GSA – Grimm Space Agency

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Über dem Mars gibt es wirklich sehr viel zu erzählen, dennoch werde ich diesen Beitrag nicht länger machen als gewöhnlich, falls eine Ausarbeitung gewünscht ist, wird sie ab Ende Juni kommen mögen.

Der Mars, auch als Roter Planet, ist knapp erzählt halb so groß wie die Erde, etwa ein Drittel Schwerkraft, wiegt etwa achtmal so viel wie der Mond. Er hat zwei Asteroiden-Monde und ein echtes Klima und Wetter. Dabei unterscheidet es sich von unserem ab. Die Temperaturen sind kalt, aber in Äquatornähe bis zu angenehmen 25 Grad Celsius. Er hat durch seine doch recht stark elliptische Bahn und durch die Neigung der Rotationsachse ebenfalls Jahreszeiten. Ein Marstag dauert nur minimal länger und die Neigung der Rotationsachse ist auch nur leicht größer. Seine Atmosphäre ist allerdings nur dünn und er hat auch kein Magnetfeld.
Und was auch jeder weiß: Die Oberfläche ist tatsächlich so rotbraun, weil dort Roste in Form von Staub bis zu einigen Metern tiefe ins Gestein reicht.

Er steht an Vierte Stelle im Sonnensystem und ist ein Planet wie Erde aus Gestein.

Er steht für viele Kulturen und vergangene Kulturen wegen seine rostbraunen oder roten Farbe für den Gott des Krieges und steht auch für den Mann. Sein Name kommt von dem römischen Kriegsgott. Der Mars war ebenfalls schon in der Antike bekannt.

Man kann ihn recht leicht ausmachen, der Mars wandert wie der Mond oder die Sonne ungefähr entlang der Ekliptik. Er ist wie schon erwähnt rotbraun und wenn er am Himmel steht kaum zu übersehen, er ist heller als alle anderen Sterne und hält auch mit Jupiter und Venus mit. Durch das Teleskop erkennt man bereits größere Strukturen.

Die Atmosphäre auf dem Mars ähnelt vom Druck her, wie die auf der Erde auf 35 Kilometer Höhe. Ähnlich wie bei der Venus, besteht die Marsatmosphäre hauptsächlich aus Kohlenstoffdioxid. Durch die dünne Atmosphäre werden die Temperaturen nur minimal verteilt, denn wenn die Temperaturen tagsüber bis zum Gefrierpunkt klettern, fallen sie nachts auf Antarktis-Niveau. Die Atmosphäre besteht noch außerdem, wie die meisten anderen Atmosphären auch aus Stickstoff und Argon und auf dem Mars noch geringe Mengen an Sauerstoff, Kohlenstoffmonoxid, Wasserdampf, Methan, Schwefeldioxid, Ozon (!) und sonstige Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Chlor und Schwefel. Die gelborange, bis ins Braun gehende Farbe der Atmosphäre kommt von dem aufgewirbelten Staub und Sand, welche Körner bis zu 1,5 Mikrometer groß werden. Der Atmosphärendruck liegt durch die Wetterverhältnisse bei etwa 6 bis 7 Millibar. Vermutlich hatte der Mars mal mehr Atmosphäre, aber weil er die Atmosphäre durch die geringe Schwerkraft nicht tragen konnte, wurde sie vom Sonnenwind vermutlich weg getragen.

Wolken entstehen hauptsächlich im Sommer durch das Sublimieren von dem Eis der Polkappen welche selbst aus Wassereis und Kohlendioxideis. Die Wolken sind dann in größere Höhe als auf der Erde mit bis zu 80 Kilometer und bilden Zirruswolken. Diese absorbieren übrigens bis zu 40 Prozent an Sonnenlicht und führt dazu, dass die Temperaturen unter der Wolke auch bis zu 10° C fallen. Niederschläge fallen auf dem Mars nicht.

Die Jahreszeiten vom Mars sind durch die große Exzentrizität auf der südlichen Hemisphäre stärker ausgeprägt, als auf der nördlichen Seite. Das liegt daran, dass wenn Winter auf der südlichen Hemisphäre ist, dass der Mars zur selben Zeit nahe dem Aphel steht und wenn Sommer ist, nahe dem Perihel. Der Aphel ist der sonnenfernste Punkt auf der Umlaufbahn und der Perihel das genaue Gegenteil.
So können die Sommer auf der südlichen Hemisphäre bis zu 30°C steigen und im Winter noch weiter, bis zu um die 90 bis 95°C im negativen Bereich fallen, während es dann auf der nördlichen Hemisphäre die Temperaturen dadurch abflauen.

