Wenn du den Nachthimmel kennen lernst, dann kann er dir sehr vertraut werden. Dies habe ich bereits im zahlreichen Blog-Artikeln dargelegt. Der Sternenhimmel ist zwar konstant in Bewegung, doch die Anordnung der Sterne untereinander ändert sich dabei nicht (zumindest nicht für unser blosses Auge). Nun gibt es da oben aber auch ein paar Lichtpunkte, dessen Positionen sich gegenüber den Sternen ständig verändern: Es sind die Planeten. Man hört ja in den Zeitungen immer wieder mal etwas von Mars, Jupiter und co., z.B. wenn mal wieder eine spannende Sonden-Mission erfolgreich geglückt ist. Doch den wenigsten Leuten ist dabei bewusst, dass die meisten Planeten am Nachthimmel der Erde von blossem Auge sichtbar sind. Einige von ihnen sind sogar auffällig hell!
Mondfinsternis vom 27.Juli 2018 mit dem rötlich leuchtetenden Mars rechts unten, Man beobachte dessen starke Helligkeit gegenüber den Sternen!
(Quelle: ©Peter Jurik- stock.adobe.com)
In diesem Blogartikel zeige ich dir, was es sich mit dem Auftreten der Planeten am Nachthimmel so auf sich hat. Danach kannst du sie am Himmel von blossem Auge (ohne Teleskop) erkennen und verstehst auch ihre Erscheinung.
Inhaltsverzeichnis
Planeten allgemein
Die Planeten sind die 8 grössten Himmelskörper in unserem Sonnensystem. Sie kreisen allesamt um die Sonne und haben eine kugelige Gestalt. Alle Planeten bewegen sich ungefähr auf der gleichen Umlaufebene und in die gleiche Richtung, jedoch in unterschiedlicher Entfernung zur Sonne. Man unterscheidet die kleinen sonnennahen Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars und die etwas entfernteren grossen Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Gasplaneten haben im Gegensatz zu den Gesteinsplaneten keine feste Oberfläche. Stattdessen nimmt einfach die Dichte der Atmosphäre konstant zu. Dessen «Oberfläche», d.h. «Nullniveau», ist dort definiert, wo der Druck 1bar beträgt.
Zwischen den Gesteins- und Gasplaneten befindet sich ausserdem der Asteroidengürtel, d.h. eine ringförmige Ansammlung von Asteroiden, die ebenfalls um die Sonne kreisen (dessen grösstes Objekt «Ceres» gilt sogar als Zwergplanet). Noch etwas weiter von den Gasplaneten entfernt, befindet sich der Kuipergürtel, wo sich zahlreiche weitere astronomische Objekte finden. Dies sind u.a. zahlreiche Zwergplaneten. Der bekannteste unter ihnen ist der Pluto.
Die 8 Planeten unseres Sonnensystems
(Quelle: bearbeitet aus ©Siberian Art - stock.adobe.com)
Schauen wir quasi von oben aus der Nordrichtung auf das Sonnensystem hinein, dann kreisen aus dieser Perspektive alle Planeten (wie auch die Erd-Eigenrotation oder die Umlaufbahn des Mondes) im Gegenuhrzeigersinn um die Sonne. Es ist die Hauptrotationsrichtung in unserem Sonnensystem. Die jeweilige Umlaufzeit um die Sonne nimmt nach aussen konstant zu. So dreht der innerste Planet Merkur mit einer Umlaufzeit von 88 Tagen um die Sonne, während der äusserste Planet Neptun dazu ziemlich lange 165 Jahren benötigt.
Die Hauptdrehrichtung im Sonnensystem verläuft aus der Perspektive «von Norden» im Gegenuhrzeigersinn.
(Quelle: bearbeitet aus ©Siberian Art - stock.adobe.com)
In Bezug auf die Erdumlaufbahn nennt man Venus und Merkur, dessen Umlaufbahnen sich innerhalb denjenigen der Erde befinden, die «inneren Planeten». Bei beiden ist die Umlaufzeit um die Sonne kürzer als bei der Erde (sie rotieren schneller). Deren Erscheinung am Nachhimmel folgt einem anderen Muster als bei den «äusseren Planeten» Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Deren Umlaufzeiten um die Sonne sind allesamt länger als bei der Erde (d.h. sie rotieren langsamer).
Ausser Merkur und Venus haben alle anderen Planeten mehrere Monde (die Erde ist der einzige Planet mit nur einem Mond)
Planetare Himmelskörper anderer Planetensysteme, die um andere Sterne kreisen, werden übrigens «Exoplaneten genannt».
Die Planeten im kurzen Überblick
Bevor es um die Sichtbarkeit und das Verhalten der Planeten am Nachthimmel geht, erstmal ein kleiner Überblick. Denn wenn du Planeten von der Erde aus beobachtet, ist es doch viel schöner, wenn du noch etwas über ihren Aufbau kennst :-)
Merkur: Ist der kleinste Planet des Sonnensystems (nur ca. 50% des Erddurchmessers). Das Jahr dauert nur ca. 89 Tage. Die Eigenrotation ist mit einer Periode von ca. 58 Tage sehr langsam, weshalb der Merkurtag ca.176 Tage lang ist. Die Atmosphäre von Merkur ist sehr dünn. Dadurch sind die Temperaturdifferenzen zwischen Tag (ca. 430°C) und Nacht (-173 °C) sehr gross. Durch die Sonnennähe ist der Temperatur-Durchschnitt (167 °C) sehr heiss, doch an den Polen existieren auch Krater, wo nie ein Sonnenstrahl den Boden erreicht und sogar Eis vermutet wird. Der metallische Kern im Innern ist sehr gross.
