Magical Heroes für ein sozales Bewusstsein - PLaneten besiedlung und Teraforming !!!

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1Ihr seit ein Teil des Leben 2Bevor ich zur Raumstation komme erst nochmal sachliches :D 3PLaneten besiedlung und Teraforming !!! 4Mond erste neue Heimat ??? 5Nun zur Raumbasis 6So wieder da :)
Seite 1/6

Nun ja ich habe ja schon gesagt das es möglich ist wen die Menschn zusammen eben auf sozialen Weg arbeiten auch eben einen Planeten oder auch unseren Mond zu besiedeln und sogar auch teraforming betreiben könnten, was natürlich lange dauern würde aber wen wir eben mehr zusammen Arbeiten würden schon längst in gange sein Könnte !!!

Dazu mal ein kl beispiel das ich nicht als einziger so denke und es auch genug andere schlaue Köpfe giebt =

Gründung der Siedlung LunaFurra auf dem Mond      

WeltraumTouristik.de gründete durch Proklamation am 29.07.2003 eine Kolonie auf dem Mond und Sie können als Pioniere des 21. Jahrhunderts dabei sein! Ermöglichen Sie mit uns die Chance zum Neubeginn der menschlichen Zivilisation ohne die Wiederholung alter Fehler und ohne die Übernahme verkrusteter Strukturen von der Erde. Eine beschauliche Siedlung dieser Mondkolonie wird LunaFurra am Ostrand des Mare Imbrium sein. Das Dorf soll nordöstlich des Kraters Theatetus auf den ungefähren selenografischen Koordinaten 37,5°N 6,8°E erbaut werden . Der Käufer von Grund und Boden in LunaFurra wird gleichzeitig Bürger unserer Mondkolonie, deren Finanzierung durch die Einbürgerungen angeschoben werden soll. Brechen Sie mit uns auf in eine fantastische Zukunft auf dem Mond!

Das Dorf hat eine quadratische Grundfläche von 600000 Quadratmetern, die Grundstücke werden in einem schachbrettartigen Raster unterteilt. In den Ecken des Quadrates bleiben Freiräume für Raumhafen, Nahrungs- und Energieversorgung, Forschung und Erholung.

Lage der Mondsiedlung LunaFurra

Im Gegensatz zu anderen Stadtgründungen und Grundstücksverkäufern auf dem Mond können Sie Sich bei uns die ungefähre Lage Ihres Grundstücks in LunaFurra aussuchen. Zur Auswahl stehen das Zentrum sowie die Stadtränder im Norden, Süden, Osten und Westen. Sie möchten Teil haben an unserer Begeisterung vom Aufbruch ins All? Dann unterstützen Sie uns! 

Zuletzt aktualisiert am Mittwoch, den 09. Juni 2010 um 17:34 Uhr

Ich habe da zwar andere Vorstellungen zum Aufbau der kolonie und eben Sicherung aber eben das versändniss ist gleich das eben alles möglich ist nur müssen wir es auch wollen und zusammen geht alles einfacher und schneller ;)

Zu meiner Planung im Punkt Mond ist es natürlich erstmal wichtig den Planeten zu Kennen =

Mond

 

   
Mond Mondsymbol
Full Moon Luc Viatour.jpg
Der Mond, von der Erde aus fotografiert.
Zentralkörper Erde
Eigenschaften des Orbits [1]
Große Halbachse 384.400 km
Periapsis 363.300 km
Apoapsis 405.500 km
Exzentrizität 0,0549
Bahnneigung 5,145°
Umlaufzeit 27,3217 Tage
Mittlere Orbitalgeschwindigkeit 1,023 km/s
Physikalische Eigenschaften [1]
Albedo 0,12
Scheinbare Helligkeit −12,74 mag
Mittlerer Durchmesser 3476 km
Masse 7,349 · 1022 kg
Oberfläche 37.932.330 km²
Mittlere Dichte 3,341 g/cm³
Siderische Rotation 27,322 Tage
Achsneigung 6,68°
Fallbeschleunigung an der Oberfläche 1,62 m/s²
Fluchtgeschwindigkeit 2380 m/s
Moon Earth Comparison.png
Größenvergleich zwischen
Erde (⌀ = 12.756 km) und
Mond (⌀ = 3476 km)
(Fotomontage mit maßstabsgerechten Größen; der mittlere Abstand beträgt jedoch 30 Erddurchmesser)

Der Mond (lateinisch Luna) ist der einzige natürliche Satellit der Erde. Seit den Entdeckungen von Trabanten bei anderen Planeten des Sonnensystems, im übertragenen Sinn zumeist als Monde bezeichnet, wird er zur Vermeidung von Verwechslungen auch Erdmond genannt. Er ist mit einem Durchmesser von 3476 km der fünftgrößte Mond des Sonnensystems.

Aufgrund seiner verhältnismäßigen Nähe ist er der einzige fremde Himmelskörper, der bisher von Menschen betreten wurde und auch der am weitesten erforschte. Trotzdem gibt es noch viele Unklarheiten, etwa in Bezug auf seine Entstehung und manche Geländeformen. Die jüngere Entwicklung des Mondes ist jedoch weitgehend geklärt.

Sein astronomisches Symbol ist die abnehmende Mondsichel, wie sie (nach rechts offen) von der irdischen Nordhalbkugel aus erscheint.

 

Umlaufbahn

Scheinbare Bewegung

The crescent Moon setting over Paranal.ogv
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Der Sichelmond geht über dem Cerro Paranal (Chile) unter.

Der Mond umkreist die Erde im Verlauf von durchschnittlich 27 Tagen, 7 Stunden und 43,7 Minuten in Bezug auf die Fixsterne. Sein Umlauf erfolgt von Westen nach Osten in dem gleichen Drehsinn, mit dem die Erde um ihre eigene Achse rotiert. Aus der Sicht eines irdischen Beobachters umkreist er die Erde wegen ihrer viel schnelleren Rotation scheinbar an einem Tag – wie auch die Sonne, die Planeten und die Fixsterne – und hat daher wie diese seinen Aufgang im Osten und seinen Untergang im Westen. Durch seine Bahnbewegung läuft der Mond aber relativ zu den Fixsternen im rechtläufigen Drehsinn der Erdrotation, sodass sein scheinbarer Erdumlauf etwa 50 Minuten länger als 24 Stunden dauert. Diese Differenz addiert sich im Laufe eines Monats zu einem ganzen Tag, da der Mond in dieser Zeit einen wahren Erdumlauf vollzieht.

Die scheinbaren Bahnen von Mond und Sonne haben einen ähnlichen Verlauf, da die Mondbahn nur geringfügig (derzeit 5,2°) gegen die Ekliptik geneigt ist. Für einen Beobachter auf der Nordhalbkugel über 5,2° nördlich des Wendekreises (d. h. bei einer geografischen Breite über 28,6°) steht der Mond bei seinem täglichen Höchststand (Kulmination) immer im Süden, für einen Beobachter auf der Südhalbkugel südlicher als -28,6° immer im Norden (für die Sonne beträgt der analoge Winkel 23,4° – die Breite der Wendekreise).

Der oben genannte Grenzwert von ±28,6° gilt absolut, schwankt aber jedes Jahr mit einem 18-jährigen Zyklus zwischen 28,6 und 18,3°, weil sich die Mondbahn (bei fast konstanter Neigung von 5,2°) langsam gegenüber der Ekliptik verschiebt. Der Grund ist eine Präzession (Kreiselbewegung) der Mondbahnebene infolge der Erdabplattung von 0,3 %.

Die scheinbare Größe des Mondes schwankt entfernungsabhängig zwischen knapp 30' und gut 34' um einen Mittelwert von etwa 32' Bogenminuten (0,53°) und gleicht damit annähernd dem der Sonne, was u. a. den Reiz von Sonnenfinsternissen ausmacht. Durch seine Nähe ist der Mond der einzige Himmelskörper, auf dem man freiäugig Oberflächenstrukturen erkennen kann („Mondgesicht“). Einem Südbeobachter erscheinen sie aber im Vergleich zur Nordhalbkugel am Kopf stehend.

Bahngestalt

Hauptartikel: Mondbahn

Die Bahn des Mondes um die Erde weicht deutlich von der Kreisform ab. Die größte und die kleinste Entfernung zur Erde weichen im Mittel jeweils um 5,45 % von der Kreisform ab. Die Bahn ist in guter Näherung eine Ellipse der numerischen Exzentrizität 0,0549. Der mittlere Abstand des Schwerpunktes des Mondes vom Baryzentrum – die große Halbachse – misst 384.400 km. Den erdnächsten Punkt der Bahn nennt man Perigäum. Im Perigäum beträgt die Entfernung im Mittel 363.300 km. Der erdfernste Punkt heißt Apogäum. Dort beträgt die Entfernung im Mittel 405.500 km. Die Durchgänge des Mondes durch die Bahnebene der Erde (die Ekliptik) nennt man Mondknoten (oder Drachenpunkte). Der aufsteigende Knoten ist der Übergang auf die Nordseite der Ekliptik, der absteigende markiert den Übergang auf die südliche Seite.

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Maßstabgetreues Größen-Abstands-Verhältnis zwischen Erde und Mond

Der Mond umläuft zusammen mit der Erde die Sonne, durch die Bewegung um die Erde pendelt der Mond jedoch um eine gemeinsame Ellipsenbahn. Die Variation der Gravitation während dieser Pendelbewegung führt zusammen mit geringeren Störungen durch die anderen Planeten zu Abweichungen von einer exakten Keplerellipse um die Erde.

Der erdnächste Punkt der Bahn wird nicht nach genau einem Umlauf (relativ zu den Fixsternen) des Mondes wieder erreicht. Durch diese Apsidendrehung umläuft das Perigäum die Erde in 8,85 Jahren. Auch zwei aufsteigende Knotendurchgänge erfolgen nicht exakt nach einem Umlauf, sondern bereits nach kürzerer Zeit. Die Mondknoten umlaufen die Erde folglich retrograd, das heißt gegen die Umlaufrichtung des Mondes in 18,61 Jahren. Wenn ein Knotendurchgang mit Neumond zusammenfällt, kommt es zu einer Sonnenfinsternis, und falls der Knotendurchgang mit Vollmond zusammenfällt, kommt es zu einer Mondfinsternis.

Dieser Zyklus führt auch zu den Mondwenden: Der Aufgangsort des Mondes am Horizont schwankt während eines Monats zwischen einem südlichsten und einem nördlichsten Punkt hin und her, so wie es auch bei der Sonne im Verlauf eines Jahres der Fall ist. Im Laufe des Zeitraumes von 18,61 Jahren verändert sich die Spanne zwischen diesen beiden Extrempunkten in ihrem Abstand: Der Zeitpunkt (zuletzt im Jahre 2006), an dem diese Punkte am weitesten auseinanderliegen, heißt große Mondwende, der des geringsten Abstandes kleine Mondwende. In der frühzeitlichen Astronomie spielten diese Mondwenden eine wichtige Rolle.[2]

Bahnperiode

Die Dauer eines Bahnumlaufs des Mondes, den Monat (von „Mond“), kann man nach verschiedenen Kriterien festlegen, die jeweils unterschiedliche Aspekte abdecken.

  • Nach einem synodischen Monat (29,53 d; Periode der Mondphasen – ein Mondtag) erreicht der Mond wieder die gleiche Stellung zur Sonne (von der Erde aus beobachtet). Dieser Monatsbegriff entspricht dem landläufigen Verständnis von Monat, da er die Zeitspanne von Neumond zu Neumond bezeichnet.
  • Nach einem siderischen Monat (27,32 d) nimmt der Mond wieder die gleiche Stellung zu den Fixsternen ein (von der Erde aus beobachtet).
  • Einen drakonitischen Monat (27,21 d) benötigt er, um wieder durch den gleichen Knoten seiner Bahn zu laufen; er ist wichtig für die Sonnen- und Mondfinsternisse.
  • Einen anomalistischen Monat (27,56 d) benötigt der Mond von einem Perigäumdurchgang zum nächsten.

Diese Werte nehmen jedoch sehr langsam im Laufe von Jahrmillionen zu, da sich die Mondbahn vergrößert (siehe Abschnitt: Vergrößerung der Umlaufbahn).

Mondphasen

Das Aussehen des Mondes variiert im Laufe seines Bahnumlaufs und durchläuft die Mondphasen:

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Mondphasen von Neumond über Vollmond bis kurz vor dem nächsten Neumond
  • Neumond (1) – der Mond steht zwischen der Sonne und der Erde,
  • zunehmender Mond (2–4) – abends sichtbar,
  • Vollmond (5) – die Erde steht zwischen der Sonne und dem Mond,
  • abnehmender Mond (6–8) – morgens sichtbar,
  • Halbmond – zunehmend (3) oder abnehmend (7) – ist die Halbphase (Dichotomie).

Diese Darstellung gilt für die Betrachtung von der Nordhalbkugel (der Erde) aus. Betrachtet man den Mond stattdessen von der Südhalbkugel aus, so muss man die Graphik um 180° drehen und von rechts nach links lesen, d.h. die zeitliche Reihenfolge der Bilder bleibt erhalten, man sieht sie nur andersherum. Einem Beobachter in der Nähe des Äquators erscheint die Mondsichel waagerecht und die Verlaufsrichtung des Phasenwechsels senkrecht zum Horizont. Diese Abhängigkeit der Lage vom Breitengrad spiegelt sich bei der Verwendung einer symbolischen Mondsichel in Form einer Schale auf der Staatsflagge einiger äquatornaher Länder wider (Beispiel: Flagge Mauretaniens).

Die nicht von der Sonne beleuchteten Teile der erdzugewandten Mondseite sind dabei nie völlig dunkel, denn sie werden durch das von der sonnenbeleuchteten Erde zurückgeworfene Licht, das Erdlicht oder Erdschein genannt wird, erhellt. Dessen Widerschein durch die Reflexion von Stellen der Mondoberfläche wird auch Aschgraues Mondlicht genannt. Es ist am besten bei schmaler Mondsichel zu sehen.

hochkant = 1.8
Weg von Sonnenlicht über Erdlicht zu Aschgrauem Mondlicht

Seine Ursache wurde schon von Leonardo da Vinci richtig erkannt. Mit einem Fernglas selbst geringer Vergrößerung sind auf den durch die Erde beschienenen Mondflächen sogar Einzelheiten erkennbar, denn aufgrund des größeren Durchmessers und des höheren Rückstrahlungsvermögens (Albedo) der Erde ist die „Vollerde“ rund 50-mal so hell wie der Vollmond. Messungen des aschgrauen Mondlichts erlauben Rückschlüsse auf Veränderungen der Erdatmosphäre. Bei Vollmond beträgt seine Beleuchtungsstärke 0,2 Lux.