Aufgrund der starken Tag-Nacht-Temperaturschwankungen, wie etwa in der Wüste bloß noch stärker, gibt es täglich morgens und abends Winde. Die Winde und alle anderen Winde und Stürme wirbeln auch Staub auf. Während des Frühjahr auf dem Mars, können überregional ausgedehnte Stürme entstehen, welche den Mars bekannterweise einhüllen. Dabei können auch Windhosen entstehen, die sorgen dafür, dass danach auf dem Boden dunkle Spuren zu finden sind. Entgegen der Vorstellung von manchen und manchen Bücher oder Filme sind die Mars-Staubstürme wegen der dünnen Luft wesentlich schwächer als auf der Erde. Der aufgewehte Staub, bei dem es bei solchen Stürmen bleibt, bleibt auch oft sehr lang in der Atmosphäre hängen, was wiederum nochmals die Farbe der Atmosphäre oder des Himmels dann auf dem Mars erklärt.
In heftigen Staubstürme kann es zu Gewitter, also unsichtbare Entladungen oder Blitzen kommen, welche teils eine starke Intensität aufweisen, kommen.

Die Staubsturm-Saison ist für gewöhnlich in der Zeit des Perihels, da der Planet mehr Energie als 40% mehr Sonnenlicht bekommt. Während des Aphels bilden sich in der Atmosphäre Wolken aus Wassereis in gleicher Höhe wie die Wolken bei uns auf der Erde, welche mit dem Staub interagieren und so die Temperatur des Planeten senken, aber ohne die Wolken und das Sonnenlicht würde der Staub gefrieren.

Die Oberfläche des Mars erinnert an den Mond: Vielerorts Gesteinsbrocken und sandige Böden. Felsen und Gestein meist aus Basalten und Vulkangestein. Ferner wurde auch Quarzreiche Gesteine gefunden, Olivin, Kiesel aus Konglomeraten, metamorpher Regolith (Das was man auf dem Mond findet), auch Sedimente und Sand mit schwefelhaltigen Staubteilen.
Die Größe der Marsoberfläche entspricht fast der Gesamtfläche der von allen Kontinenten der Erde. Seine beiden verschiedenen Hemisphären: Die nördliche Hemisphäre hat eine geologisch junge, fast kraterlose Gegend, welche durchschnittlich 3 bis 5 Kilometer unter NN liegt, eine Tiefebene, welche durch unbekannte kosmische und auch geologische Prozesse so ist wie sie ist. Vermutlich war der Auslöser eine gigantische Kollision zwischen dem Mars und eines Objektes etwas kleiner als der Mond. Das erklärt allerdings nicht alles. Auf der Südseite findet man im Gegensatz eine Hochebene, geologisch alt und mit vielen Kratern übersät. Auf ihr findet man auch erloschene Schildvulkane.

Oberflächenmerkmale sind: das Valles Marineris, ein großes Grabensystem, welches sich in Äquatornähe erstreckt. Knapp südlich des Äquators erstrecken sich auch verschiedene dunklere Stellen und westlich vom Valles Mariners befindet sich die Tharsis-Hochebene. Weiter westlich und auch nördlicher erstreckt sich über den halben Planeten verschiedene Tiefebenen. Und im Süden findet man ausschließlich Hochebenen mit vielen Kratern und Schildvulkanen.

Bevor das jetzt viel zu lang wird, höre ich mal lieber auf.
Mars in Zahlen:

Große Halbachse	1,524 AE 227,99 Mio. km
Perihel – Aphel	1,381 – 1,666 AE
Exzentrizität	e = 0,0935
Neigung der Bahnebene	1,85°
Siderische Umlaufzeit Synodische Umlaufzeit	686,98d = 686d 23h 31min 12sec 779,94d = 779d 22h 33min 36sec
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit	24,13 km/s
Kleinster und Größter Erdabstand	0,372 – 2,683 AE
Äquatordurchmesser Poldurchmesser	6 792,4 km 6 752,4 km
Mittlerer Umfang	21 299,9 km
Masse	6,419*10²³ kg
Radius	3390 km
Mittlere Dichte	3,933 g/cm³
Fallbeschleunigung	3,69 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit	5,03 km/s
Rotationsperiode	24h 37min 22sec
Neigung der Rotationsachse	25,19°
Geometrische Albedo	0,15
Maximale scheinbare Helligkeit	-2,91 mag
Atmosphärendruck	6,45 mbar
Temperatur	140 K (-133 °C) 218 K (-55 °C) 300 K (+27 °C)
Hauptbestandteile d. Atmosphäre	Kohlenstoffdioxid: 95,97% Stickstoff: 1,89% Argon: 1,93% Sauerstoff: 0,146% Kohlenstoffmonoxid: 0,056% Wasser: 0,02%
Ringe Monde	Keine Phobos und Deimos (2) (Angst und Schrecken), entdeckt 1877