Oberfläche des Merkurs
Quelle: NASA/JHUAPL - NASA [1], Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=23843231
Venus: Ihre Grösse entspricht ungefähr derjenigen der Erde. Die Atmosphäre, ist sehr dicht. An der Oberfläche ist der Luftdruck etwas 90mal so hoch wie auf der Erde. Da die Atmosphäre fast nur aus CO2 besteht, herrscht ein sehr heisses Treibhausklima mit Temperaturen um ca. 500°C! Es gibt praktisch keine Temperaturunterschiede zwischen Tag/Nacht, bzw. Äquator/Pol. Wegen der geringen Neigung der Rotationsachse gibt es auch keine Jahreszeiten. Vulkane stossen ständig Schwefeldioxid in die Atmosphäre und so bestehen die konstant vielen Wolken in der Atmosphäre aus Schwefelsäure. Wasser existiert auf Venus übrigens nur in sehr geringen Mengen. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt ca. 224 Tage. Die Eigenrotation ist mit einer Periode von ca. 243 Tagen sehr langsam, ja sogar langsamer als ein Venusjahr. Der Tag dauert 116 Tage (ergibt sich aus der Kombination von Umlaufzeit und Eigenrotation). Die Richtung der Eigenrotation erfolgt übrigens retrograd. So geht auf der Venus die Sonne im Westen auf und im Osten unter :-)
Auf der Venus ist es ziemlich heiss! Ausserdem ist der Himmel ständig von mächtigen Schwefelsäure-Wolken bedeckt!
Quellen: By NASA - http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00104, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=11826 (links) und ©SR Creative Idea - stock.adobe.com (rechts)
Mars: Er ist der wohl bisher am besten untersuchte Planet. So begeisterten uns in den letzten Jahren immer wieder spannende erfolgreiche Sonden-Missionen, wo sogar Marsrover (ferngesteuerte Fahrzeuge) im Einsatz waren. Der Mars ist etwa halb so gross wie die Erde (sein Volumen ist etwa 7x und seine Masse 10x kleiner). Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt ca. 687 Tage. Die Umlaufbahn ist sehr exzentrisch, so dass sich der sonnennächste (Aphel) und sonnenfernste Punkt (Perihel) stark auf die Jahreszeiten auswirken. Die Tage sind mit ca. 24 Stunden und 40 Minuten ähnlich lang wie auf der Erde. Auch die derzeitige Neigung der Rotationsachse (25.2°) ist mit derjenigen der Erde (23.4°) vergleichbar. Diese kann in längeren Zeitabschnitten jedoch erheblich schwanken, was starke Klimaveränderungen zur Folge hat. Das Marsgestein besteht v.a. aus Basalten. Durch deren Verwitterung (Basalt ist sehr eisenhaltig) entstand der rötlichbraune Eisenoxid-Staub, der dem Mars seine Farbe gibt. Die Hochfläche auf der Südhemisphäre ist von zahlreichen Einschlagkratern überzogen, während die Tiefebene im Norden fast kraterlos ist.
Mars mit der kraterreichen Südhemisphäre, der fast kraterlosen Nordhemisphäre und den vereisten Polkappen.
Quelle: ESA & MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/RSSD/INTA/UPM/DASP/IDA, CC BY-SA IGO 3.0, CC BY-SA 3.0 igo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=56489423
Die Atmosphäre, die v.a. aus CO2 besteht, ist sehr dünn, d.h. der Luftdruck an der Oberfläche beträgt nur 0.63% von demjenigen auf der Erde. Die Temperaturen sind sehr kalt (durchschnittlich -63°C, an den Polen ist es im Winter sogar -153°C). Die Schwankungen zwischen Tag und Nacht sind sehr gross. Sowohl an den Polen, als auch in den oberflächlichen Staubschichten ist Eis vorhanden. Die Polkappen wachsen jeweils im Winter und schrumpfen im Sommer. Dabei verdampft das das Eis (bzw. sublimiert) direkt zu Wasserdampf, wodurch sich in der Atmosphäre Eiswolken bilden. Typisch für die Wintermonate sind auch Wolken aus Trockeneis (gefrorenes CO2), welches jeweils in den Sommermonaten in den gasförmigen Zustand übergeht. Über den ganzen Planeten wehen starke Winde jeweils vom Sommer- zum Winterpol. Dabei wird auch der rotbraune Staub aufgewirbelt. Teilweise treten heftige Staubstürme auf.
