskosität der Erdkruste und des Wassers in den Ozeanen
wird der Wellenberg dabei ein wenig mitgezerrt und steht daher nicht genau unter dem Mond, sondern etwas weiter
östlich. Dadurch erhält die Gravitationskraft zwischen dem Mond und der von ihm verursachten Tidenwelle eine
tangentiale Komponente, die den Mond in östlicher Richtung beschleunigt und im Gegenzug die Erde abbremst.
Konsequenz: Der Mond entfernt sich von der Erde, der Erdentag wird um 0,002 Sekunden pro Jahrhundert länger.
Das wirkt nicht viel, täuscht aber bei langen Zeitabläufen beträchtlich:
- in 50000 Jahren 1 Sekunde
- in 3 Millionen Jahren eine Minute
- in 180 Millionen Jahren eine Stunde  zur Zeit der frühen Dinosaurier gab es 381 Tage zu je 23 Stunden
- in 360 Millionen Jahren zwei Stunden  zu Beginn des Karbonzeitalters, als sich die ersten Reptilien
entwickelten, gab es sogar 398 Tage zu je 22 Stunden
Was ist eine
- Totale Sonnenfinsternis
- Partielle Sonnenfinsternis
- Ringförmige Sonnenfinsternis?
Rechts:
Sonnenfinsternis kurz vor der Totalität
Partielle Sonnenfinsternis
- Sieht diese wie ein Halbmond aus?
Totale Sonnenfinsternis im Gebirge
Totale Sonnenfinsternis in der Diamantringphase
Ringförmige Sonnenfinsternis
- Warum ist diese Finsternis nicht total?
Übrigens: Der Erdschatten ragt bis zu 1,4 Millionen km ins All hinaus!
Warum erscheint der Mond aber rötlich und nicht schwarz?
Warum ist der Mond bei einer totalen Mondfinsternis rötlich und nicht schwarz?
Warum gibt es mehr Sonnen- als Mondfinsternisse?
Statistisch gibt es pro
Jahrhundert 238
Sonnenfinsternisse
und 230
Mondfinsternisse.
Die Knotenlinie
Die Schnittgerade der Ebenen der
Mondbahn und der Erdbahn heißt
Knotenlinie.
Nur wenn diese auf die Sonne zeigt,
ist eine Finsternis möglich (oben).
Zeigt sie nicht auf die Sonne, dann
sind die Schatten zu hoch bzw. zu
niedrig, es kann daher keine
Finsternis geben (rechts unten).
(Zeichnung nicht maßstabsgetreu)
Siderische und Synodische Umlaufzeit
Die Siderische Periode des Mondes (von lateinisch sidus „Stern“, Genitiv sideris) ist
die Zeit, die er für eine vollständige Umdrehung bzw. für einen vollständigen Umlauf
in Bezug auf einen (unendlich weit entfernt angenommenen) Stern benötigt.
Im Gegensatz dazu ist die Synodische Periode des Mondes die Zeit, die er für eine
vollständige Umdrehung bzw. für einen vollständigen Umlauf in Bezug auf die Erde
benötigt.
Entstehung der Jahreszeiten
- Polartag am Nordpol
- Nordhalbkugel wird stark beschienen
- Sommer auf der Nordhalbkugel
- Polarnacht am Südpol
- Winter auf der Südhalbkugel
- Polarnacht am Nordpol
- Nordhalbkugel wird schwach beschienen
- Winter auf der Nordhalbkugel
- Polartag am Südpol
- Sommer auf der Südhalbkugel
Kalender
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Frühe Kalendersysteme wurden durch Beobachtung gewonnen (astronomische Kalender). Mit dem Eintritt eines bestimmten definierten
Himmelsereignisses (z. B. des Neumonds oder der Tag-und-Nacht-Gleiche im Frühling) begann ein neuer Zyklus. Sie mussten
regelmäßig nachgeregelt werden.
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Die Einführung eines ägyptischen Verwaltungskalenders auf 365-Tage-Basis folgte spätestens im dritten Jahrtausend v. Chr. Dieser
konnte jedoch das Durchwandern der Jahreszeiten nicht verhindern. (Was heißt "Durchwandern der Jahreszeiten"?)
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Ein Mondkalender muss die Monatslängen zwischen 29 und 30 Tagen variieren, denn die Zeit zwischen zwei gleichen Mondphasen
dauert durchschnittlich circa 29,531 Tage.
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Ein Sonnenkalender benötigt normalerweise einen zusätzlichen Tag circa alle vier Jahre (im Gregorianischen Kalender ist dies der 29.
Februar), um die durchschnittliche Tageszahl der Länge des Sonnenjahrs anzupassen.
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Regel für Schaltjahre:
Jahreszahl durch 4 teilbar  Schaltjahr
Ausnahme: Jahreszahl durch 100 teilbar  kein Schaltjahr, also z.B. 1800 oder 1900
Ausnahme von der Ausnahme: Jahreszahl durch 400 teilbar  doch wieder Schaltjahr, also z.B. 2000.
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Der Lunisolarkalender stellt den Versuch dar, einen reinen Lunarkalender an das Sonnenjahr anzupassen. Da die Länge der Monate durch
die Mondphasen festgelegt ist, können keine Schalttage wie beim Sonnenkalender eingefügt werden. Die Lösung liegt in der Einfügung
von Schaltmonaten. Die Jahreslänge der Lunisolarkalender schwankt deshalb zwischen zirka 353 und zirka 385 Tagen. Bekannte
Lunisolarkalender sind der jüdische, der traditionelle chinesische und der keltische Kalender.
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Es sind nur wenige Kalendersysteme bekannt, die sich weder am Mond noch an der Sonne orientieren. Der astronomische ägyptische
Kalender orientierte sich an dem sehr hellen Stern Sirius. Die Maya-Kalender basierten auf einer regelmäßigen Folge von 20 Tagen und
einer 52 Jahre dauernden Kalenderrunde.
Warum ist der Mond wichtig für das Leben?
Die Gravitationskraft zwischen Erde und dem Mond stabilisiert die Neigung der Erdachse und schenkt der Erde ein
vorhersagbares, ziemlich konstantes Klima und konstante Jahreszeiten.
Da der Mond die Erde umkreist und ihr näher ist als andere Planeten, ist seine Erdanziehung stärker als die der Planeten
und fast konstant.
Ohne den Mond wäre die Erde der Anziehungskraft der anderen Planeten ausgesetzt, die die Sonne umkreisen: wenn
Jupiter nah wäre, würde er die Erde in eine Richtung ziehen, wäre Mars nah, würde er sie in eine andere Richtung
ziehen. Die Erde würde dadurch im Zeitverlauf durch verschiedene Gravitationskräfte angezogen werden und ihre
Achse würde demnach bis zu 80° schwanken. (Bild nicht maßstäblich!)