Die ständig erdabgewandte Rückseite des Mondes ist natürlich nicht immer dunkel, sondern unterliegt dem entsprechend versetzten Phasenwechsel – bei Neumond wird sie vom Sonnenlicht vollständig beschienen.

Finsternisse

Verfinsterungen zwischen Sonne, Mond und Erde treten auf, wenn die drei Himmelskörper auf einer Linie liegen, das heißt, nur bei Vollmond oder Neumond und wenn sich der Mond in einem der zwei Mondknoten befindet. Dies passiert nur zweimal pro Jahr.

Mondfinsternis

Hauptartikel: Mondfinsternis
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Totale Mondfinsternis am 9. November 2003

Bei einer Mondfinsternis, die nur bei Vollmond auftreten kann, steht die Erde zwischen Sonne und Mond. Sie kann auf der gesamten Nachtseite der Erde beobachtet werden und dauert maximal 3 Stunden 40 Minuten. Man unterscheidet

  • die totale Mondfinsternis, bei welcher der Mond völlig in den Schatten der Erde wandert. Die Totalität dauert höchstens 100 Minuten. Betrachtet man die geometrischen Verhältnisse bei einer totalen Mondfinsternis, so sollte der Mond im Kernschatten der Erde liegen, der sich theoretisch knapp 1,4 Millionen Kilometer in den Raum erstrecken sollte, tatsächlich aber wegen der starken Streuung durch die Erdatmosphäre nur etwa 250.000 km weit reicht. Der Mond wird deshalb auch bei totalen Finsternissen nicht völlig verdunkelt. Da die Erdatmosphäre die blauen Anteile des Sonnenlichts stärker streut als die roten, erscheint der Mond bei totalen Finsternissen als dunkle rotbraune Scheibe; daher auch die gelegentliche Bezeichnung „Blutmond“.
  • die partielle Mondfinsternis, bei der nur ein Teil des Mondes von der Erde abgeschattet wird, das heißt, ein Teil des Mondes bleibt während des gesamten Verlaufs der Finsternis sichtbar.
  • die Halbschattenfinsternis, bei welcher der Mond nur (ganz oder teilweise) in den Halbschatten der Erde eintaucht. Halbschattenfinsternisse sind ziemlich unauffällig; es zeigt sich lediglich eine leichte Vergrauung derjenigen Mondseite, die dem Kernschatten der Erde am nächsten ist.

Vom Mond aus gesehen stellt sich eine Mondfinsternis als Sonnenfinsternis dar. Dabei verschwindet die Sonne hinter der schwarzen Erdscheibe. Bei einer totalen Mondfinsternis herrscht auf der ganzen Mondvorderseite totale Sonnenfinsternis, bei einer partiellen Mondfinsternis ist die Sonnenfinsternis auf dem Mond nur in einigen Gebieten total, und bei einer Halbschatten-Mondfinsternis herrscht auf dem Mond partielle Sonnenfinsternis. Ringförmige Sonnenfinsternisse gibt es auf dem Mond wegen des im Verhältnis zur Sonne viel größeren scheinbaren Durchmessers der Erdscheibe nicht; lediglich durch die beschriebene Lichtstreuung in der Erdatmosphäre wird der Rand der schwarzen Scheibe zu einem kupferrot schimmernden Ring, der dem Mond die entsprechende Farbe verleiht.

Sonnenfinsternis

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Totale Sonnenfinsternis mit sichtbarer Korona

Bei einer Sonnenfinsternis, die nur bei Neumond auftreten kann, steht der Mond zwischen Sonne und Erde. Sie kann nur in den Gegenden beobachtet werden, die den Kern- oder Halbschatten des Mondes durchlaufen; diese Gegenden stellen sich meist als lange, aber recht schmale Streifen auf der Erdoberfläche dar. Man unterscheidet:

  • totale Sonnenfinsternis, bei der der Mond die Sonnenscheibe einige Minuten lang vollständig bedeckt und die Erde den Kernschatten (Umbra) des Mondes durchläuft;
  • partielle Sonnenfinsternis, bei welcher der Mond die Sonnenscheibe nicht vollständig bedeckt; der Beobachter befindet sich dabei im Halbschatten (Penumbra) des Mondes;
  • ringförmige Sonnenfinsternis, wenn der Mond durch zu große Erdferne die Sonnenscheibe nicht ganz abdeckt (siehe auch: Durchgang).

Eine Sonnenfinsternis wird nur vom irdischen Betrachter als solche wahrgenommen. Die Sonne leuchtet natürlich weiter, dagegen liegt die Erde im Schatten des Mondes. Entsprechend zur Mondfinsternis müsste man korrekterweise also von einer Erdfinsternis sprechen.

Sarosperiode

Bereits den Chaldäern war (um etwa 1000 v. Chr.) bekannt, dass sich Finsternisse nach einem Zeitraum von 18 Jahren und 11 Tagen, der Sarosperiode, wiederholen. Nach 223 synodischen beziehungsweise 242 drakonitischen Monaten (von lat. draco, Drache, altes astrologisches Symbol für die Mondknoten, da man dort einen mond- und sonnenfressenden Drachen vermutete) besteht wieder fast dieselbe Stellung von Sonne, Erde und Mond zueinander, so dass sich eine Finsternisstellung nach 18 Jahren und 11,33 Tagen erneut ergibt. Die Ursache dieser Periode liegt darin begründet, dass bei einer Finsternis sowohl die Sonne als auch der Mond nahe der Knoten der Mondbahn liegen müssen, welche in 18 Jahren einmal um die Erde laufen. Thales nutzte diese Periode, die er bei einer Orientreise kennenlernte, für seine Finsternisprognose vom 28. Mai 585 v. Chr., wodurch eine Schlacht zwischen Lydern und Medern abgebrochen und ihr Krieg beendet wurde.

Ein Saros-Zyklus ist eine Folge von Sonnen- oder Mondfinsternissen, die jeweils im Abstand einer Sarosperiode aufeinanderfolgen. Da die Übereinstimmung der 223 bzw. 242 Monate nicht exakt ist, reißt ein Saros-Zyklus etwa nach 1300 Jahren ab. In diesem Zeitraum beginnen aber gleich viele neue Zyklen und es existieren immer ungefähr 43 gleichzeitige verschachtelte Saros-Zyklen.[3]

Vergrößerung der Umlaufbahn

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Der Retroreflektor von Apollo 11

Die mittlere Entfernung zwischen dem Mond und der Erde wächst jährlich um etwa 3,8 cm. Der Abstand (lunar distance) wird seit der ersten Mondexpedition Apollo 11 regelmäßig per Lidar vermessen, indem die Lichtlaufzeit bestimmt wird, die das Laserlicht für die Strecke hin und zurück benötigt. Sowohl von amerikanischen als auch von sowjetischen Mondmissionen wurden dazu insgesamt fünf Retroreflektoren auf dem Mond platziert, die heute für die Entfernungsmessungen genutzt werden (siehe auch: Lunar Laser Ranging).

Ursache

Die allmählich zunehmende Entfernung ist eine Folge der Gezeitenkräfte, die der Mond auf der Erde bewirkt. Dabei wird Rotationsenergie der Erde weit überwiegend in Wärme umgewandelt und zu einem Teil als Rotationsenergie auf den Mond übertragen. Der dabei abnehmende Drehimpuls der Erdrotation resultiert in einer Zunahme des Bahndrehimpulses des Mondes, der sich dadurch von der Erde entfernt. Dieser schon lange vermutete Effekt ist seit 1995 durch die Laser-Distanzmessungen abgesichert. Er bewirkt sowohl eine kontinuierliche Verlängerung der irdischen Tageslänge (um etwa eine Sekunde in 100.000 Jahren) als auch der Mondumlaufdauer.

Drehimpuls-Anteile des Erde-Mond-Systems
Art des DrehimpulsesGröße [kg·m2/s]Anteil
Erde-Mond-System gesamt 3,49 × 1034 100,0 %
Mond – Eigendrehimpuls 2,33 × 1029 –––
Mond – Bahndrehimpuls 2,87 × 1034 82,2 %
Erde – Eigendrehimpuls 5,85 × 1033 16,8 %
Erde – Bahndrehimpuls 3,53 × 1032 1,0 %

Künftige Entwicklung

Dennoch kann die Erde den Mond durch den Gezeitenmechanismus auch in ferner Zukunft nicht gänzlich verlieren, da sich nach einigen Milliarden Jahren ein Endzustand einstellen würde, bei dem sich die Eigenrotationsperiode der Erde, d. h. die Länge eines Tages, der dann verlängerten Mondumlaufperiode angeglichen hätte. In diesem Endzustand wäre der Gezeitenmechanismus (und die damit verbundene Energie- und Drehimpulsübertragung) zum Erliegen gekommen und der Mond stünde, ähnlich wie ein geostationärer Satellit, fortan immer über demselben Ort der Erde. (Jedoch wird dieser Fall gar nicht erst eintreten, da andere kosmische Ereignisse wie etwa das Aufblähen der Sonne zum Roten Riesen früher eintreten werden.)

Entsprechend den Drehimpulsanteilen des Erde-Mond-Systems (siehe Tabelle) würde sich also der gegenwärtige Bahndrehimpuls des Mondes durch die weitestgehende Übernahme des Eigendrehimpulses der Erde um den Faktor 1,2 auf die maximal möglichen rund 99 % des Gesamtdrehimpulses erhöhen. Dies führte zu einer 1,22-fach vergrößerten mittleren Monddistanz von etwa 560.000 km sowie einer 1,23-fach verlängerten Umlaufperiode von rund 48 Tagen. Die Dauer bis zum Erreichen dieses Endzustandes lässt sich nach unten grob abgrenzen, indem man die heutige Entfernungszunahme von 3,8 cm/Jahr linear extrapoliert. Dies ergibt rund 5 Mrd. Jahre und liegt somit im selben Zeitrahmen wie das erwähnte Endstadium unserer Sonne.

Mögliche koorbitale Objekte

In den Librationspunkten L4 und L5 soll es zwei Staubwolken, die Kordylewskischen Wolken, geben.

Rotation und Libration

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Die simulierte Libration des Mondes
Hauptartikel: Libration

Infolge der Gezeitenwirkung, die durch die Gravitation der Erde entsteht, hat der Mond seine Rotation der Umlaufzeit in Form einer gebundenen Rotation angepasst. Das heißt, bei einem Umlauf um die Erde dreht er sich im gleichen Drehsinn genau einmal um die eigene Achse. Daher ist – abgesehen von kleineren Abweichungen, den Librationsbewegungen – von einem Punkt der Erdoberfläche immer dieselbe Mondseite zu sehen. Wegen der Libration und der Parallaxe, sprich durch Beobachtung von verschiedenen Punkten etwa bei Mondaufgang und Monduntergang, sind von der Erde aus insgesamt knapp 59 % der Mondoberfläche einsehbar. Mit der Raumsonde Lunik 3 konnte 1959 erstmals die erdabgewandte Seite des Mondes beobachtet werden.

Als Folge der gebundenen Rotation sieht ein stationärer Beobachter auf dem Mond die Erde immer an etwa derselben Stelle des Himmels, abgesehen von monatlichen Bewegungen um den Erde-Mond-Schwerpunkt und Schwankungen durch den Umlauf, die Librationen, die zusammen eine monatliche Schleife der Erde von 18° bewirken. Die Erde geht außerhalb der Librationszonen auf dem Mond niemals „auf“ oder „unter“, sondern ist auf der erdzugewandten Seite des Mondes stets und auf der erdabgewandten Seite niemals sichtbar.

Wegen des Fehlens einer Atmosphäre ist der Mondhimmel nicht blau, wie wir es von der Erde gewohnt sind, sondern schwarz, da kein Streulicht beobachtet werden kann. Sterne kann man jedoch auch auf dem Mond im Grunde nur nachts sehen; das menschliche Auge stellt sich auf die hell bestrahlte Mondoberfläche ein und kann die Sterne dann nicht mehr wahrnehmen. Nach langer Betrachtung des Himmels bis sich die Augen angepasst haben, um Sterne zu erkennen, würde beim Blickwechsel auf die Mondoberfläche die gleiche Gefahr schwerer Augenschäden drohen, wie bei einer Sonnenfinsternis auf der Erde ohne Schutzbrille.

Die Erde erscheint als bläuliche Scheibe, im Durchmesser fast viermal so groß wie der Mond von der Erde aus. Die Erdphasen werden in einem synodischen Monat durchlaufen und sind den Mondphasen entgegengesetzt. Bei Neumond herrscht „Vollerde“ und bei Vollmond „Neuerde“. Die Sonne wandert, vom Mond aus gesehen, ebenso wie von der Erde beobachtet einmal pro Jahr durch den Tierkreis. Von Sonnenaufgang bis zum Höchststand der Sonne dauert es eine Woche, und von dort eine weitere Woche bis zum Sonnenuntergang, worauf eine 14-tägige Nacht (Mondnacht) folgt. Ein Tag-Nacht-Zyklus auf dem Mond dauert somit ungefähr einen Monat.

Siehe auch: Außerirdische Himmelsanblicke

Physikalische Eigenschaften

Gestalt

Der mittlere Äquatordurchmesser des Mondes beträgt 3476,2 km und der Poldurchmesser 3472,0 km. Sein mittlerer Durchmesser insgesamt – als volumengleiche Kugel – ist 3474,2 km groß.[1]

Die Gestalt des Mondes gleicht mehr der eines dreiachsigen Ellipsoids als der einer Kugel. An den Polen ist er etwas abgeplattet mit einem Durchmesser von 3472,0 km und die in Richtung der Erde weisende Äquatorachse ist etwas größer als die darauf senkrecht stehende Äquatorachse. Der Äquatorwulst ist auf der erdabgewandten Seite dabei noch deutlich größer als auf der erdnahen Seite.