Foto vom Marsrover «Perseverance» aus dem Jahr 2021: Das Eisenoxid-haltige Gestein ist rötlichbraun gefärbt. Da der oberflächliche Staub durch die Winde in die Atmosphäre verwirbelt wird, bekommt auch der Himmel einen rötlichbraunen Schleier
Quelle: NASA/JPL-Caltech - https://mars.nasa.gov/system/resources/deepzooms/26066_PIA24746_MAIN_FINAL_Sol0136P_zcam08143_Z048_R0N.jpg, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=107955857
Tiefe Gräben auf der Oberfläche deuten auf eine frühere tektonische Aktivität hin. Es gibt aber auch Vulkane jüngeren Alters, wie z.B. der 22km hohe «Olympus Mons», der vermutlich vor. 2 Mio. Jahren das letzte Mal ausgebrochen ist. Im Innern existiert zwar ein flüssiger Kern, doch dort existiert zu wenig Wärme um Konvektions-Bewegungen auszulösen. Aus diesem Grund existiert auch kein Magnetfeld. Früher dürfte das jedoch anders gewesen sein, denn Messungen am Marsgestein haben gezeigt, dass dieses magnetisiert ist. Das damalige Magnetfeld hat dabei die Atmosphäre vor dem Sonnenwind geschützt. Als dieses dann vor ca. 3 Milliarden Jahren versiegte (nachdem sich der Kern stark abgekühlt hat), wurde der grösste Teil der Atmosphäre vom Sonnenwind weggeblasen. Es gibt auch zahlreiche Hinweise, dass auf dem Mars mal flüssiges Wasser existiert hat. So findet man Sedimente mit gerundeten Komponenten und Oberflächenstrukturen die auch einen Wassertransport hindeuten. Man vermutet sogar ganze Ozeane und es wird nicht ausgeschlossen, dass sich darin möglicherweise auch Leben hätte entwickelt können.
Der 22km hohe Olympus Mons
Quelle: NASA/Corbis - The image occurs in an article entitled, "Mars Has "Oceans" of Water Inside?", url=http://news.nationalgeographic.com/news/2012/06/120626-mars-water-mantle-oceans-meteorites-space-science/., Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=29361410
Der Mars hat zwei sehr kleine Monde, namens Phobos (Durchmesser ca. 20km) und Deimos (Durchmesser ca. 12 km).
Jupiter: Als Gasplanet besteht er, ähnlich wie die Sonne, aus Wasserstoff und Helium. Es findet jedoch im Innern keine Kernfusion statt (diese würde bei einer ca. 13x grösseren Masse jedoch tatsächlich einsetzen!). Ganz im Innern vermutet man ein fester Kern aus Wassereis und Gestein. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt ca. 12 Jahre. Jupiter ist mit einem Radius von 11 Erdradien und einer Masse von 318 Erdmassen der grösste Planet unseres Sonnensystems. Er vereinigt sogar 70% der gesamten Planetenmasse unseres Sonnensystems! Die Tageslänge ist mit ca. 10 Stunden eher kurz. Im Gegensatz zur «festen» Erde ist die Eigenrotation je nach Breitengrad unterschiedlich (differenzielle Rotation): Der Äquator rotiert dabei leicht schneller als die Polregionen. In der Atmosphäre existieren Wolken, die je nach Höhe aus kristallinem Ammoniak, Ammoniumhydrosulfid oder Wasserdampf bestehen.
Jupiter mit den parallel angeordneten Bändern und rechts unten dem grossen Wirbelsturm «Roter Fleck» (siehe Text weiter unten)
Quelle: NASA/JPL/University of Arizona - http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA02873, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3419182
Von aussen ist in der Atmosphäre eine Abfolge von zahlreiche, Breitengrad-parallel angeordneten, hellen und dunklen Bändern zu beobachten. Der Grund für die unterschiedlichen Farben ist nicht vollständig geklärt. Die hellen Bänder, die auch «Zonen» genannt werden, sind kühler, dichter und sind so etwas wie die Hochdruckgebiete. Die dunklen Bänder, die auch «Gürtel» genannt werden, sind dementsprechend die Tiefdruckgebiete. Der Wind weht in den einzelnen Bändern entweder West-Ost oder Ost-West. An den Übergängen befindet sich jeweils Zonen besonders hoher Windgeschwindigkeiten («Jets»). Dort können sich auch Wirbelstürme bilden. Ein grosser Wirbelsturm (1.5x so gross wie die Erde, «grösster Wirbelsturm des Sonnensystems») südlich des Äquators ist als «roter Fleck» bekannt und macht die Gegend dort schon seit ca. 300 Jahren unsicher!
Windströmungen in den Bändern
Quelle: NASA/JPL/University of Arizona - From http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA02863, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=616873
De Temperatur auf Nullniveau beträgt ca. -108°C, nimmt aber nach Innen rasch zu und beträgt in 7'000m Tiefe (ca. 10% des Jupiterradius) bereits 2’000°C. Durch hohen Druck und Temperatur im Innern, verhält sich der Wasserstoff ähnlich wie eine Flüssigkeit. Ab einer gewissen Tiefe kriegt er dann sogar metallische Eigenschaften, wo sich die Elektronen frei bewegen können und so in Kombination mit der Eigenrotation ein Magnetfeld entsteht.
Durch die anhaltende Kontraktion der Gasmassen wird konstant Wärme freigesetzt. Davon wird ein grosser Teil abgestrahlt. Die Abstrahlung ist dabei etwas 2x so hoch, wie eine Einstrahlung von der Sonne (auf der Erde herrscht ein Gleichgewicht zwischen Sonneneinstrahlung und langwelliger Abstrahlung).
Jupiter hat ca. 70 Monde. Die vier grössten (Io, Europa, Ganymed und Kallisto) werden auch die «Galileischen Monde» genannt. Es handelt sich um felsige Objekte, die etwa so gross sind wie unser Erdmond. Io ist bekannt für seinen intensiven Vulkanismus. Europa hat ein schwaches Magnetfeld und seine (helle) Oberfläche ist von Eis bedeckt. Unter diesem Eis wird ein warmer Ozean aus flüssigem Wasser vermutet, wo sich durch den Schutz des Eismantels möglicherweise auch Leben entwickelt haben könnte.