Die Sechs Thesen des Aristarchos

Aristarchos war ein bekannter Gelehrter des vierten bzw. dritten Jahrhunderts vor Christus. Er wurde etwa 310 v.Chr auf Samos, eine kleine ägäische Insel, geboren. Später zog er, für seinen astronomischen Studiengang, nach Alexandria.

Damals war es bereits allgemein bekannt, dass während einer Eklipse sich der Mond sich vor die Sonne schob. Dann wusste man auch, dass sich der Mond hinter der Erde in einer Reihe mit der Sonne sich hin bewegen kann. Das ist zwar weitaus weniger spektakulär, allerdings bekommt man aber dieses Gegenstück zur Sonnenfinsternis (lokal gesehen, global natürlich nicht) öfter zu Gesicht. Das wisst ihr sicher alle: Während eines solchen Ereignis wandert der Mond von der Sonne gesehen hinter der Erde. Dabei taucht der Mond in den Schatten der Erde ein und jetzt trifft nur noch das von der Erdatmosphäre abgelenkte Sonnenlicht auf dem Mond. Wenn der Mond bei einer Sonnenfinsternis besonders nah der Erde kommt, wird auch das Licht, welches noch vom Mond kommt bis ins tiefe Rot und schwarz gehend.

Eine Mondfinsternis, obwohl man immer noch vermutete, dass die Erde im Mittelpunkt des Universums stand, leicht zu erklären. Doch Aristarchos seine sechs Thesen waren einzigartig und höchst provokant. Für ihn stand damit fest, dass die Erde wohl kugelrund sein muss. Ihr kreisförmiger oder besser gesagt sichelförmiger Schatten auf dem Mond belegte seine Annahme. Auch nahm er an, dass die Erdkugel viel kleiner sein müsse als die Sonne.

Also versucht Aristarchos mithilfe sechs Thesen, in welchen er die Geometrie verwendete um mit diesen Thesen zu antworten und damit dann schließlich die Entfernungen zwischen Erde, Mond und Sonne herauszufinden.

1. Der Mond erhält sein Licht von der Sonne.

Er nahm an, dass die Sonne den Mond anstrahlt und je nach Stellung am Himmel zur Sonne dann die Mondphasen, also die verschiedenen Erscheinungsformen wie Sichel, Neumond, Halbmond, Vollmond usw. Damit war auch für ihn offensichtlich, dass der Mond eine Kugel im Weltraum ist und die Sonne ihn anstrahlt. Ein fröhlicher Gedanke.

2. Die Erde steht im Verhältnis eines Mittelpunktes zu der Umlaufbahn, auf der sich der Mond bewegt.

Aristarchos vermied es auch, die Erde in den Mittelpunkt der Mondumlaufbahn zu stellen. Er wusste, dass seine Umlaufbahn nicht exakt kreisrund ist. Aber wusste auch, dass der Mond von der Erde abhängig ist und eine Schlüsselposition in der Mondumlaufbahn einnimmt.

3. Bei Halbmond ist von der Erde aus der große Kreis zwischen Licht und Dunkelheit zu sehen.

Mit dem großen Kreis ist wohl der Terminator gemeint, die Grenze zwischen Licht und Dunkelheit. Welche auf der Erde ja die Tag-Nachtgrenze ist.

4. Bei Halbmond beträgt der Winkel zwischen der Erde und dem Mond von der Sonne aus gesehen ein Dreißigstel eines Quadranten.