In Richtung Erde ist der Durchmesser durch die Gezeitenkraft am größten. Hierbei ist der erdferne Mondradius an dieser Achse größer als der erdnahe. Dies ist überraschend und es fehlt hierfür bis heute eine schlüssige Erklärung. Pierre-Simon Laplace hatte schon 1799 von seiner Vermutung berichtet, dass der Äquatorwulst zur erdabgewandten Seite hin stärker ausgebildet ist und die Bewegung des Mondes beeinflusst, und dass diese Form nicht einfach ein Ergebnis der Drehung des Mondes um die eigene Rotationsachse sein kann. Seitdem rätseln Mathematiker und Astronomen, aus welchem Bildungsprozess der Trabant diese Ausbuchtung konserviert hat, nachdem sein Magma erstarrt war.

Atmosphäre

Spuren einer Atmosphäre[1]
Druck 3 · 10−10 Pa
Helium 25 %
Neon 25 %
Wasserstoff 23 %
Argon 20 %
CH4, NH3, CO2 Spuren

Der Mond hat keine Atmosphäre im eigentlichen Sinn, sondern nur eine Exosphäre. Sie besteht zu etwa gleichen Teilen aus Helium, Neon, Wasserstoff sowie Argon und hat ihren Ursprung in eingefangenen Teilchen des Sonnenwindes. Ein sehr kleiner Teil entsteht auch durch Ausgasungen aus dem Mondinneren, wobei insbesondere 40Argon, das durch Zerfall von 40Kalium im Mondinneren entsteht, von Bedeutung ist. Interessanterweise wird ein Teil dieses 40Argon aber durch das im Sonnenwind mittransportierte Magnetfeld wieder auf die Mondoberfläche zurückgetrieben und in die oberste Staubpartikelschicht übernommen. Da 40Kalium früher häufiger war und damit mehr 40Argon ausgaste, kann durch Messung des 40Argon/36Argon-Verhältnisses von Mondmaterial bestimmt werden, zu welcher Zeit es in der obersten Schicht des Mondregoliths lag. Es besteht ein Gleichgewicht zwischen den eingefangenen Atomen und dem Verlust durch temperaturbedingtes Entweichen.

Oberflächentemperatur

Aufgrund der langsamen Rotation des Mondes und seiner nur äußerst dünnen Gashülle gibt es auf der Mondoberfläche zwischen der Tag- und der Nachtseite sehr große Temperaturunterschiede. Am Tag erreicht die Temperatur eine Höhe von bis zu etwa 130 °C und fällt in der Nacht bis auf etwa −160 °C ab. Als Durchschnittstemperatur ergeben sich 218 K = −55 °C. In manchen Gebieten gibt es lokale Anomalien, in Form von einer etwas höheren oder auch etwas niedrigeren Temperatur an benachbarten Stellen. Krater, deren Alter als relativ jung angesehen wird, wie zum Beispiel Tycho, sind nach Sonnenuntergang etwas wärmer als ihre Umgebung. Wahrscheinlich können sie durch eine dünnere Staubschicht die während des Tages aufgenommene Sonnenenergie besser speichern. Andere positive Temperaturanomalien gründen eventuell auf örtlich etwas erhöhter Radioaktivität.

Masse

Die Bestimmung der Mondmasse kann über das newtonsche Gravitationsgesetz erfolgen, indem die Bahn eines Körpers im Schwerefeld des Mondes untersucht wird. Eine recht gute Näherung für die Mondmasse erhält man bereits, wenn man das Erde-Mond-System als reines Zweikörperproblem betrachtet.

Erde und Mond stellen in erster Näherung ein Zweikörpersystem dar, wobei beide Partner ihren gemeinsamen Schwerpunkt S umkreisen. Beim Zweikörpersystem aus Erde und Sonne fällt dieser Schwerpunkt praktisch mit dem Sonnenmittelpunkt zusammen, da die Sonne sehr viel massereicher als die Erde ist. Bei Erde und Mond ist der Massenunterschied jedoch nicht so groß, daher liegt der Erde-Mond-Schwerpunkt nicht im Zentrum der Erde, sondern deutlich davon entfernt (aber immer noch unter der Oberfläche). Bezeichnet man nun mit r_1 den Abstand des Erdmittelpunktes zum Schwerpunkt S und r_2 den Abstand des Mondmittelpunktes von demselben, so folgt aus der Definition des Schwerpunktes:

frac{r_1}{r_2}= frac{m}{M},

dass das Massenverhältnis von Erde M zu Mond m gerade dem Verhältnis von r_1 zu r_2 entspricht. Somit geht es nur darum, wie groß r_1 und r_2 sind – also wo sich der Schwerpunkt des Systems befindet.

Ohne den Mond und dessen Schwerkraft würde die Erde eine elliptische Bahn um die Sonne durchlaufen. Tatsächlich bewegt sich allerdings der Schwerpunkt des Systems Erde, Mond auf einer elliptischen Bahn. Die Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt erzeugt so eine leichte Welligkeit in der Erdbahn, welche eine kleine Verschiebung der von der Erde aus gesehenen Position der Sonne verursacht. Aus von Astronomen gemessenen Daten dieser Verschiebung wurde r_1 zu etwa 4670 km berechnet, also etwa 1.700 km unter der Erdoberfläche (der Radius der Erde beträgt 6378 km). Da der Mond keine genaue Kreisbahn um die Erde beschreibt, berechnet man r_2 über die mittlere große Halbachse abzüglich r_1. Es gilt also r_2 = 384.400 km − 4.670 km = 379.730 km.

Damit ergibt sich für das Massenverhältnis

frac{r_1}{r_2}approxfrac{1}{81{,}3},

womit die Masse des Mondes etwa 1/81 der Masse der Erde beträgt. Durch Einsetzen der Erdmasse M ≈ 5,97 · 1024 kg ergibt sich die Masse des Mondes zu

mapproxfrac{M}{81{,}3} approx 7{,}34 cdot 10^{22} text{ kg}.

Genauere Messungen ergeben einen Wert von m ≈ 7,349 · 1022 kg.

Magnetfeld des Mondes

Die Analyse des Mondbrockens Troctolite 76535, der mit der Mission Apollo 17 zur Erde gebracht wurde, deutet auf ein dauerhaftes Magnetfeld des Erdmondes und damit auf einen ehemals oder immer noch flüssigen Kern hin.[4] Jedoch hat der Mond inzwischen kein Magnetfeld mehr.[5]

Interaktion mit dem Sonnenwind

Der Sonnenwind und das Sonnenlicht lassen auf der sonnenzugewandten Mondseite Magnetfelder entstehen. Dabei werden Ionen und Elektronen aus der Oberfläche freigesetzt. Diese wiederum beeinflussen den Sonnenwind.[6]

Geologie des Mondes

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Im Bereich der Tag-Nacht-Grenze sind vor allem die Krater sehr gut zu erkennen.

Entstehung des Mondes

Hauptartikel: Entstehung des Mondes
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Differenzierung der äußeren Schichten des Mondes. KREEP: Kalium, Rare Earth Elements (dt. Seltene Erden), Phosphor.

Der Mond hat mit 3476 km etwa ein Viertel des Durchmessers der Erde und weist mit 3,345 g/cm3 eine geringere mittlere Dichte als die Erde auf. Aufgrund seines im Vergleich zu anderen Monden recht geringen Größenunterschieds zu seinem Planeten bezeichnet man Erde und Mond gelegentlich auch als Doppelplanet. Seine im Vergleich zur Erde geringe mittlere Dichte blieb auch lange ungeklärt und sorgte für zahlreiche Theorien zur Entstehung des Mondes.

Das heute weithin anerkannte Modell zur Entstehung des Mondes besagt, dass vor etwa 4,5 Milliarden Jahren ein Himmelskörper von der Größe des Mars nahezu streifend mit der Protoerde kollidierte. Dabei wurde viel Materie, vorwiegend aus der Erdkruste und dem Mantel des einschlagenden Körpers, in eine Erdumlaufbahn geschleudert, ballte sich dort zusammen und formte schließlich den Mond. Der Großteil des Impaktors vereinte sich mit der Protoerde zur Erde. Nach aktuellen Simulationen bildete sich der Mond in einer Entfernung von rund drei bis fünf Erdradien, also in einer Höhe zwischen 20.000 und 30.000 km. Durch den Zusammenstoß und die frei werdende Gravitationsenergie bei der Bildung des Mondes wurde dieser aufgeschmolzen und vollständig von einem Ozean aus Magma bedeckt. Im Laufe der Abkühlung bildete sich eine Kruste aus den leichteren Mineralen aus, die noch heute in den Hochländern vorzufinden sind.

Die frühe Mondkruste wurde bei größeren Einschlägen immer wieder durchschlagen, so dass aus dem Mantel neue Lava in die entstehenden Krater nachfließen konnte. Es bildeten sich die Maria (Mondmeere), die erst einige hundert Millionen Jahre später vollständig erkalteten. Das sogenannte letzte große Bombardement endete erst vor 3,8 bis 3,2 Milliarden Jahren, nachdem die Anzahl der Einschläge von Asteroiden vor etwa 3,9 Milliarden Jahren deutlich zurückgegangen war. Danach ist keine starke vulkanische Aktivität nachweisbar, doch konnten einige Astronomen – vor allem 1958/59 der russische Mondforscher Nikolai Kosyrew – vereinzelte Leuchterscheinungen beobachten, so genannte Lunar Transient Phenomena.

Im November 2005 konnte ein internationales Forscherteam der ETH Zürich sowie der Universitäten Münster, Köln und Oxford erstmals die Entstehung des Mondes präzise datieren. Dafür nutzten die Wissenschaftler eine Analyse des Isotops Wolfram-182 und berechneten das Alter des Mondes auf 4527 ± 10 Millionen Jahre. Somit ist er 30 bis 50 Millionen Jahre nach der Herausbildung des Sonnensystems entstanden.[7]

Innerer Aufbau

 

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Modell des Schalenaufbaus des Mondes aus Kern, innerem Mantel, äußerem Mantel und Kruste
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Schematischer Aufbau des Mondes (links: Vorderseite, rechts: Rückseite)

Das Wissen über den Aufbau des Mondes beruht im Wesentlichen auf den Daten der vier von den Apollo-Missionen zurückgelassenen Seismometer, die diverse Mondbeben und Erschütterungen durch Einschläge von Meteoroiden aufzeichneten, sowie auf den Kartierungen der Oberfläche, des Gravitationsfeldes und der mineralischen Zusammensetzung durch die Clementine- und die Lunar-Prospector-Mission.

Der Mond besitzt eine 70 (an der Mondvorderseite) bis 150 km (Rückseite) dicke Kruste aus Anorthosit, die von einer mehrere Meter dicken Regolithschicht bedeckt ist. Darunter liegt ein fester Mantel aus Basaltgesteinen (Olivin- und Pyroxenreiche Kumulate). Dazwischen findet sich eine dünne Schicht aus KREEP – einem Gestein, das einen hohen Anteil an Kalium, Rare Earth Elements (dt. Seltene Erden) und Phosphor enthält – die die bei der Auskristallisierung der anderen beiden Gesteine inkompatiblen bzw. als letzte auskristallisierenden Elemente aufnahm. Dieses wurde bei großen Meteoriteneinschlägen mit an die Mondoberfläche befördert und findet sich so vor allem auf der Mondvorderseite (z. B. im Oceanus Procellarum und Mare Imbrium).[8] Es gibt Anzeichen für eine Unstetigkeitsfläche in 500 km Tiefe, an der ein Wechsel der Gesteinszusammensetzung vorliegen könnte. Der mindestens 400 km große eisenhaltige Kern dürfte Temperaturen von 1.000 bis 1.600 Grad Celsius aufweisen.[9]

Die gebundene Rotation des Mondes hat auch Einflüsse auf Form und inneren Aufbau. Der Mond ist in Richtung Erde lang gezogen und sein Massenschwerpunkt liegt etwa 2 km näher zur Erde als sein geometrischer Mittelpunkt.

Mondbeben

Die zurückgelassenen Seismometer der Apollo-Missionen registrieren etwa 3000 Mondbeben pro Jahr. Diese Beben sind im Vergleich zu Erdbeben sehr schwach. Das stärkste erreichte eine Stärke von knapp 5 auf der Richterskala. Die meisten liegen aber bei einer Stärke von 2. Die seismischen Wellen der Beben können ein bis vier Stunden lang verfolgt werden. Sie werden im Mondinneren also nur sehr schwach gedämpft.

Mehr als die Hälfte der Beben entstehen in einer Tiefe von 800 bis 1000 km, wo das Gestein teilweise aufgeschmolzen ist (Asthenosphäre), und weisen Häufigkeitsspitzen beim Apogäum- und Perigäumdurchgang auf, das heißt, alle 14 Tage. Auch sind Beben aus der oberflächennahen Region des Mondes bekannt. Die Ursache liegt darin, dass sich der Aufbau des Mondes dem Mittelwert der durch die Erde verursachten Gravitation angepasst hat. Die Beben bauen die inneren Spannungen durch Gezeitenkräfte ab, die am erdnächsten und erdfernsten Punkt der Mondbahn ihr Maximum erreichen. Der Ursprung der Beben verteilt sich nicht gleichmäßig über eine komplette Mantelschale. Die meisten Beben entstehen an nur etwa 100 Stellen, die jeweils nur wenige Kilometer groß sind. Der Grund für diese Konzentration ist noch nicht bekannt.

Seismisch lässt sich die Mondkruste (mittlere Gesteinsdichte 2,9 g/cm3) in einer durchschnittlichen Tiefe von 60 km gegen den Mantel abgrenzen. Auf der Mondrückseite dürfte sie etwa doppelt so dick sein, was erklären würde, warum das Massenzentrum des Mondes exzentrisch, nämlich rund 2 km erdwärts des geometrischen Mittelpunkts liegt.

Massenkonzentrationen

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Die Mascons der erdnahen (links) und der erdfernen Mondseite

Durch ungewöhnliche Einflüsse auf die Bahnen der Lunar-Orbiter-Missionen erhielt man Ende der 1960er-Jahre erste Hinweise auf Schwereanomalien, die man Mascons (Mass concentrations, Massenkonzentrationen) nannte. Durch Lunar Prospector wurden diese Anomalien näher untersucht, sie befinden sich meist im Zentrum der Krater und sind vermutlich durch die Einschläge entstanden. Möglicherweise handelt es sich um die eisenreichen Kerne der Impaktoren, die aufgrund der fortschreitenden Abkühlung des Mondes nicht mehr bis zum Kern absinken konnten. Nach einer anderen Theorie könnte es sich um Lavablasen handeln, die als Folge eines Einschlags aus dem Mantel aufgestiegen sind.