Aufbau des Jupiter-Mondes Europa
Quelle: NASA/JPL-Caltech/Michael Carroll - https://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA24477.jpg, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=105959109
Saturn: Wie Jupiter, besteht auch der Saturn v.a. aus Wasserstoff und Helium. Er ist auch fast so gross, doch seine Masse ist mit lediglich 95 Erdmassen deutlich geringer. Der Grund: Je leichter der Planet, desto weniger stark wird das Gas komprimiert. Die Erwärmung durch Kontraktion ist beim Saturn im Gegensatz zu Jupiter vernachlässigbar. Es wird jedoch Gravitationsenergie und damit Wärme freigesetzt indem das (gegenüber Wasserstoff) schwerere Helium ins Innere absinkt. So strahlt auch Saturn viel mehr Energie ab, als er in Form von Sonnenlicht bekommt. Der Wasserstoff im Innern hat ebenfalls metallische Eigenschaften, was zu einem Magnetfeld führt. Im Zentrum wird wie bei Jupiter auch ein Eis-Gestein-Kern vermutet. Die Eigenrotation hat eine Periode von ca. 10.5 Stunden. Die Rotationsachse ist ca. 26.8° zur Umlaufbahn geneigt. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt ca. 29.5 Jahre. Es existieren wie bei Jupiter ebenfalls Wolken.
Saturn mit seinem Ringsystem
Quelle: NASA (USA) ; (modified version by User:Verdy_p:verdy_p, rotated 90 degrees to the left, made for creating icons) - http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA01364, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=407124
Das wahre Juwel und Kennzeichen des Saturns sind zweifelslos seine Ringe. Diese sind maximal einen Kilometer breit und ca. 100 Meter dick: Sie bestehen u.a. aus Zentimeter- bis Meter-grossen Eisblöcken (erscheinen deshalb sehr hell). Bei den Brocken dürfte es sich um ehemalige Monde handeln, die sich Saturn so stark angenähert haben, dass die Gezeitenkräfte zu hoch wurden und sie zerrissen wurden. Übrigens haben auch die anderen Gasplaneten ein paar Ringe, doch diese bestehen aus dunklem Material und sind damit weniger gut sichtbar.
Saturn hat 82 Monde. Dabei ist vor allem dessen grösster Vertreter «Titan» interessant. Dieser ist der einzige Mond unseres Sonnensystems, der eine dichte Atmosphäre besitzt. Der Luftdruck an der Oberfläche ist sogar 50% höher als auch der Erde. Allerdings ist es mit ca. -180 °C doch eher kalt. Die Zusammensetzung der Atmosphäre besteht zu 90% aus Stickstoff, daneben auch aus Argon, Methan und Ethan. Letztere liegen teilweise in flüssiger Form vor und bilden damit grössere Seen.
Methan-See auf dem Saturn-Mond Titan
Quelle: NASA/JPL-Caltech/USGS - http://www.nasa.gov/mission_pages/cassini/multimedia/pia16634.html, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=24467399
Uranus: Seine Masse ist deutlich geringer als bei Jupiter und Saturn (ca. 14 Erdmassen). Wasserstoff und Helium, die nur ca. 1/3 der Gesamtmasse ausmachen, dominieren die äusserte Schicht des Planeten. Das dort ebenfalls enthaltene Methangas färbt den Planeten blau und zwar indem es die roten Anteile des Sonnenlichtes absorbiert. Durch die grosse Entfernung zur Sonne beträgt die mittlere Temperatur auf Nullniveau nur noch ca. -197 °C. Im Innern befindet sich ein dicker Mantel aus flüssigem Wasser, Methan und Ammoniak. Im Zentrum wird ein flüssiger Gestein-Metall-Kern vermutet. Die Rotationsachse ist mit ca. 98° stark geneigt. Der Tag beträgt etwa 16 Stunden. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt ca. 84 Jahre. Uranus besitzt 27 Monde.
Uranus
Quelle: NASA/JPL-Caltech - https://web.archive.org/web/20090119235457/http://planetquest.jpl.nasa.gov/milestones_show/slide1.html (image link)http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA18182 (image link), Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5649239
Neptun: Neptun ähnelt Uranus sehr, sowohl was die die Masse (17 Erdmassen), Zusammensetzung, Farbe und Tageslänge betrifft. Die Umlaufzeit um die Sonne beträgt ca. 165 Tage. Neptun besitzt 14 Monde.
Neptun
Quelle: Justin Cowart - https://www.flickr.com/photos/132160802@N06/29347980845/, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=82476611
Wie beobachte ich die Planeten am Nachthimmel?
Der Name Planet geht auf das griechische Wort planētēs zurück, was so viel heisst wie «umherschweifen». Diese Bezeichnung kriegten sie, weil sich deren Position gegenüber den Sternen ständig verändert oder anders gesagt: Die Planeten irren irgendwie ständig zwischen den Sternen umher. Übrigens: Da früher nicht zwischen Sternen und Planeten unterschieden wurde, wurden die eigentlichen Sterne, dessen Anordnung untereinander konstant ist, auch «Fixsterne» genannt.