Mit diesem Winkel versuchte Aristarchos, den Abstand zwischen Erde und Sonne zu ermitteln. Seine Winkelbeschreibungen waren doch unbeholfen. Lange bevor Aristarchos, teilten die Babylonier den Kreis schon in 360 Abschnitte, in Grad, während die Griechen den Kreis, getreu dem Name „Quadrant“, in Vier Teile aufteilten, also ein Vierteilkreis oder als Winkel einen rechten Winkel. Ein Quadrant hat also 90 Grad, sodass ein Dreißigstel eines Quadranten Drei Grad ergeben. Aristarchos seine Methode und Vorgehensweise ist zwar richtig, allerdings liegt der wahre Wert bei grob 0,15 Grad oder Neun Bogenminuten.

5. Der Erdschatten ist an der Stelle, an der ihn der Mond durchwandert, so breit wie zwei Monde.

Während einer Mondfinsternis fällt der Kernschatten, auch Umbra, der Erde auf den Mond. Er hat die Form eines Kegels, welcher an seiner Basis die Breite der Erde besitzt und mit den letzten Sonnenstrahlen beginnt. Sein Winkel beträgt etwa einen halben Grad und seine Höhe, wie weit dieser Schattenkegel geht, beträgt ungefähr 1,4 Millionen Kilometer. Und darin befindet sich der Mond während einer Mondfinsternis.
In seiner fünften Hypothese also, behauptet Aristarchos, dass die Umbra auf der Höhe von der Mondumlaufbahn doppelt so breit ist, wie der Mond. Tatsächlich ist der Kernschatten, da wo der Mond nur noch von der Atmosphäre Licht bekommt, da wo die Sonne nicht mehr hinkommt, 2,63 mal so groß wie der Mond und der Halbschatten noch dazu, sind 4,65 so groß wie der Mond.
Dennoch ist Aristarchos sein Scharfsinn und die Tatsache, dass seine Herangehensweise korrekt war, bewundernswert.

6. Der Winkeldurchmesser des Mondes entspricht dem Fünfzehntel eines Tierkreiszeichens.

Die Tierkreiszeichen sind die Sternbilder, welche die Ekliptik berühren, jedes dieser Sternbilder nehmen (in der Astrologie) jeweils 30 Grad an. Ein Fünfzehntel davon sind dann Zwei Grad. Reell sind es nur knapp mehr als ein Halbes Grad. Einen solchen Fehler dieses Ausmaß an Messungenauigkeit wäre einem solchen Astronom seinen Ranges nicht unterlaufen. Vermutlich war es schlicht ein Übertragungsfehler, der sich über die Jahrhunderte eingeschlichen sind.

Er wusste mit seinen Thesen nun, wie groß der Winkel des Erdschattenkegels war, ein Halbes Grad. Er wusste was für eine Strecke er zurücklegt, innerhalb des Erdschattens, zwei Monddurchmesser, das bedeutete für ihn, dass die Entfernung Erde-Mond ungefähr einem Drittel der Länge vom Erdschatten, er berechnete die Länge des Erdschattens auf 230 Erdradien und somit die Entfernung zum Mond auf 72 Erdradien. Damit lieferte Aristarchos einen guten Annäherungswert.
Um die Entfernung von der Erde zur Sonne zu schätzen, entwickelte Aristarchos ebenfalls eine geniale Lösung: Da er wusste, dass die Sonne den Mond anstrahlt, deshalb musste der Winkel beim Mond bei Halbmond des Dreiecks Sonne-Mond-Erde genau einen rechten Winkel ergeben. Den Winkel zwischen Sonne und Mond konnte er auch von der Erde aus bestimmen. Die eine Seitenlänge, nämlich Erde-Mond mit 72 Erdradien.
Mithilfe der Geometrie konnte er jetzt damit die beiden anderen Seitenlängen berechnen.

Doch sein Versuch schlug aufgrund von mangelnder Genauigkeit fehl. Auf Grundlage der vierten These seiner Beobachtungen, er konnte auch nicht perfekt feststellen, wann Halbmond ist, denn die vielen Krater und Berge, sowie Lichtkrümmungen verhindern genau mit dem bloßen Auge zu erkennen, wann wirklich Halbmond ist.
Aus diesen Gründen berechnete er die Entfernung zur Sonne mit 19 Mondentfernungen, welcher wiederum in 72 Erdradien angegeben wurde, wobei der Radius der Erde ein unbekannter Wert war.
Seine Bemühungen blieben scheinbar ergebnislos und selbst die Werte, welcher er doch mit richtigen Rechenwegen gerechnet hat, sind bloß Annäherungen. Dennoch kann Aristarchos zu einer der großen Astronomen der Antike gezählt werden, seinen Scharfsinn und Herangehensweisen in allen Ehren.