Regolith

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Relative Anteile verschiedener Elemente auf Erde und Mond (Ebene bzw. Hochland)

Der Mond besitzt keine nennenswerte Atmosphäre. Deshalb schlagen ständig Meteoroiden jeder Größe ohne vorherige Abbremsung auf der Oberfläche ein und pulverisieren die Gesteine. Der durch diesen Prozess entstehende Regolith bedeckt bis auf die jungen Krater die gesamte Oberfläche mit einer mehrere Meter dicken Schicht, die die Detailstruktur des Untergrundes verbirgt. Diese Deckschicht erschwert die Untersuchung der Entstehungsgeschichte des Monds erheblich.

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Orange Soil – auffällig orange vulkanische Glaspartikel, geborgen von Apollo 17.
Zusammensetzung des Regoliths[10]
MineralFormelAnteil (%)
EbenenHochland
Siliziumdioxid SiO2 45,4 % 45,5 %
Aluminiumoxid Al2O3 14,9 % 24,0 %
Kalk CaO 11,8 % 15,9 %
Eisen(II)-oxid FeO 14,1 % 5,9 %
Magnesiumoxid MgO 9,2 % 7,5 %
Titandioxid TiO2 3,9 % 0,6 %
Natriumoxid Na2O 0,6 % 0,6 %
Total99,9 %100,0 %

Der Regolith entsteht hauptsächlich aus dem normalen Material der Oberfläche. Er enthält aber auch Beimengungen, die durch Einschläge an den Fundort transportiert wurden. Obwohl er gemeinhin als Mondstaub bezeichnet wird, entspricht der Regolith eher einer Sandschicht. Die Korngröße reicht von Staubkorngröße direkt an der Oberfläche über Sandkörner wenig tiefer bis hin zu Steinen und Felsen, die erst später hinzukamen, und noch nicht vollständig zermahlen sind. Ein weiterer wichtiger Bestandteil sind glasige Erstarrungsprodukte von Einschlägen. Das sind einmal kleine Glaskugeln, die an Chondren erinnern, und zum anderen Agglutinite, das sind durch Glas verbackene Regolithkörner. An manchen Stellen besteht der Regolith fast zur Hälfte aus diesen Agglutiniten, sie entstehen, wenn die geschmolzenen Impaktprodukte erst nach dem Auftreffen auf die Regolithschicht erstarren.

Im Mondmeteoriten Dhofar 280, der im Jahr 2001 im Oman gefunden wurde, wurden neue Eisen-Silizium-Mineralphasen identifiziert. Eine dieser Mineralphasen (Fe2Si), die damit erstmals in der Natur eindeutig nachgewiesen wurde, ist nach dem Forscher Bruce Hapke als Hapkeit benannt worden. Bruce Hapke hatte in den 1970ern die Entstehung derartiger Eisenverbindungen durch Weltraum-Erosion (engl. Space Weathering) vorhergesagt. Weltraum-Erosion verändert auch die Reflexionseigenschaften des Materials und beeinflusst so die Albedo der Mondoberfläche.

Der Mond hat kein nennenswertes Magnetfeld, das heißt die Teilchen des Sonnenwindes – vor allem Wasserstoff, Helium, Neon, Kohlenstoff und Stickstoff – treffen nahezu ungehindert auf der Mondoberfläche auf und werden im Regolith implantiert. Dies ähnelt der Ionenimplantation, die bei der Herstellung von integrierten Schaltungen angewandt wird. Auf diese Weise bildet der Mondregolith ein Archiv des Sonnenwindes, vergleichbar dem Eis in Grönland für das irdische Klima. Dazu kommt, dass kosmische Strahlung bis zu etwa einem Meter tief in die Mondoberfläche eindringt und dort durch Kernreaktionen (hauptsächlich Spallationsreaktionen) instabile Nuklide bildet. Diese verwandeln sich mit verschiedenen Halbwertszeiten unter anderem durch Alphazerfall in stabile Nuklide. Da beim Alphazerfall jeweils ein Helium-Atomkern entsteht, enthalten Gesteine des Mondregoliths bedeutend mehr Helium als irdische Oberflächengesteine.

Da der Mondregolith durch Einschläge umgewälzt wird, haben die einzelnen Bestandteile meist eine komplexe Bestrahlungsgeschichte hinter sich. Man kann jedoch durch radiometrische Datierungsmethoden für Mondproben herausfinden, wann sie nahe der Oberfläche waren. Damit lassen sich Erkenntnisse über die kosmische Strahlung und den Sonnenwind zu diesen Zeitpunkten gewinnen.

Aus Regolith lässt sich elektrolytisch Sauerstoff abspalten. Zur Erzeugung eines Gramms Sauerstoff werden 5-20 Gramm Regolith und 100-200 kJ thermische Energie benötigt. Ein Sonnenofen mit 5 kW Leistung könnte im Jahr eine Tonne Sauerstoff produzieren.[11]

Wasser

Der Mond ist ein extrem trockener Körper. In den Proben, die von den Astronauten der Apollo-Missionen zur Erde gebracht wurden, konnte Wasser erst im Jahre 2010 in Spuren sicher nachgewiesen werden.

Jedoch konnten Wissenschaftler mit Hilfe eines neuen Verfahrens im Sommer 2008 winzige Spuren von Wasser (bis zu 0,0046 %) in kleinen Glaskügelchen vulkanischen Ursprungs in Apollo-Proben nachweisen. Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass bei der gewaltigen Kollision, durch die der Mond entstand, nicht das ganze Wasser verdampft ist.[12]

Außerdem hat die Lunar-Prospector-Sonde Hinweise auf Wassereis in den Kratern der Polarregionen des Mondes gefunden; dieses Wasser könnte aus Kometenabstürzen stammen. Da die polaren Krater aufgrund der geringen Neigung der Mondachse gegen die Ekliptik niemals direkt von der Sonne bestrahlt werden und somit das Wasser dort nicht verdampfen kann, könnte es sein, dass dort noch im Regolith gebundenes Wassereis vorhanden ist. Der Versuch, durch den gezielten Absturz des Prospectors in einen dieser Polarkrater einen eindeutigen Nachweis zu erhalten, schlug allerdings fehl.

Im September 2009 entdeckte die indische Sonde Chandrayaan-1 Hinweise auf größere Wassermengen auf dem Mond.[13]

Am 13. November 2009 bestätigte die NASA, dass die Daten der LCROSS-Mission auf größere Wasservorkommen auf dem Mond schließen lassen.[14]

Im März 2010 gab der United States Geological Survey bekannt, dass bei erneuten Untersuchungen der Apollo-Proben mit der neuen Methode der Sekundärionen-Massenspektrometrie bis zu 6000 ppm (0,6 %) Wasser gefunden wurden. Das Wasser weist ein Wasserstoffisotopenverhältnis auf, welches deutlich von den Werten irdischen Wassers abweicht.[15]

Im Oktober 2010 ergab eine weitere Auswertung der LCROSS- und LRO-Daten, dass viel mehr Wasser auf dem Mond vorhanden ist als früher angenommen. Auch wurden Hydroxylionen, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ammoniak, freies Natrium und Spuren von Silber detektiert.[16][17]

Oberflächenstrukturen

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Die Topografie der erdnahen (links) und der erdfernen Mondseite

Die Oberfläche des Mondes ist mit 38 Mio. km2 etwa 15 % größer als die Fläche von Afrika mit der arabischen Halbinsel. Sie ist nahezu vollständig von einer trockenen, aschgrauen Staubschicht, dem Regolith, bedeckt. Der scheinbare „Silberglanz“ wird einem irdischen Beobachter nur durch den Kontrast zum Nachthimmel vorgetäuscht, in Wirklichkeit hat der Mond sogar eine besonders geringe Albedo (Rückstrahlfähigkeit).

Die Mondoberfläche zeigt Kettengebirge, Gräben und Rillen, flache Dome und große Ebenen erstarrten Magmas, jedoch keinerlei aktive Tektonik wie die Erde. Der maximale Niveauunterschied zwischen der tiefsten Senke und dem höchsten Gipfel beträgt 16 km – gegenüber rund 20 km der Oberfläche der Erdkruste.

Einige Krater sind von sternförmigen Strahlensystemen umgeben. Diese Strahlen werden mit glasartigen Partikeln erklärt, die durch die Hitze beim Einschlag von Meteoriten entstanden.

Maria

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Mare Imbrium mit dem großen Kopernikuskrater am oberen Bildrand (Apollo 17, NASA)

Die erdzugewandte Seite des Mondes wird von den meisten und größten der sogenannten Maria geprägt, dunklen Tiefebenen, die insgesamt 16,9 % der Mondoberfläche einnehmen. Auf der Vorderseite nehmen sie 31,2 % ein, auf der Rückseite nur 2,6 %. Die auffällige Gruppierung auf der erdnahen Seite liegt größtenteils in der Nordhälfte und bildet das volkstümlich so genannte „Mondgesicht“. In der Frühzeit der Mondforschung hielt man die dunklen Flächen für Meere; sie werden deshalb nach Giovanni Riccioli als Maria (Singular: Mare) bezeichnet.

Die Maria sind erstarrte Lavadecken im Innern von kreisförmigen Becken und unregelmäßigen Einsenkungen. Die Depressionen sind vermutlich durch große Einschläge in der Frühphase des Mondes entstanden. Da in diesem Entwicklungsstadium der Mondmantel noch flüssig war, wurden ihre Böden anschließend von aufsteigendem Magma geflutet. Die geringere Krustendicke der erdzugewandten Mondseite hat die Magmaaustritte gegenüber denen auf der Rückseite stark begünstigt.

Das Alter der dunklen Basalte beträgt 3,1 bis 3,8 Milliarden Jahre. Die Ebenen weisen nur wenige Krater auf und mit Ausnahme von diesen zeigen sie nur sehr geringe Höhenunterschiede von maximal 100 Metern. Zu diesen Erhebungen gehören die Dorsa; die sich flach aufwölbenden Rücken erstrecken sich über mehrere Dutzend Kilometer. Die Maria sind von einer 2 bis 8 Meter dicken Regolithschicht bedeckt, die reich an Eisen und Magnesium ist. (Siehe auch: Liste der Maria des Erdmondes)

Terrae

Die Hochländer wurden früher als Kontinente angesehen und werden deshalb als Terrae bezeichnet. Sie weisen deutlich mehr Krater als die Maria auf und werden von einer bis zu 15 Meter dicken Regolithschicht bedeckt, die reich an hellem aluminiumreichen Anorthosit ist. Sie sind selenologisch älter als die Maria, die untersuchten Gesteine wurden auf 3,8 bis etwa 4,5 Milliarden Jahre datiert und sind vermutlich die Reste der ursprünglichen Mondkruste. Aus der Samarium-Neodym-Isotopensystematik von mehreren Mondanorthositen konnte ein Kristallisationsalter von 4,456 ± 0,04 Milliarden Jahren für diese Gesteine bestimmt werden, was als Bildungsalter der ersten Kruste und als Beginn der Kristallisation des ursprünglichen Magmaozeans interpretiert wird.

Die Hochländer sind von sogenannten Tälern (Vallis) durchzogen. Dabei handelt es sich um bis zu einige hundert Kilometer lange, schmale Einsenkungen innerhalb der Hochländer. Ihre Breite beträgt oft wenige Kilometer, ihre Tiefe einige hundert Meter. Die Mondtäler sind in den meisten Fällen nach in der Nähe gelegenen Kratern benannt. (Siehe auch: Liste der Täler des Erdmondes)

In den Hochländern gibt es mehrere Gebirge, die Höhen von etwa 10 km erreichen. Sie sind möglicherweise dadurch entstanden, dass der Mond infolge der Abkühlung geschrumpft ist und sich dadurch Faltengebirge aufwölbten. Nach einer anderen Erklärung könnte es sich um die Überreste von Kraterwällen handeln. Sie sind nach irdischen Gebirgen benannt worden, zum Beispiel Alpen, Apenninen, Kaukasus und Karpaten. (Siehe auch: Liste der Berge und Gebirge des Erdmondes)

Krater

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Krater Theophilus (Apollo 16, NASA)
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Hadley-Rille (Apollo 15, NASA)

Die Mondkrater entstanden großteils durch Asteroiden-Einschläge (Impaktkrater) vor etwa 3 bis 4,5 Milliarden Jahren in der Frühzeit des Mondes. Der Nomenklatur von Riccioli folgend, werden sie vorzugsweise nach Astronomen, Philosophen und anderen Gelehrten benannt. Ihre Größen reichen von 2240 km Durchmesser, wie im Fall des Südpol-Aitken-Beckens, bis hin zu Mikrokratern, die erst unter dem Mikroskop sichtbar werden. Mit irdischen Teleskopen kann man allein auf der Vorderseite mehr als 40.000 Krater mit Größen von mehr als 100 Meter unterscheiden, auf der Rückseite gibt es jedoch ein Vielfaches mehr. (Siehe auch: Liste der Krater des Erdmondes)

Vulkanische Krater dürften sehr selten sein, doch werden vereinzelte Austritte von Gas registriert.

Rillen

Auf der Mondoberfläche gibt es auch Rillenstrukturen (Rima), über deren Ursprung vor dem Apollo-Programm lange spekuliert wurde. Man unterscheidet

Seit den Untersuchungen der Hadley-Rille durch Apollo 15 geht man davon aus, dass es sich bei den mäanderförmigen Rillen um Lavakanäle handelt, die zum Teil „überdacht“ waren. Die Decken sind jedoch im Laufe der Mondentwicklung eingestürzt und zu Regolith zermahlen worden. Die Entstehungsgeschichte der anderen Rillenformen ist deutlich unsicherer, sie könnten aber als Risse in der erkaltenden Lava entstanden sein.

Neben den als Rima bezeichneten Strukturen bestehen noch schmale, vertiefte Strukturen, die eine Länge bis über 400 km erreichen. Sie ähneln den lang gestreckten Rillen (Rimae) und werden als Furchen oder Risse (Rupes) bezeichnet. Diese Furchen gelten als Beweis für das Wirken von Spannungskräften innerhalb der Mondkruste.