Ausser Neptun sind alle Planeten von blossem Auge erkennbar. Ist Venus über dem Horizont, dann ist sie (hinter dem Mond) sogar das hellste Objekt des Nachhimmels. Auch Jupiter und Mars sind stets deutlich heller als die Sterne. Saturn ist den hellsten Sternen mindestens ebenbürtig. Uranus ist nur bei optimalen Bedingungen hell genug, um ihn mit blossem Auge zu erkennen (und auch dann nur mit Hilfe einer Sternenkarte). Merkur ist zwar hell, doch weil er (wenn überhaupt) nur um den Sonnenaufgang/-untergang, bzw. nahe am Horizont zu sehen ist, ist seine Erkennbarkeit stark eingeschränkt
seltene Konstellation mit 5 gleichzeitig sichtbaren Planeten am 20. Januar 2016
Beim Licht der Planeten handelt es sich um Sonnenlicht, welches an deren Oberflächen reflektiert wurde. So etwas ist uns ja bereits vom Mond bekannt, jedoch mit dem Unterschied, dass die «Scheiben» der Planeten etwas kleiner sind. Da es sich um eine flächige Lichtquelle handelt, leuchten die Planeten am Nachthimmel viel stabiler als die flackernden Sterne, welche lediglich Lichtpunkte darstellen (mehr über das Flackern von Sternen hier). Wie beim Mond wird auch bei den Planeten jeweils nur ein Teil der Scheibe von der Sonne ausgeleuchtet, d.h. als Beobachter/-innen sehen wir in der Beleuchtung der Planeten eine Sichelform. Diese kann jedoch nur mit einem Teleskop, manchmal auch mit dem Feldstecher erkannt werden. Wenn sich der Planet gerade in Opposition oder an der Unteren Konjunktion befindet, dann ist die Scheibe, ähnlich wie beim Vollmond, voll ausgeleuchtet. Die scheinbare Helligkeit eines Planeten (mehr über die Helligkeitsskala an Nachthimmel) ist zeitlich variabel, d.h. je nach Ausleuchtungsgrad, Abstand zur Erde usw. unterschiedlich.
Wie kann ich mit blossem Auge einen Planeten von einem Stern unterscheiden? Wie bereits erwähnt, flackern Planeten im Vergleich zu den Sternen nur wenig. Ausserdem halten sie sich am Nachthimmel nur in der Nähe der Ekliptik auf (da wo auch tagsüber die Sonne vorkommen kann). Auch wenn sich das Himmelsobjekt die Nächte davor an einer anderen Stelle des Sternenhimmels befunden hat, handelt es sich um einen Planeten. Generell ist es Vorteil, wenn du den Sternenhimmel und die Anordnung der Fixsterne in den Sternbildern kennst, denn nur so erkennst du überhaupt, dass es sich um einen «Fremdkörper zwischen den Sternbildern" handelt (siehe Artikel Erlerne die Sternbilder am Nachthimmel ohne technische Hilfsmittel zu erkennen).
In der Regel lohnt es, wenn du dich regelmässig über den Planetenstand am Nachthimmel informierst. Hierzu gibt es die astronomischen Jahresbücher, wo für die jeweiligen Planeten für jeden Tag jeweils die Zeiten von Aufgang, Kulmination und Untergang, die Helligkeiten, die Phase, die Sternkoordinaten, etc. eingetragen sind. Es sind das z.B.
Einen guten allgemeinen Überblick über die Positionen der einzelnen Planeten findet man auf diversen Websites im Internet. Es sind z.B.
ARD-Alpha: Dabei auf der Website etwas an unten zur Rubrik «Jetzt am Sternenhimmel» scrollen. Es sind wirklich sehr gute und informative Zusammenstellungen (wie z.B. für den November 2022)
ein grober, aber übersichtlichen Überblick gibt auch das «Astrowetter»
Mit dem (gratis) Programm «Stellarium» kannst du dir ausserdem den Nachthimmel (also u.a. die Planeten) je nach Beobachtungsort, Blickrichtung, Uhrzeit und Datum anzeigen lassen ändern und so etwas herumspielen. Das Programm gibt es übrigens auch als App-Version für Smartphones.
Die Planeten am Nachthimmel (mit Stellarium) zum Zeitpunkt, wo ich gerade diese Zeilen schreibe.
Erscheinung der äusseren Planeten
Schauen wir uns die Stellungen von Sonne, Erde und einem äusseren Planeten einmal schematisch an:
In der Grafik ist erkennbar, dass die Stellungen der Planeten in Bezug auf die Erde verschiedene Bezeichnungen haben. So befindet sich ein Planet bei Konjunktion in der Verlängerung Erde-Sonne, bzw. bei Opposition direkt «hinter der Erde».
In der Opposition sind die Beobachtungs-Bedingungen perfekt: Der Planet ist der Erde am nächsten, die der Erde zugewandte Seite wird voll ausgeleuchtet und die Sichtbarkeit erstreckt sich über die komplette Nacht. Der Planet geht am Abend bei Sonnenuntergang im Osten auf und verschwindet am Vormittag bei Sonnenaufgang wieder hinter dem westlichen Horizont.
In Opposition ist der äussere Planet am Nachhimmel am hellsten. Dies weil seine Scheibe voll ausgeleuchtet ist und er dann der Erde am nächsten ist. Ausserdem ist er dann die ganze Nacht sichtbar (Grafik schematisch vereinfacht)
Die Position zwischen der Erde und den jeweiligen Planeten verschiebt sich ständig. Die langsamer rotierenden äusseren Planten bewegen sich dabei relativ zur Erde gesehen quasi im Uhrzeigersinn. Ihre Position am Nachthimmel zu einer gegebenen Uhrzeit verschiebt sich jeden Tag ein Stück weiter nach Westen (d.h. sie gehen jeden Tag etwas früher auf/unter). So ist deren Sichtbarkeit nach der Opposition zunehmend auf die Abendstunden beschränkt. Irgendwann wird die Position erreicht, wo sie theoretisch nur noch tagsüber auftreten und dann von der hellen Sonne überstrahlt werden. Nachdem sie die Konjunktion passiert haben, treten sie dann irgendwann wieder am Morgenhimmel auf.