Erdabgewandte Seite

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Rückseite des Mondes (links oben Mare Moscoviense)

Über die Rückseite des Mondes war vor den ersten Raumfahrtmissionen nichts bekannt, da sie von der Erde nicht sichtbar ist, erst Lunik 3 lieferte die ersten Bilder. Sie unterscheidet sich in mehreren Aspekten von der Vorderseite. Ihre Oberfläche prägen fast nur kraterreiche Hochländer; dazu zählt auch das große Südpol-Aitken-Becken, ein 13 km tiefer Krater mit 2240 km Durchmesser, der von vielen anderen Kratern überzeichnet ist. Untersuchungen der Clementine-Mission und des Lunar Prospector legen die Vermutung nahe, dass hier ein sehr großer Einschlagkörper die Mondkruste durchstoßen und möglicherweise Mantelgesteine freigelegt hat. Die Kruste der Rückseite ist mit 150 km gegenüber 70 km der Vorderseite etwa doppelt so dick. Die Raumsonde LRO entdeckte auch Grabenstrukturen auf der Mond-Rückseite[18].

Die erhalten gebliebene Redensart von der „dunklen Seite des Mondes“ (engl. dark side of the Moon) für die erdabgewandte Mondseite ist nur symbolisch im Sinne einer unbekannten Seite zu verstehen; im eigentlichen Wortsinn ist die Redensart falsch, da – wie schon zu den Mondphasen angemerkt – Vor- und Rückseite im Laufe der Mondrotation abwechselnd von der Sonne beschienen werden. Durch den viel geringeren Flächenanteil der dunklen Mareebenen ist die erdferne Mondseite insgesamt sogar deutlich heller als die erdnahe.

Einflüsse auf die Erde

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Earthrise: Erde und Mond aus der Sicht von Apollo 8
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Mond und Erde von einem Space Shuttle aus gesehen.

Die Gravitation des Mondes treibt auf der Erde die Gezeiten an. Dazu gehören nicht nur Ebbe und Flut in den Meeren, sondern auch Hebungen und Senkungen des Erdmantels. Die durch die Gezeiten frei werdende Energie wird der Drehbewegung der Erde entnommen und der darin enthaltene Drehimpuls dem Bahndrehimpuls des Mondes zugeführt. Dadurch verlängert sich gegenwärtig die Tageslänge um etwa 20 Mikrosekunden pro Jahr. In ferner Zukunft wird die Erdrotation an den Mondumlauf gebunden sein und die Erde wird dem Mond immer dieselbe Seite zuwenden. Der Abstand zwischen Erde und Mond wird dann wegen des übertragenen Drehimpulses etwa doppelt so groß sein wie heute.

Durch die konstante Abbremsung der Erdrotation tendiert das Erdinnere wegen seiner Trägheit dazu, bezüglich der Erdkruste differenziell zu rotieren. Es wird vermutet, dass die dadurch entstehenden Kräfte im Erdinneren mitverantwortlich sind für die Entstehung des Erdmagnetfeldes.

Die Erde ist nicht perfekt kugelförmig, sondern hat am Äquator einen größeren Radius als an den Polen. Die Gravitation der Sonne und des Mondes greift an dieser unsymmetrischen Masseverteilung an. Diese auf die Erde als Ganzes wirkenden Gezeitenkräfte erzeugen damit ein Drehmoment in Bezug auf den Erdmittelpunkt. Da die Erde ein ansonsten frei rotierender Kreisel ist, bewirkt das Drehmoment eine Präzession der Erdachse. Wäre die Sonne die einzige Ursache für Präzession, würde das im Jahresrhythmus umlaufende Drehmoment die Erdachse innerhalb von Millionen Jahren auch in die Bahnebene drehen. Dies würde ungünstige Umweltbedingungen für das Leben auf der Erde bedeuten, weil die Polarnacht abwechselnd die gesamte Nord- bzw. Südhalbkugel erfassen würde. Das monatlich umlaufende Drehmoment des Mondes verhindert, dass die Erdachse diese Stellung annimmt. Auf diese Weise trägt der Mond zu dem das Leben begünstigenden Klima der Erde bei.

Neben dem sichtbaren Licht reflektiert der Mond von der Sonnenstrahlung auch einen Teil deren Wärme auf die Erde. Die Größe dieser Erderwärmung bei Vollmond beträgt gegenüber Neumond jedoch nur drei hundertstel Grad Celsius.[19]

Einfluss auf Lebewesen

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Unspezifische Wirkung des Mondes auf den Betrachter

Nach dem Skeptic’s Dictionary habe keine ausgewertete wissenschaftliche Studie eine signifikante positive Korrelation zwischen Mondphasen und dem Auftreten von Schlafstörungen, Verkehrsunfällen, Operationskomplikationen, der Häufigkeit von Suizidhandlungen oder der Häufigkeit von Geburten ergeben.[20] Manche Menschen, z. B. in der Land- und Forstwirtschaft, achten seit alters her darauf, dass bestimmte Arbeiten in der Natur in der „richtigen“ Mondphase erledigt werden (siehe auch: Mondholz, Mondkalender).

Die tägliche Bewegung des Mondes und die darin enthaltene Information über die Himmelsrichtungen wird von Zugvögeln und einigen Arten nachtaktiver Insekten zur Navigation genutzt. Bei manchen Arten der Ringelwürmer (wie bei dem Samoa-Palolo), Krabben und Fische (Leuresthes) ist das Fortpflanzungsverhalten sehr eng an den monatlichen Phasenwechsel des Mondes gekoppelt.

Mondregenbogen

Bei Nacht kann durch Zusammentreffen von Mondlicht und Regentropfen ein Mondregenbogen entstehen, der analog zum physikalischen Prinzip des Regenbogens der Sonne funktioniert.

Mondhof und Mondhalo

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Mondhof

Als Mondhof werden farbige Ringe um den Mond bezeichnet, die durch die Beugung des Lichts an den Wassertröpfchen der Wolken verursacht werden. Dabei ist der äußerste Ring von rötlicher Farbe und hat eine Ausdehnung von etwa zwei Grad, in seltenen Fällen auch bis zu zehn Grad.

Umgangssprachlich wird der Begriff des Mondhofs auch für einen Halo um den Mond gebraucht. Dafür sind Eiskristalle in Luftschichten verantwortlich, die aus dünnem Höhennebel oder Dunst entstanden sind und das auf die Erde fallende Licht in einem sehr schwachen Winkel ablenken und dadurch eine Art leuchtenden Ringeffekt für den Betrachter hervorrufen.

Eine spezielle Haloerscheinung des Mondes ist der Nebenmond. Analog zu den Nebensonnen treten Nebenmonde mit einem Abstand von rund 22 Grad neben dem Mond auf. Wegen der geringeren Lichtstärke des Mondes sieht man sie jedoch seltener und meistens bei Vollmond.

Mondtäuschung und „falsche“ Mondneigung

Als Mondtäuschung bezeichnet man den Effekt, dass der Mond in Horizontnähe größer aussieht als im Zenit. Dies ist keine Folge der Lichtbrechung an den Luftschichten, sondern eine optische Täuschung, die von der Wahrnehmungspsychologie untersucht und erklärt wird.

Auch das Phänomen, dass die beleuchtete Seite des Mondes oft nicht genau zur Sonne zu zeigen scheint, ist eine optische Täuschung und wird dort unter der Überschrift Relativität des Blickwinkels erläutert.

Geschichte der Mondbeobachtung

Freiäugige Beobachtung, Mondbahn und Finsternisse

Der Mond ist nach der Sonne das mit Abstand hellste Objekt des Himmels; zugleich kann man seinen einzigartigen Helligkeits- und Phasenwechsel zwischen Vollmond und Neumond auch mit bloßem Auge sehr gut beobachten. Das erste Auftauchen der Mondsichel am Abendhimmel dient in einigen Kulturkreisen sogar als Beginn des jeweiligen Monats.

Die Mondphasen und die Sonnen- bzw. Mondfinsternisse sind mit Sicherheit schon in der frühen Menschheitsgeschichte beobachtet worden. Die genaue Länge des siderischen und des synodischen Monats war schon im 5. Jahrtausend v. Chr. bekannt, ebenso die Neigung der Mondbahn gegen die Ekliptik (5,2°). Mindestens 1000 v. Chr. kannten die babylonischen Astronomen die Bedingungen, unter denen Sonnenfinsternisse auftreten, und eine derartige Vorhersage durch Thales von Milet entschied 580 v. Chr. den Sieg der Griechen in den Perserkriegen.

Die am Mond freiäugig erkennbaren Details (siehe Mondgesicht) werden in anderen Kulturkreisen auch als Hase etc. bezeichnet. Die dunklen, scharf begrenzten Flächen wurden schon früh als Meere interpretiert (diese glatten Ebenen werden daher bis heute Mare genannt), während die Natur der bei Vollmond sichtbar werdenden Strahlensysteme erst im 20. Jahrhundert geklärt werden konnte.

Beobachtung mit Fernrohr, Mondkarten und Raumfahrt

Einige Jahrzehnte nach der Erfindung des Fernrohrs begann um 1650 die intensive Erforschung des Mondes. Frühe Höhepunkte der Selenografie waren die Arbeiten von Hieronymus Schroeter, der 1791 seine Selenotopografie publizierte, die genaue Kartierung der Mondkrater und Gebirge sowie deren Benennung. Es folgte die Ära der hochpräzisen Mondkarten durch Beer, Mädler und andere, ab etwa 1880 die langbrennweitige Astrofotografie (siehe auch Pariser Mondatlas) und erste geologische Deutungen der Mondstrukturen. Das durch die Raumfahrt (erste Mondumkreisung 1959) gesteigerte Interesse am Mond führte zur erstmaligen Beobachtung leuchtender Gasaustritte durch Kosyrew, doch die Vulkanismus-Theorie der Mondkrater musste der Deutung als Aufschlagkrater weichen. Vorläufiger Höhepunkt waren die bemannten Mondlandungen 1969–1972, die dadurch ermöglichten zentimetergenauen Laser-Entfernungsmessungen, und in den letzten Jahren die multispektrale Fernerkundung der Mondoberfläche sowie die genaue Vermessung ihres Schwerefeldes durch verschiedene Mondorbiter.

Mythologische Anfänge

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Himmelsscheibe von Nebra

Die älteste bekannte Darstellung des Mondes ist eine 5000 Jahre alte Mondkarte aus dem irischen Knowth. Als weitere historisch bedeutende Abbildung in Europa ist die Himmelsscheibe von Nebra zu nennen.

Das Steinmonument Stonehenge diente wahrscheinlich als Observatorium und war so gebaut, dass damit auch spezielle Positionen des Mondes vorhersagbar oder bestimmbar gewesen sind.

In vielen archäologisch untersuchten Kulturen gibt es Hinweise auf die große kultische Bedeutung des Mondes für die damaligen Menschen. Der Mond stellte meist eine zentrale Gottheit dar, als weibliche Göttin, zum Beispiel bei den Thrakern Bendis, bei den Ägyptern Isis, bei den Griechen Selene, Artemis und Hekate sowie bei den Römern Luna und Diana, oder als männlicher Gott wie beispielsweise bei den Sumerern Nanna, in Ägypten Thot, in Japan Tsukiyomi, bei den Azteken Tecciztecatl und bei den Germanen Mani. Fast immer wurden Sonne und Mond dabei als entgegengesetzt geschlechtlich gedacht, auch wenn die Zuordnung variierte. In China dagegen galt der Mond als Symbol für Westen, Herbst und Weiblichkeit (Yin).

Ein häufig vorkommendes Motiv ist das Bild von den drei Gesichtern der Mondgöttin: bei zunehmendem Mond die verführerische Jungfrau voller Sexualität, bei Vollmond die fruchtbare Mutter und bei abnehmendem Mond das alte Weib oder die Hexe mit der Kraft zu heilen, zum Beispiel bei den Griechen mit Artemis, Selene und Hekate sowie bei den Kelten Blodeuwedd, Morrigan und Ceridwen.

Der Mond als Himmelskörper ist Gegenstand von Romanen und Fiktionen, von Jules Vernes Reise zum Mond über Paul Linckes Frau Luna bis hin zu der futuristischen Vorstellung einer Besiedelung des Mondes.

Kalenderrechnung

Neben der mythologischen Verehrung nutzten unsere Vorfahren schon sehr früh den regelmäßigen und leicht überschaubaren Rhythmus des Mondes für die Beschreibung von Zeitspannen und als Basis eines Kalenders, noch heute basiert der islamische Kalender auf dem Mondjahr mit 354 Tagen (12 synodische Monate). Mit dem Übergang zum Ackerbau wurde die Bedeutung des Jahresverlaufs für Aussaat und Ernte wichtiger. Um dies zu berücksichtigen, wurden zunächst nach Bedarf, später nach feststehenden Formeln wie zum Beispiel dem metonischen Zyklus Schaltmonate eingefügt, die das Mondjahr mit dem Sonnenjahr synchronisierten. Auf diesem lunisolaren Schema basieren zum Beispiel der altgriechische und der jüdische Kalender. Von den alten Hochkulturen hatten einzig die alten Ägypter ein reines Sonnenjahr mit zwölf Monaten à 30 Tage sowie fünf Schalttage, das heißt, ohne strengen Bezug zum synodischen Monat von 29,5 Tagen, vermutlich, weil für die ägyptische Kultur die genaue Vorhersage der Nilüberschwemmungen und damit der Verlauf des Sonnenjahres überlebensnotwendig war. Die noch heute gebräuchliche Länge einer Woche von sieben Tagen basiert wahrscheinlich auf der zeitlichen Folge der vier hauptsächlichen Phasen des Mondes (Neumond, zunehmender Halbmond, Vollmond und abnehmender Halbmond).

Forschungsgeschichte

Wissenschaftliche Teildisziplinen, die sich mit der Untersuchung des Mondes befassen, tragen nach dem griechischen Wort für Mond, Σελήνη (Selene) gebildete Namen. Es sind:

  • Selenologie, auch „Geologie des Mondes“, beschäftigt sich mit seiner Entstehung, seinem Aufbau und seiner Entwicklung sowie mit der Entstehung der beobachteten Strukturen und den dafür verantwortlichen Prozessen
  • Selenografie ist die Erfassung und Bezeichnung von Oberflächenstrukturen des Mondes, insbesondere das Erstellen von Mondkarten
  • Selenodäsie, befasst sich mit der Vermessung des Mondes und seines Schwerefeldes

Erdgebundene Erforschung

Die früheste grobe Mondkarte mit Konturen der Albedomerkmale und dem ersten Versuch einer Nomenklatur skizzierte William Gilbert im Jahre 1600 nach dem bloßen Auge.[21][22] Die erste, wenn auch ebenfalls nur skizzenhafte Darstellung der mit einem Fernrohr sichtbaren Mondstrukturen stammt von Galileo Galilei (1609), die ersten brauchbaren stammen von Johannes Hevelius, der mit seinem Werk Selenographia sive Lunae Descriptio (1647) als Begründer der Selenografie gilt. In der Nomenklatur der Mondstrukturen setzte sich das System von Giovanni Riccioli durch, der in seinen Karten von 1651 die dunkleren Regionen als Meere (Mare, Plural: Maria) und die Krater nach Philosophen und Astronomen bezeichnete. Allgemein anerkannt ist dieses System jedoch erst seit dem 19. Jahrhundert.

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Gezeichnete Mondkarte von 1881 (Andrees Handatlas)

Tausende Detailzeichnungen von Mondbergen, Kratern und Wallebenen wurden von Johann Hieronymus Schroeter (1778–1813) angefertigt, der auch viele Mondtäler und Rillen entdeckte. Den ersten Mondatlas gaben Wilhelm Beer und Johann Heinrich Mädler 1837 heraus, ihm folgte bald eine lange Reihe fotografischer Atlanten.

Ende des 19. Jahrhunderts konnten bereits Aussagen über die Erscheinung des Mondes getroffen werden, die auch heute noch weitestgehend Gültigkeit besitzen. Der österreichische Geologe Melchior Neumayr traf diesbezüglich folgende Aussage:

„Drei Erscheinungen sind es namentlich, welche dem Monde eine überaus seltsame, fremdartige Physiognomie verleihen: das Fehlen einer Atmosphäre, das Nichtvorhandensein von Wasser an der Oberfläche und das Vorherrschen kraterförmiger Ringgebirge in der Oberflächengestaltung.“

Melchior Neumayr: Erdgeschichte, 1895

Allerdings war die tatsächliche Entstehung dieser Krater bis zu diesem Zeitpunkt noch ungewiss. Neumayr nahm infolgedessen den Vulkanismus als die wahrscheinlichste Ursache dafür an:

„Weitaus am verbreitetsten sind ringförmige Berge, welche in ihrer ganzen Bildung in der auffallendsten Weise an unsere irdischen Vulkane erinnern, und man nimmt in der Regel an, daß diese Gebilde in der That auf eruptive Thätigkeit zurückzuführen seien.“

Melchior Neumayr: Erdgeschichte, 1895

Neumayr gibt an, dass sich einzelne Gebirge mehr als 8000 Meter über ihre Umgebung erhöben. Die Höhenbestimmung von Kratern, Gebirgen und Ebenen war mit teleskopischen Beobachtungen jedoch sehr problematisch und erfolgte meist durch Analyse von Schattenlängen, wofür Josef Hopmann im 20. Jahrhundert Spezialmethoden entwickelte. Erst durch die Sondenkartierungen kennt man verlässliche Werte: Die Krater, mit Durchmessern bis zu 300 km, wirken zwar steil, sind aber nur wenige Grad geneigt, die höchsten Erhebungen hingegen erreichen eine Höhe von bis zu 10 km über dem mittleren Niveau.

Erforschung mit ersten Raumfahrzeugen

Den zweiten großen Sprung der Fortschritte in der Mondforschung eröffnete dreieinhalb Jahrhunderte nach der Erfindung des Fernrohrs der Einsatz der ersten Mondsonden. Die sowjetische Sonde Lunik 1 kam dem Mond rund 6000 km nahe, Lunik 2 traf ihn schließlich und Lunik 3 lieferte die ersten Bilder von seiner Rückseite. Die Qualität der Karten wurde in den 1960ern deutlich verbessert, als zur Vorbereitung des Apollo-Programms eine Kartierung durch die Lunar-Orbiter-Sonden aus einer Mondumlaufbahn heraus stattfand. Die heute genauesten Karten stammen aus den 1990ern durch die Clementine- und Lunar-Prospector-Missionen.

Das US-amerikanische Apollo- und das sowjetische Luna-Programm brachten mit neun Missionen zwischen 1969 und 1976 insgesamt 382 Kilogramm Mondgestein von der Mondvorderseite zur Erde; die folgende Tabelle gibt einen Überblick darüber.

LandedatumMissionMengeLandestelle
20. Juli 1969 Apollo 11 21,6 kg Mare Tranquillitatis
19. November 1969 Apollo 12 34,3 kg Oceanus Procellarum
20. September 1970 Luna 16 100 g Mare Fecunditatis
5. Februar 1971 Apollo 14 42,6 kg Fra-Mauro-Hochland
30. Juli 1971 Apollo 15 77,3 kg Hadley-Apenninen (Mare und Hochland)
21. Februar 1972 Luna 20 30 g Apollonius-Hochland
20. April 1972 Apollo 16 95,7 kg Descartes
11. Dezember 1972 Apollo 17 110,5 kg Taurus-Littrow (Mare und Hochland)
18. August 1976 Luna 24 170 g Mare Crisium

1979 wurde der erste Mondmeteorit in der Antarktis entdeckt, dessen Herkunft vom Mond allerdings erst einige Jahre später durch Vergleiche mit den Mondproben erkannt wurde. Mittlerweile kennt man noch mehr als zwei Dutzend weitere. Diese bilden eine komplementäre Informationsquelle zu den Gesteinen, die durch die Mondmissionen zur Erde gebracht wurden: Während man bei den Apollo- und Lunaproben die genaue Herkunft kennt, dürften die Meteorite, trotz der Unkenntnis ihres genauen Herkunftsortes auf dem Mond, repräsentativer für die Mondoberfläche sein, da einige aus statistischen Gründen auch von der Rückseite des Mondes stammen sollten.

Menschen auf dem Mond

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Buzz Aldrin am 21. Juli 1969 (UTC/Apollo 11)
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Karte der Landestellen der bemannten und unbemannten Missionen bis 1976
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Eugene Cernan am 11. Dezember 1972 mit Mondrover

Der Mond ist nach der Erde bisher der einzige von Menschen betretene Himmelskörper. Im Rahmen des Kalten Kriegs unternahmen die USA und die UdSSR einen Wettlauf zum Mond (auch bekannt als „Wettlauf ins All“) und in den 1960ern als Höhepunkt einen Anlauf zu bemannten Mondlandungen, die jedoch nur mit dem Apollo-Programm der Vereinigten Staaten realisiert wurden. Das bemannte Mondprogramm der Sowjetunion wurde daraufhin abgebrochen.

Am 21. Juli 1969 UTC setzte mit Neil Armstrong der erste von zwölf Astronauten im Rahmen des Apollo-Programms seinen Fuß auf den Mond. Nach sechs erfolgreichen Missionen wurde das Programm 1972 wegen der hohen Kosten eingestellt. Während des ausgehenden 20. Jahrhunderts wurde immer wieder über eine Rückkehr zum Mond und die Einrichtung einer ständigen Mondbasis spekuliert, aber erst durch Ankündigungen des damaligen US-Präsidenten George W. Bush und der NASA Anfang 2004 zeichneten sich konkretere Pläne ab. Am 4. Dezember 2006 hat die NASA ernsthafte Pläne für eine stufenweise Annäherung des Menschen an den Mond bekannt gegeben. Demnach sollten, nach ersten Testflügen ab 2009, schon 2019 wieder bemannte Missionen zum Mond führen. Ab 2020 sollten vier Astronauten 180 Tage lang auf dem Mond verweilen, bis dann ab 2024 eine permanent bemannte Mondbasis am lunaren Südpol errichtet werden sollte.[23] Aufgrund der am Ende nicht einhaltbaren Fertigstellungstermine der Ares-Raketen sowie der unabsehbaren Kosten stellte die Regierung unter Präsident Barack Obama dem Programm keine finanziellen Mittel mehr zur Verfügung.[24]

Liste der zwölf Männer, die den Mond betreten haben. Alle waren Bürger der USA.

#DatumNameMission
1. 21. Juli 1969 Neil Armstrong (* 1930) Apollo 11
2. Buzz Aldrin (* 1930)
3. 19. November 1969 Charles Conrad (1930–1999) Apollo 12
4. Alan Bean (* 1932)
5. 5. Februar 1971 Alan Shepard (1923–1998) Apollo 14
6. Edgar Mitchell (* 1930)
7. 31. Juli 1971 David Scott (* 1932) Apollo 15
8. James Irwin (1930–1991)
9. 21. April 1972 John Young (* 1930) Apollo 16
10. Charles Duke (* 1935)
11. 11. Dezember 1972 Eugene Cernan (* 1934) Apollo 17
12. Harrison Schmitt (* 1935)

Als bisher letzter Mensch verließ am 14. Dezember 1972 Eugene Cernan den Mond.[25]

Mondsonden neuerer Zeit

Nach einer Pause in der gesamten Mondraumfahrt von gut 13 Jahren startete am 24. Januar 1990 die japanische Experimentalsonde Hiten ohne wissenschaftliche Nutzlast. Sie setzte am 19. März desselben Jahres in einer Mondumlaufbahn die Tochtersonde Hagoromo aus, schwenkte am 15. Februar 1992 selbst in einen Mondorbit ein und schlug am 10. April 1993 auf den Mond auf.

Am 25. Januar 1994 startete die US-amerikanische Raumsonde Clementine zum Mond, um dort neue Geräte und Instrumente zu testen. Am 19. Februar 1994 erreichte sie eine polare Mondumlaufbahn und kartierte von dort aus etwa 95 % der Mondoberfläche. Neben den zahlreichen Fotografien lieferte sie Hinweise auf Vorkommen von Wassereis am lunaren Südpol. Im Mai desselben Jahres vereitelte eine Computerpanne den geplanten Weiterflug zum Asteroiden Geographos und die Sonde zerschellte durch eine fehlerhafte Triebwerkszündung auf dem Mond.

Am 11. Januar 1998 erreichte die US-amerikanische Mondsonde Lunar Prospector eine polare Mondumlaufbahn, um an den Polen den Hinweisen auf Wassereis nachzuforschen. Zusätzlich maß sie auch das lunare Schwerefeld des Mondes für eine globale Schwerefeldkarte. Am 31. Juli 1999 endete die Mission mit einem geplanten Aufschlag in der Nähe des lunaren Südpols, um in der ausgeworfenen Partikelwolke von der Erde aus Wassereis nachweisen zu können; dieser Nachweis ist jedoch nicht gelungen.

Als erste Mondsonde der ESA testete SMART-1 neue Techniken und erreichte zur Erforschung des Erdtrabenten am 15. November 2004 eine Mondumlaufbahn. Neben dem Fotografieren der Mondoberfläche untersuchte sie hauptsächlich deren chemische Zusammensetzung und forschte nach Wassereis. Der geplante Einschlag auf dem Mond konnte am 3. September 2006 von der Erde aus beobachtet werden.

Am 3. Oktober 2007 erreichte die japanische Sonde Kaguya den Mond und schwenkte in eine polare Umlaufbahn ein. Der hauptsächliche Orbiter hatte zwei Hilfssatelliten in einen jeweils eigenen Mondorbit ausgesetzt: Ein VRAD-Satellit diente erdgebundenen VLBI-Messungen und ein Relaissatellit sorgte für die Weiterleitung der Funksignale. Die Beobachtung des Mondes begann Mitte Dezember 2007 und endete am 10. Juni 2009 mit Kaguyas vorgesehenem Aufschlag.

Am 24. Oktober 2007 hatte die Volksrepublik China die Mondsonde Chang'e-1 gestartet. Die erste chinesische Raumsonde erreichte den Mond am 5. November, um ihn etwa ein Jahr lang zu umkreisen. Ihre Hauptaufgaben bestanden darin, die Oberfläche des Erdtrabanten dreidimensional zu kartografieren und spektrometrische Analysen der Gesteine durchzuführen. Dabei wurde erstmals auch eine umfassende Mikrowellenkarte des Mondes erstellt, die Aufschlüsse über mineralische Ressourcen geben kann.[26] Am 1. März 2009 schlug die Sonde gezielt auf dem Mond auf (siehe auch: Mondprogramm der Volksrepublik China).

Der Start der indischen Mondsonde Chandrayaan-1, und damit der ersten Raumsonde Indiens, erfolgte am 22. Oktober 2008. Sie hat zu Beginn ihrer Mission am 14. November aus ihrer polaren Umlaufbahn einen Lander in der Nähe des lunaren Südpols hart aufschlagen lassen. Mit Instrumenten aus verschiedenen Ländern sollte unter anderem eine mineralogische, eine topografische und eine Höhenkarte des Mondes erstellt werden. Der Kontakt brach jedoch am 29. August 2009 vorzeitig ab. Die Mission sollte ursprünglich 2 Jahre dauern.

Aktuelle Mondsonden

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Darstellung des LRO
  • Am 23. Juni 2009 um 09:47 UTC schwenkte der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) der NASA auf eine polare Umlaufbahn ein, um den Mond in einer Höhe von 50 km für mindestens ein Jahr zu umkreisen und dabei Daten für die Vorbereitung zukünftiger Landemissionen zu gewinnen. Die Geräte der US-amerikanischen Sonde liefern die Basis für hochaufgelöste Karten der gesamten Mondoberfläche (Topografie, Orthofotos mit 50 cm Auflösung, Indikatoren für Vorkommen von Wassereis) und Daten zur kosmischen Strahlenbelastung. Es wurden 5185 Krater mit einem Durchmesser von mindestens 20 km erfasst. Aus deren Verteilung und Alter wurde geschlossen, dass bis vor 3,8 Milliarden Jahren hauptsächlich größere Brocken den Mond trafen, danach vorwiegend kleinere.[27] Die Raumsonde LRO entdeckte auch Grabenstrukturen auf der Mond-Rückseite.[18]

Mit derselben Trägerrakete wurde auch der Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) zum Mond geschickt. Er schlug am 9. Oktober im Krater Cabeus nahe dem Südpol ein. Der Satellit bestand aus zwei Teilen, der ausgebrannten Oberstufe der Rakete, die einen Krater erzeugte und der einige Zeit vor dem Einschlag abgekoppelte Geräteeinheit, die die aufgeworfene Partikelwolke insbesondere in Hinsicht auf Wassereis analysierte, bevor sie vier Minuten später ebenfalls aufschlug.