Wenn man von Norden ins Sonnensystem hineinblickt, rotieren beide Planeten Gegenuhrzeigersinn. Der äussere Planet dreht jedoch langsamer als die Erde. Schaut man sich nur die Position des äusseren Planeten relativ zur Erde an, dann dreht dieser scheinbar im Uhrzeigersinn. Gegenüber den Himmelsrichtungen auf der Erde verschiebt sich die Position zu gegebener Uhrzeit jeden Tag ein Stück weiter nach Westen
Die Zeitdauer eines solchen Zyklus (von Opposition zu Opposition) wird die Synodische Periode genannt. Diese ergibt sich auch einer Überlagerung aus der Erd-Umlaufzeit (siderisches Jahr) und der Umlaufzeit des jeweiligen Planeten um die Sonne. Die synodische Periode ist bei den äusseren Planeten immer länger als ein Jahr. Dies weil sie nach einem vollständigen Umlauf der Erde, immer auch selbst ein Stück auf ihrer Umlaufbahn rotiert sind. Je langsamer der Planet rotiert, desto eher nähert sich die Synodische Periode dem siderischen Jahr der Erde (ca. 365 Tage) an.
Synodische Perioden der äusseren Planeten:
Mars: ca. 780 Tage (siderisches Jahr ca. 687 Tage)
Jupiter: ca. 399 Tage (siderisches Jahr ca. 11 Jahre)
Saturn: ca. 378 Tage (siderisches Jahr ca. 29.5 Jahre)
Uranus: ca. 369.5 Tage (siderisches Jahr ca. 84 Jahre)
Neptun: ca. 367.5 Tage (siderisches Jahr ca. 165 Jahre)
>> Ist der Mars gerade in Opposition, wird er es in 780 Tagen (etwas mehr als 2 Jahren) wieder sein.
Darstellung der Synodischen Periode eines äusseren Planeten
Je grösser die Scheibe, desto heller erscheint der Planet am Nachthimmel. Der Radius der Scheibe/Sichel nimmt mit zunehmender Entfernung zu Erde ab: Bei Konjunktion ist sie am grössten, bei Opposition am kleinsten. Die Helligkeit wird jedoch noch von einem weiteren Faktor beeinflusst, nämlich dem Ausleuchtungsrad. Während der Opposition ist die Scheibe (ähnlich wie bei Vollmond) voll ausgeleuchtet. In der Zeit danach wird daraus eine zunehmend schmalere Sichel, ehe sie gegen die Konjunktion wieder zunimmt. Danach nimmt sie wieder ab und schliesslich zur Opposition hin wieder zu.
schematisch-vereinfachtes Model der Sichtbarkeit und Ausleuchtung eines äusseren Planeten, je nach Stellung zur Erde
Die grösste Helligkeit liegt demnach bei Opposition (nächste Distanz, volle Ausleuchtung), die geringste Helligkeit irgendwo zwischen Opposition und Konjunktion (weitere Distanz geringste Ausleuchtung) vor. In der Konjunktion ist die Scheibe zwar am kleinsten, dafür der Ausleuchtung wieder grösser.
Die Erscheinung der einzelnen Planeten im Überblick:
Mars:
Helligkeit Opposition: ca. -2.0 +/- 1 mag (wegen starker Exzentrizität der Umlaufbahn, liegt eine grosse Variabilität in der Oppositions-Helligkeit vor)
Daten Opposition: 08. Dezember 2022, 16. Januar 2025, …
1 Monat vor/nach Opposition: Helligkeit ca. -1 mag, Uhrzeit der Kulmination ca. 3h nach/vor Mitternacht (gilt für Periode 2021-2023)
6 Monate vor/nach Opposition: Helligkeit ca. 0.5 mag / 1.5 mag (gilt für Periode 2021-2023)
Erscheinung aus / Verschwinden ins Tageslicht: ein paar Tage bis Wochen nach/vor Konjunktion
Jupiter:
Helligkeit Opposition: ca. -2.75 +/- 0.25 mag
Daten Opposition: 26. September 2022, 03. November 2023, 07. Dezember 2024, …
1 Monat vor/nach Opposition: Helligkeit ca. -2.5 mag, Kulmination ca. 2h nach / vor Mitternacht
6 Monate vor/nach Opposition: Helligkeit ca. -2 mag
Erscheinung aus Verschwinden ins Tageslicht: ein paar Tage bis Wochen nach/vor Konjunktion
Saturn:
Helligkeit Opposition: ca. 0 +/- 0.5 mag
Daten Opposition: 14. August 2022, 27. August 2023, 08. September 2024, …
1 Monat vor/nach Opposition: Helligkeit ca. 0.5 mag, Kulmination ca. 2h nach / vor Mitternacht
4 Monate vor/nach Opposition: Helligkeit ca. 1 mag
Erscheinung aus / Verschwinden ins Tageslicht: ein paar Tage bis Wochen nach/vor Konjunktion
übrigens: Die Ringe des Saturns und sein Mond Titan sieht man bei optimalen Bedingungen mit einem Feldstecher.