  • Seit dem 6. Oktober 2010 befindet sich mit Chang'e-2 die Nachfolgemission und ursprüngliche Ersatzsonde von Chang'e-1 im Mondorbit, um bis April 2011 den Erfolg der China National Space Administration zu vertiefen und deren spätere Mission einer weichen Landung vorzubereiten.

Geplante Mondsonden

Für 2013 hat die chinesische Raumfahrtagentur mit Chang'e-3 ihre erste weiche Mondlandung vorgesehen. Ebenfalls für 2013 hat die NASA den Orbiter Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) angesetzt, um mit ihm die Atmosphäre und den Staub des Mondes näher zu untersuchen.[28]

Für das Jahr 2014 ist von Seiten Russlands der Einsatz der Mondsonde Luna-Glob geplant. Sie soll zwölf Penetratoren hauptsächlich für seismische Untersuchungen absetzen und einen Lander zur Suche nach Wassereis in einem Krater in Nähe des lunaren Südpols niedergehen lassen. Die Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) hat für Mitte der 2010er mit Selene-2 eine Nachfolgemission von Kaguya (Selene-1) vorgesehen, die aus einem Orbiter, einem Lander und einem Rover besteht.[29]

Indiens Raumfahrtagentur ISRO plant als Nachfolger von Chandrayaan-1 für 2013 mit Chandrayaan-2 ein Landegerät, das mit einem Rover weich aufsetzen soll. Der Start verzögert sich aber wahrscheinlich um drei Jahre.[30]

Google Lunar X Prize

Hauptartikel: Google Lunar X-Prize

Am 13. September 2007 haben die X-Prize Foundation und Google Inc. den Google Lunar X Prize ausgeschrieben, um damit die private, unbemannte Raumfahrt zum Mond zu fördern. Mit dem Preisgeld im Gesamtwert von 30 Millionen US-Dollar wird ein Wettlauf von Landesonden und Rovern motiviert, die von Privatunternehmen der ganzen Welt finanziert werden, um mit kostengünstigen Methoden verschiedene Missionsziele zu erfüllen. Zu den einzelnen Zielen dieses Wettbewerbs gehören das Senden von Daten, Bildern und Videos zur Erde sowie das Zurücklegen von mindestens 500 Metern auf der Mondoberfläche. Für große Entfernungen von über 5000 Metern gibt es einen Bonus. Weitere Bonuspreise sind ausgelobt für das Entdecken von Wassereis, für das Überstehen der Kälte einer Mondnacht und für das Fotografieren von früheren technischen Hinterlassenschaften, wie beispielsweise denen der Apollo-Missionen.

Mondkolonisation

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NASA-Konzeptzeichnung einer permanenten Mondbasis (1977)
Hauptartikel: Mondkolonisation

Die Errichtung von dauerhaften Außenposten und Kolonien auf dem Mond ist bereits vor der Erfindung der Raumfahrt diskutiert worden, jedoch spielte dieses Thema zunächst nur in der Science-Fiction-Literatur eine Rolle. Seit der Realisierung der Raumfahrt werden auch konkrete Nutzungsszenarien diskutiert, jedoch sind diese aufgrund des gewaltigen Aufwands bislang nicht annähernd in die Nähe einer Umsetzung gelangt.

Search for Extraterrestrial Intelligence

Der Mond könnte auch Hinweise für die Suche nach außerirdischen Zivilisationen liefern.[31] Wissenschaftler wie Paul Davies halten eine Suche nach Artefakten und Überresten extraterrestrischer Technologie auf der lunaren Oberfläche für förderlich.[32][33]

Eigentumsverhältnisse

Der Weltraumvertrag (Outer Space Treaty) von 1967 verbietet Staaten, einen Eigentumsanspruch auf Weltraumkörper wie den Mond zu erheben. Dieses Abkommen wurde bis heute von 192 Staaten der Vereinten Nationen ratifiziert und ist damit in Kraft. Da im Outer-Space-Treaty-Abkommen nur von Staaten die Rede ist, wird von manchen interpretiert, dass dieses Abkommen nicht für Firmen oder Privatpersonen gelte. 1979 wurde deshalb der Mondvertrag (Agreement Governing the Activities of States on the Moon and Other Celestial Bodies) entworfen, um diese vom Outer Space Treaty hinterlassene angebliche Gesetzeslücke zu schließen. Der „Moon-Treaty“-Entwurf hatte explizit die Besitzansprüche von Firmen und Privatpersonen adressiert und ausgeschlossen (Artikel 11, Absatz 2 und 3). Aus diesem Grund wird das „Moon Treaty“ oft als Hindernis für Grundstücksverkäufe zitiert; nur wurde dieses Abkommen tatsächlich nie unterschrieben oder in den Vereinten Nationen korrekt ratifiziert. Nur fünf Staaten, die alle nicht weltraumgängig sind, haben versucht, es zu ratifizieren. 187 andere Staaten sowie die USA, Russland und China haben es nicht unterschrieben und auch nicht ratifiziert. Das „Moon Treaty“ ist deshalb heute in den meisten Ländern der Erde nicht in Kraft. Die wählenden Staaten hatten damals zu viele Bedenken, dass es die profitable Nutzung des Mondes gefährden könnte, und somit wurde das Abkommen auch nicht ratifiziert (und deshalb nicht Gesetz). Daraus schlussfolgern einige, dass eine Rechtsgrundlage für Mond-Grundstücksverkäufe existiere. Es sollte ebenfalls darauf hingewiesen werden, dass die Internationale Astronomische Union sich nicht mit dem Verkauf von Himmelskörpern befasst, sondern nur mit deren Benennung, was in diesem Fall einen wichtigen Unterschied darstellt.

Der Amerikaner Dennis M. Hope meldete 1980 beim Grundstücksamt von San Francisco seine Besitzansprüche auf den Mond an. Da niemand in der nach amerikanischem Recht ausgesetzten Frist von acht Jahren Einspruch erhob und da das Outer-Space-Treaty-Abkommen solche Verkäufe durch Privatpersonen in den USA explizit nicht verbietet, vertreibt Hope die Grundstücke über seine dafür gegründete Lunar Embassy. Da allerdings das Grundstücksamt in San Francisco für Himmelskörper nicht zuständig ist und von Hope sowohl das Gesetz, welches solche Besitzansprüche regelt, als auch der Text aus dem Outer Space Treaty sehr abenteuerlich interpretiert wurden, sind die „Grundstückszertifikate“, die er verkauft, praktisch wertlos.

So dann komme ich im nächsten beitrag zu dem Vergleichspeispiel Daten zu unsere Erde =

Die Erde ist der dichteste, fünftgrößte und der Sonne drittnächste Planet unseres Sonnensystems. Ihr Durchmesser beträgt über 12.700 Kilometer und ihr Alter etwa 4,6 Milliarden Jahre. Sie ist Heimat aller bekannten Lebewesen. Nach der vorherrschenden chemischen Beschaffenheit der Erde wird der Begriff der erdartigen (terrestrischen) oder auch erdähnlichen Planeten definiert. Das astronomische Symbol der Erde ist .

 

Umlaufbahn

Hauptartikel: Erdbahn

Gemäß dem ersten keplerschen Gesetz bewegt sich die Erde um die Sonne auf einer elliptischen Bahn, die Sonne befindet sich in einem der Brennpunkte der Ellipse. Der sonnenfernste Punkt der Umlaufbahn, das Aphel, und der sonnennächste Punkt, das Perihel, sind die beiden Endpunkte der Hauptachse der Ellipse. Der Mittelwert des Aphel- und Perihelabstandes ist die große Halbachse der Ellipse und beträgt etwa 149,6 Mio. km. Ursprünglich wurde dieser Abstand der Definition der Astronomischen Einheit (AE) zugrunde gelegt, die als astronomische Längeneinheit hauptsächlich für Entfernungsangaben innerhalb des Sonnensystems verwendet wird.

Das Perihel liegt bei 0,983 AE (147,1 Mio. km) und das Aphel bei 1,017 AE (152,1 Mio. km). Die Exzentrizität der Ellipse beträgt also 0,0167. Der Perihel-Durchgang erfolgt um den 3. Januar und der Aphel-Durchgang um den 5. Juli. Für einen Sonnenumlauf benötigt die Erde 365 Tage, 6 Stunden, 9 Minuten und 9,54 Sekunden; diese Zeitspanne wird auch als siderisches Jahr bezeichnet. Das siderische Jahr ist 20 Minuten und 24 Sekunden länger als das tropische Jahr, das die Basis für das bürgerliche Jahr der Kalenderrechnung bildet. Die Bahngeschwindigkeit beträgt im Mittel 29,78 km/s, im Perihel 30,29 km/s und im Aphel 29,29 km/s; somit legt der Planet eine Strecke von der Größe seines Durchmessers in gut sieben Minuten zurück.

Zur inneren Nachbarbahn der Venus hat die Erdbahn einen mittleren Abstand von 0,28 AE (41,44 Mio. km) und bis zur äußeren Nachbarbahn des Mars sind es im Mittel 0,52 AE (78,32 Mio. km). Auf der Erdbahn befinden sich mehrere koorbitale Objekte, siehe dazu unter Erdbahn.

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. Die Ekliptik ist um gut 7° gegen die Äquatorebene der Sonne geneigt. Der Nordpol der Sonne ist der Erde am stärksten gegen Anfang September zugewandt, der solare Südpol wiederum gegen Anfang März. Nur um den 6. Juni und den 8. Dezember befindet sich die Erde kurz in der Ebene des Sonnenäquators.

Rotation

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Siderischer Tag (1–2) und Sonnentag (1–3)
Hauptartikel: Erdrotation

Die Erde rotiert rechtläufig – in Richtung Osten – in 23 Stunden, 56 Minuten und 4,09 Sekunden relativ zu den Fixsternen ein Mal um ihre eigene Achse. Analog zum siderischen Jahr wird diese Zeitspanne als ein siderischer Tag bezeichnet. Aufgrund der Bahnbewegung der Erde entlang ihrer Umlaufbahn im gleichen Drehsinn und der daraus resultierenden leicht unterschiedlichen Position der Sonne an nacheinander folgenden Tagen ist ein Sonnentag, der als die Zeitspanne zwischen zwei Sonnenhöchstständen (Mittag) definiert ist, etwas größer als ein siderischer Tag und wird nach Definition in 24 Stunden eingeteilt. Die Geschwindigkeit der Kreisbewegung des Erdäquators beträgt 464 m/s, also 1670 km/h.

Durch die Geschwindigkeit der Erdrotation und die dadurch bedingte Fliehkraft ist die Figur der Erde an den Polen geringfügig abgeplattet und dafür gegen ihren Äquator zu einem sogenannten Äquatorwulst verformt. Gegenüber einer volumengleichen Kugel ist der Erdradius am Äquator 7 Kilometer größer und der Polradius 14 Kilometer kleiner. Der Durchmesser am Äquator ist etwa 43 km größer als der von Pol zu Pol. Der Gipfel des Chimborazo ist wegen seiner Nähe zum Äquator der Punkt der Erdoberfläche, der am weitesten vom Erdmittelpunkt entfernt ist.

Die Rotationsachse der Erde ist 23°26' gegen die senkrechte Achse der Ekliptik geneigt, dadurch werden die Nord- und die Südhalbkugel der Erde an verschiedenen Punkten ihrer Umlaufbahn um die Sonne unterschiedlich beschienen, was zu den das Klima der Erde prägenden Jahreszeiten führt. Die Richtung der Achsneigung fällt für die Nordhalbkugel derzeit in die ekliptikale Länge des Sternbilds Stier. In dieser Richtung steht, von der Erde aus gesehen, am 21. Juni auch die Sonne zur Sommersonnenwende. Da die Erde zwei Wochen später ihr Aphel durchläuft, fällt der Sommer auf der Nordhalbkugel in die Zeit ihres sonnenfernen Bahnbereichs.

Präzession und Nutation

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Präzessionsbewegung der Erde

Die Gezeitenkräfte des Mondes und der Sonne bewirken am Äquatorwulst der Erde ein Drehmoment, das die Erdachse aufzurichten versucht und zu einer Kreiselbewegung der Rotationsachse führt. Ein vollständiger Kegelumlauf dieser lunisolaren Präzession dauert etwa 25.700 bis 25.800 Jahre. Mit diesem Zyklus der Präzession verschieben sich die Jahreszeiten. Der Mond verursacht durch die Präzessionsbewegung seiner eigenen Umlaufbahn mit einer Periode von 18,6 Jahren eine zusätzliche „nickende“ Bewegung der Erdachse, die als Nutation bezeichnet wird. Der Einfluss des Mondes bewirkt zugleich eine Stabilisierung der Erdachsenneigung, die ohne ihn durch die Anziehungskraft der Planeten bis zu einer Schräglage von 85° taumeln würde.[3] Für Einzelheiten siehe den Abschnitt Mond.

Rotationsdauer und Gezeitenkräfte

Die Gravitation von Mond und Sonne verursacht auf der Erde die Gezeiten. Der Anteil von der Sonne ist dabei etwa halb so groß wie der des Mondes. Damit verbunden ist die Gezeitenreibung von Ebbe und Flut der Meere. Diese bremst die Erdrotation und verlängert dadurch gegenwärtig die Tage um etwa 20 Mikrosekunden pro Jahr. Die Gezeiten wirken sich auch auf die Landmassen aus, die sich um etwa einen halben Meter heben und senken. Die Rotationsenergie der Erde wird dabei in Wärme umgewandelt. Der Drehimpuls wird auf den Mond übertragen, der sich dadurch um etwa vier Zentimeter pro Jahr von der Erde entfernt. Dieser schon lange vermutete Effekt ist seit etwa 1995 durch Laserdistanzmessungen abgesichert. Extrapoliert man diese Abbremsung in die Zukunft, wird auch die Erde einmal dem Mond immer dieselbe Seite zuwenden, wobei ein Tag auf der Erde dann etwa siebenundvierzig Mal so lang wäre wie heute. Damit unterliegt die Erde demselben Effekt, der in der Vergangenheit schon zur gebundenen Rotation (Korotation) des Mondes geführt hat.