Je kleiner die Magnitude (mag), desto heller der Stern. Mehr zur Helligkeitsskala des Nachhimmels hier. Vergleich mit den scheinbaren Helligkeiten von in Mitteleuropa sichtbaren Sternen:
Sirius (hellste Stern am Nachthimmel): -1.46,
Arktur (3. hellster Stern): -0.05
Vega (5. hellster Stern): 0.03
Kapella (6. hellster Stern): 0.08
Grosse Konjunktion: Wenn sich Jupiter und Saturn sehr nahestehen, was etwa alle 20 Jahre der Fall ist, dann spricht man von der «Grossen Konjunktion». Möglicherweise war das beim «Grossen Stern von Bethlehem» der Fall. Da letzte Mal fand dies am 21. Dezember 2020 statt. Fürs nächste Mal müssen wir uns bis zum 21. Oktober 2040 gedulden.
Grosse Konjunktion vom 21. Dezember 2020
Quelle: bearbeitet aus Eneas De Troya - https://www.flickr.com/photos/eneas/50730911983/, CC BY 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=98011846
Position der Planeten bzgl. der Sterne: Eine kuriose Beobachtung, die lange Rätzel aufgeworfen hat, sind die sogenannten Planetenschleifen. Diese konnten mit dem früheren geozentrischen Weltbild (Erde im Zentrum des Sonnensystems) nicht oder nur mit wirren Modellen erklärt werden.
Normalerweise verschieben sich die äusseren Planeten gegenüber den Sternen/Sternbilder Nacht für Nacht ein Stück weiter nach Osten («rechtläufig»). Im Bereich um die Opposition, wenn die Erde den entsprechenden Planeten auf seiner Umlaufbahn überholt, wird eine Schleifenbewegung beobachtet. Achtung: Dabei geht es nur um die Position gegenüber den Fixsternen. Gegenüber den Himmelsrichtungen findet keine Schleifenbewegung statt!
Planetenschleife des Mars gegenüber dem Fixsternhintergrund, im Jahre 2003
Quelle: Eugene Alvin Villar (seav) - Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4662202
Im heliozentrischen Weltbild (Sonnen im Zentrum des Sonnensystems) kann dieses Verhalten gut nachvollzogen werden:
schematisches Prinzip von Planetenschleifen äusserer Planeten im Fixsternhintergrund
Die rückläufig gerichtete Bewegung dauert beim Mars ca. 2.5 bis 3 Monate, bei Jupiter ca. 4 Monate und bei Saturn ca. 4.5 Monate. Wie genau die Schlaufe aussieht (nach unten/oben oder nur Doppelkrümmung) ist abhängig von der Jahreszeit und Position der Umlaufbahnen untereinander.
Erscheinung der inneren Planeten
Die zwei inneren Planeten Venus und Merkur können zwar auch sehr hell sein, doch ihre Beobachtung ist deutlich schwieriger als diejenige der äusseren Planeten. Sie befinden sich meist in einer ähnlichen Richtung wie die Sonne und werden deshalb von ihr die meiste Zeit überstrahlt. Ausserdem beschränken sich die Beobachtungszeiten auf den Abend- und Morgenhimmel.
Schauen wir uns die Stellungen von Sonne, Erde und eines inneren Planeten einmal schematisch an:
Bei den Positionen zur Erde unterscheidet man eine obere- und untere Konjunktion, sowie und eine «maximale östliche-» und «maximale westliche Elongation». Weil die inneren Planeten eine kürzere Umlaufzeit haben (d.h. schneller rotieren), bewegen sie sich auch relativ zur Erde gesehen im Gegenuhrzeigersinn: Auf die östliche Elongation folgt die obere Konjunktion und darauf wiederum die westliche Elongation, etc.
Wenn man von Norden ins Sonnensystem hineinblickt, rotieren beide Planeten im Gegenuhrzeigersinn. Der innere Planet dreht jedoch schneller als die Erde. Schaut man sich nur die Position des inneren Planeten relativ zur Erde an, dann dreht dieser ebenfalls im Gegenuhrzeigersinn. Gegenüber den Himmelsrichtungen auf der Erde verschiebt sich die Position im Bereich der unteren Konjunktion jeden Tag ein Stück weiter nach Westen
Die Synodische Periode der inneren Planeten kann kleiner oder grösser als ein Jahr sein:
Merkur: ca. 116 Tage (siderisches Jahr ca. 88 Tage)
Venus: ca. 584 Tage (siderisches Jahr ca. 225 Tage)
Nun zur Sichtbarkeit: Im Bereich der oberen und unteren Konjunktion sind Venus und Merkur auf jeden Fall nicht sichtbar und zwar weil die Sonne in derselben Richtung liegt und alles überstrahlt. Eine Chance besteht also nur seitlich im Bereich der östlichen- und westlichen Elongation, denn dann weicht ihre Richtung (wenn auch nur gering) am stärksten von derjenigen der Sonne ab. Für die Sichtbarkeit der Planeten muss die Sonne hinter dem Horizont sein und deshalb beschränkt sie sich auf die Zeit kurz nach Sonnenaufgang und kurz vor Sonnenaufgang.
schematisch-vereinfachtes Model der Sichtbarkeit und Ausleuchtung eines inneren Planeten im Verlauf seiner Rotation relativ zur Erde
Im Bereich der maximalen östlichen Elongation befinden sich Venus und Merkur bei Sonnenuntergang im Westen nahe am Horizont. Dann sind sie für eine kurze Zeit sichtbar, ehe sie selbst hinter dem Horizont verschwinden. In dem sie sich am Nachthimmel jeden Tag ein Stück weiter nach Westen verschieben, gehen sie jeden Tag etwas früher unter, bis sie irgendwann bereits vor Sonnenuntergang hinter dem Horizont verschwinden. Nach ca. einer Woche gehen sie dann früher als die Sonne auf, so dass sie jeweils kurz vor Sonnenaufgang, im Osten nahe des Horizontes erkannt werden können. Bei der maximalen westlichen Elongation findet dann ihr frühester Aufgang statt. Danach verschiebt sich ihre Position am Nachthimmel bis zur nächsten maximalen östlichen Elongation jeden Tag ein Stück weiter nach Osten (sie gehen jeden Tag später auf), ehe sie irgendwann wieder kurz nach Sonnenuntergang über dem Horizont erscheinen.
Die Heiligkeit ist ebenfalls von der Grösse der Scheibe (Entfernung zur Erde) und deren Ausleuchtung abhängig. Während der unteren Konjunktion ist die Scheibe zwar am grössten (nächste Distanz zur Erde), gleichzeitig liegt sie komplett im Dunkeln. Im Bereich der Elongationen liegt jeweils eine Sichelform vor (nur mit Feldstecher erkennbar). Dabei gilt: Je weiter weg von der unteren Konjunktion, desto grösser wird die Ausleuchtung. Gleichzeitig nimmt dabei auch der Abstand zur Erde zu, d.h. die Scheibe kleiner.
Venus: Wenn die Venus über dem Horizont ist, dann ist sie stets so hell, dass sie bereits vor allen anderen Sternen sichtbar ist. Im Bereich ihrer grössten Helligkeit kann sie übrigens auch am Tag von blossem Auge erkannt werden!
Phase mit maximaler Helligkeit (ca. -4.8 +/- 0.1 mag): jeweils ca. 5 Wochen vor der maximalen östlichen Elongation und ca. 5 Wochen nach der maximalen westlichen Elongation
während der maximalen östlichen / westlichen Elongation ist Venus mit ca. -4.5 mag immer noch sehr hell, gleichzeitig länger nach Sonnenuntergang / früher vor Sonnenaufgang sichtbar.
Daten maximale östlichen > westliche Elongation: 29. Oktober 2021 > 20. März 2022, 04. Juni 2023 > 24. Oktober 2023, 10. Januar 2015 > 10. Juni 2025, …
findet die maximale östliche Elongation ca. 1.5 Monate vor der Sommersonnenwende statt, dann steht Venus besonders hoch am Horizont
findet die maximale westliche Elongation ca. 1.5 Monate nach der Sommersonnenwende statt, dann steht Venus ebenfalls besonders hoch am Horizont
Merkur: Weil sich seine Umlaufbahn weiter innen befindet, ist die Beobachtung deutlich schwieriger als bei Venus. So ist Merkur deutlicher seltener am Nachthimmel zu erkennen. In Mitteleuropa ist eine Sichtbarkeit sogar auch nur zu bestimmten Jahreszeiten möglich, d.h. dann wenn am Nachthimmel die Differenz zwischen dem Zugbahn-Azimut von Sonne und Merkur besonders hoch ist. Im Bereich der östlichen Elongation (am Abend) ist das von Februar bis April und bei der westlichen Elongation (am Morgen) von September bis November der Fall.
Daten maximalen östlichen > westlichen Elongation: 07. Januar 2022 > 16. Februar 2022, 21. Dezember 2022 > 30. Januar 2023, 04. Dezember 2023 > 12. Januar 2024, …
Position der Planeten bzgl. der Sterne: Die inneren Planeten wandern gegenüber den Fixsternen die meiste Zeit jeden Tag ein Stück in Richtung Osten. Im Bereich der unteren Konjunktion (wo die inneren Planeten die Erde überhohlen) zeigen sie, ähnlich wie die äusseren Planeten, eine Planetenschleife. Dann wandern sie gegenüber den Fixsternen eine gewisse Zeit lang gegen Westen. Diese Phase dauert bei Venus ca. 40 Tage. Das Problem: Die inneren Planeten sind im Bereich der unteren Konjunktion nicht sichtbar (werden am Tag von der Sonne überstrahlt)!
schematisches Prinzip von Planetenschleifen innerer Planeten im Fixsternhintergrund
Transit: Wenn bei Venus und Merkur an der Unteren Konjunktion dessen Umlaufebenen mit derjenigen der Erde zusammenfallen, dann passiert etwas ähnliches wie die Sonnenfinsternis. Die Planeten werfen dann einen kleinen, runden Schatten vor die Sonne. Man spricht dann vom Venus- bzw. Merkurtransit.
Venustransit vom 06. Juni 2012
Quelle: MakePictures - Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=19784745
Quellen
Arnold Hanslmaier (2015) - Den Nachthimmel erleben, Sonne, Mond und Sterne - Praktische Astronomie zum Anfassen, ISBN 978-3-662-46031-3
Arnold Hanslmaier (2016) - Faszination Astronomie, Ein topaktueller Einstieg für alle naturwissenschaftlich Interessierten, 2. Auflage, ISBN 978-3-662-49036-5
W.E. Celnik und H.M. Hahn (2015) - Astronomie für Einsteiger, Schritt für Schritt zur erfolgreichen Himmelsbeobachtung, ISBN 978-3-440-14878-5