Für Details siehe: Langfristige Änderungen der Erdrotation und Moderne Gezeitentheorie

Abstandsverhältnis der Erde zur Sonne und zu den unteren Planeten:

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Abstandverhältnis Erde/Mond, Venus, Merkur, Sonne mit Bereichen der Umlaufbahnen. Entfernungen und Größe der Sonne sind hierbei maßstabsgetreu, Planeten müssten unter 0,06 Pixel groß sein.

Aufbau

Innerer Aufbau

Hauptartikel: Innerer Aufbau der Erde und Erdfigur

Die massenanteilige Zusammensetzung der Erde besteht hauptsächlich aus Eisen (32,1 %), Sauerstoff (30,1 %), Silizium (15,1 %), Magnesium (13,9 %), Schwefel (2,9 %), Nickel (1,8 %), Calcium (1,5 %) und Aluminium (1,4 %). Die restlichen 1,2 % teilen sich Spuren von anderen Elementen.

Nach seismischen Messungen ist die Erde hauptsächlich aus drei Schalen aufgebaut: aus dem Erdkern, dem Erdmantel und der Erdkruste. Diese Schalen sind durch seismische Diskontinuitätsflächen (Unstetigkeitsflächen) voneinander abgegrenzt. Die Erdkruste und der oberste Teil des oberen Mantels bilden zusammen die sogenannte Lithosphäre. Sie ist zwischen 50 und 100 km dick und zergliedert sich in große und kleinere tektonische Einheiten, die Platten.

Ein dreidimensionales Modell der Erde wird, wie alle verkleinerten Nachbildungen von Weltkörpern, Globus genannt.

Oberfläche

Gesamtfläche
der Erde
510.000.000 km2 100 %
Wasserfläche 360.570.000 km2 70,7 %
Landfläche 149.430.000 km2 29,3 %
Landwirtschaftlich
genutzte Fläche 2009[4]
48.827.330 km2 9,6 %
Waldfläche 2010[5] 40.204.320 km2 7,9 %
Hauptartikel: Erdoberfläche

Der Äquatorumfang ist durch die Zentrifugalkraft der Rotation mit 40.075,017 km um 67,154 km bzw. um 0,17 % größer als der Polumfang mit 40.007,863 km (bezogen auf das geodätische Referenzellipsoid von 1980). Der Poldurchmesser ist mit 12.713,504 km dementsprechend um 42,816 km bzw. um 0,34 % kleiner als der Äquatordurchmesser mit 12.756,320 km (bezogen auf das Referenzellipsoid; die tatsächlichen Zahlen weichen davon ab). Die Unterschiede im Umfang tragen mit dazu bei, dass es keinen eindeutig höchsten Berg auf der Erde gibt. Nach der Höhe über dem Meeresspiegel ist es der Mount Everest im Himalaya und nach dem Abstand des Gipfels vom Erdmittelpunkt der auf dem Äquatorwulst stehende Vulkanberg Chimborazo in den Anden. Von der jeweils eigenen Basis an gemessen ist der Mauna Kea auf der vom pazifischen Meeresboden aufragenden großen vulkanischen Hawaii-Insel am höchsten.

Wie die meisten festen Planeten und fast alle größeren Monde, zum Beispiel der Erdmond, weist auch die Erde eine deutliche Zweiteilung ihrer Oberfläche in unterschiedlich ausgeprägte Halbkugeln auf. Die Oberfläche von ca. 510 Mio. km² unterteilt sich in eine Landhemisphäre und eine Wasserhemisphäre. Die Landhalbkugel ist die Hemisphäre mit dem maximalen Anteil an Land. Er beträgt mit 47 % knapp die Hälfte der sichtbaren Fläche. Die Fläche der gegenüberliegenden Wasserhalbkugel enthält nur 11 % Land und wird durch Ozeane dominiert.

Damit ist die Erde der einzige Planet im Sonnensystem, auf dem flüssiges Wasser auf der Oberfläche existiert. In den Meeren sind 96,5 % des gesamten Wassers des Planeten enthalten. Das Meerwasser enthält im Durchschnitt 3,5 % Salz.

Die Wasserfläche hat in der gegenwärtigen geologischen Epoche einen Gesamtanteil von 70,7 %. Die von der Landfläche umfassten 29,3 % entfallen hauptsächlich auf sieben Kontinente; der Größe nach: Asien, Afrika, Nordamerika, Südamerika, Antarktika, Europa und Australien (Europa ist als große westliche Halbinsel Asiens im Rahmen der Plattentektonik allerdings wahrscheinlich nie eine selbstständige Einheit gewesen). Die kategorische Grenzziehung zwischen Australien als kleinstem Erdteil und Grönland als größter Insel wurde nur rein konventionell festgelegt. Die Fläche des Weltmeeres wird im Allgemeinen in drei Ozeane einschließlich der Nebenmeere unterteilt: den Pazifik, den Atlantik und den Indik. Die tiefste Stelle, das Witjastief 1 im Marianengraben, liegt 11.034 m unter dem Meeresspiegel. Die durchschnittliche Meerestiefe beträgt 3.800 m. Das ist etwa das Fünffache der bei 800 m liegenden mittleren Höhe der Kontinente (s. hypsografische Kurve).

Plattentektonik

Hauptartikel: Plattentektonik

Die größten Platten entsprechen in ihrer Anzahl und Ordnung in etwa jener der von ihnen getragenen Kontinente, mit Ausnahme der pazifischen Platte. All diese Schollen bewegen sich gemäß der Plattentektonik relativ zueinander auf den teils aufgeschmolzenen, zähflüssigen Gesteinen des oberen Mantels, der 100 bis 150 km mächtigen Asthenosphäre.

Magnetisches Feld

Hauptartikel: Erdmagnetfeld

Das die Erde umgebende magnetische Feld wird von einem Geodynamo erzeugt. Das Feld ähnelt nahe der Erdoberfläche einem magnetischen Dipol. Die magnetischen Feldlinien treten auf der Südhalbkugel der Erde aus und durch die Nordhalbkugel wieder in die Erde ein. Im Erdmantel verändert sich die Form des Magnetfeldes. Außerhalb der Erdatmosphäre wird das Dipolfeld durch den Sonnenwind verformt.

Die geomagnetischen Pole der Erde fallen nicht genau mit den geografischen Polen der Erde zusammen. Im Jahr 2007 war die Achse des geomagnetischen Dipolfeldes um etwa 11,5° gegenüber der Erdachse geneigt.

Atmosphäre

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Diese Ansicht aus der Umlaufbahn zeigt den Vollmond, der von der Erdatmosphäre teilweise verdunkelt wird. NASA-Bild.
Hauptartikel: Erdatmosphäre

Die Erde besitzt eine etwa 640 km hohe Atmosphäre. Deren Masse beträgt 5,13 x 1018 kg und macht somit knapp ein Millionstel der Erdmasse aus. Der mittlere Luftdruck auf dem Niveau des Meeresspiegels beträgt 1.013 hPa. In den bodennahen Schichten besteht die Lufthülle im Wesentlichen aus 78 % Stickstoff, 21 % Sauerstoff und 1 % Edelgasen, überwiegend Argon. Dazu kommt ein wechselnder Anteil an Wasserdampf von 0 bis 5 %, der das Wettergeschehen bestimmt. Der für den Treibhauseffekt wichtige Anteil an Kohlendioxid steigt zurzeit durch menschlichen Einfluss und liegt jetzt bei etwa 0,038 % (Stand 2005).

Die auf der Erde gemessenen Temperaturextreme betragen −89,6 °C (gemessen am 21. Juli 1983 in der Wostok-Station in der Antarktis auf 3.420 Metern Höhe, was einer Temperatur von −60 °C auf Meereshöhe entspräche) und +58 °C (gemessen am 13. September 1922 in Al-'Azīziyah in Libyen auf 111 Metern Höhe). Die mittlere Temperatur in Bodennähe beträgt 15 °C; die Schallgeschwindigkeit bei dieser Temperatur beträgt in der Luft auf Meeresniveau etwa 340 m/s.

Die Erdatmosphäre streut den kurzwelligen, blauen Spektralanteil des Sonnenlichts etwa fünfmal stärker als den langwelligen, roten und bedingt dadurch bei hohem Sonnenstand die Blaufärbung des Himmels. Dass die Oberfläche der Meere und Ozeane vom Weltall aus gesehen blau erscheinen, weswegen die Erde seit dem Beginn der Raumfahrt auch der „Blaue Planet“ genannt wird, ist jedoch auf die stärkere Absorption roten Lichtes im Wasser selbst zurückzuführen. Die Spiegelung des blauen Himmels an der Wasseroberfläche ist dabei nur von nebensächlicher Bedeutung.

Klima

Klimazonen

Die Erde wird anhand unterschiedlich intensiver Sonneneinstrahlung in Klimazonen eingeteilt, die sich vom Nordpol zum Äquator erstrecken – und auf der Südhalbkugel spiegelbildlich verlaufen.

Klimazoneungefähre Breitengrade Nord/Südungefähre Durchschnittstemperatur
Polarzone/Kalte Zone Nord-/Südpol bis Polarkreise 0 °C
Gemäßigte Zone Polarkreise bis 40° 8 °C
Subtropen 40° bis 23,5° (Wendekreise) 16 °C
Tropen 23,5° bis Äquator 24 °C

Die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen sind umso stärker, je weiter die Klimazone vom Äquator und vom nächsten Ozean entfernt liegt.

Polarzone

Unter den Polargebieten versteht man zum einen die Region innerhalb des nördlichen Polarkreises, die Arktis, sowie die Region innerhalb des südlichen Polarkreises, die Antarktis, die den größten Teil des Kontinents Antarktika enthält.

Besonderes Kennzeichen der Polarregionen ist neben dem kalten Klima mit viel Schnee und Eis der bis zu einem halben Jahr dauernde Polartag mit der Mitternachtssonne bzw. die Polarnacht, aber auch die Polarlichter.

Gemäßigte Zone

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Klimagürtel der Erde

Die gemäßigte Klimazone erstreckt sich vom Polarkreis bis zum vierzigsten Breitengrad und wird in eine kalt-, kühl- und warmgemäßigte Zone eingeteilt.

Diese Zone weist einen großen Unterschied zwischen den Jahreszeiten auf, der in Richtung des Äquators jedoch etwas abnimmt.

Ein weiteres Merkmal sind die Unterschiede zwischen Tag und Nacht, die je nach Jahreszeit stark variieren. Diese Unterschiede nehmen, je näher man dem Pol kommt, immer mehr zu.

Die Vegetation wird durch Nadel-, Misch- und Laubwälder geprägt, wobei die Nadelwälder in Richtung Äquator immer weniger werden.

Subtropen

Die Subtropen liegen in der geografischen Breite zwischen den Tropen in Äquatorrichtung und den gemäßigten Zonen in Richtung der Pole, ungefähr zwischen 25° und 40° nördlicher beziehungsweise südlicher Breite. Diese Gebiete haben typischerweise tropische Sommer und nicht-tropische Winter. Man kann sie unterteilen in trockene, winterfeuchte, sommerfeuchte und immerfeuchte Subtropen.

Eine weitverbreitete Definition definiert das Klima dort als subtropisch, wo die Mitteltemperatur im Jahr über 20 Grad Celsius liegt, die Mitteltemperatur des kältesten Monats jedoch unter der Marke von 20 Grad bleibt.

Die Unterschiede zwischen Tag und Nacht fallen relativ gering aus.

Die Vegetation reicht von der Artenvielfalt, wie sie zum Beispiel im Mittelmeer auftritt, über die Vegetation der trockenen Savanne bis hin zur kargen oder auch völlig fehlenden Vegetation in Wüsten wie der Sahara.

Tropen

Die Tropen befinden sich zwischen dem nördlichen und südlichen Wendekreis. Die Tropen können in die wechselfeuchten und immerfeuchten Tropen unterschieden werden.

In den Tropen sind Tag und Nacht immer ungefähr gleichlang (zwischen 10,5 und 13,5 Stunden). Klimatische Jahreszeiten gibt es nur in den wechselfeuchten Tropen und lassen sich lediglich in Trocken- und Regenzeit unterscheiden.

Typisch für die wechselfeuchten Tropen sind die Feuchtsavannen, die sich nördlich und südlich der großen Regenwälder befinden. Sie zeichnen sich durch ihre weiten Grasländer aus. Beispiele sind die afrikanische Savanne und der Pantanal in Südbrasilien und Paraguay.

Für die immerfeuchten Tropen, die sich rund um den Äquator befinden, sind die großen, sehr artenreichen Regenwälder, wie zum Beispiel diejenigen der Amazonasregion, typisch.

Jahreszeiten

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Die Neigung der Erdachse

Die Jahreszeiten werden in erster Linie von der Einstrahlung der Sonne verursacht und können infolgedessen durch Temperatur- und/oder Niederschlagsmengenschwankungen geprägt sein. In der gemäßigten Zone wird darunter gewöhnlich der Wechsel der Tageshöchst- bzw. Tagestiefsttemperaturen verstanden. In subtropischen (und noch ausgeprägter in tropischen) Regionen wird dieses Temperaturregime stärker durch Schwankungen der Monatsmittel des Niederschlags überlagert und in seiner Wahrnehmbarkeit beeinflusst.

Die Unterschiede entstehen durch die Neigung des Äquators gegen die Ekliptik. Dies hat zur Folge, dass der Zenitstand der Sonne zwischen dem nördlichen und südlichen Wendekreis hin- und herwandert (daher auch der Name Wendekreis). Dadurch entstehen neben den unterschiedlichen Einstrahlungen auch die unterschiedlichen Tag- und Nachtlängen, die mit zunehmender Polnähe immer ausgeprägter werden.

Die Wanderung erfolgt im Jahresrhythmus wie folgt:

  • 21. Dezember (Wintersonnenwende): Die Sonne steht über dem südlichen Wendekreis (Wendekreis des Steinbocks). Auf der Nordhalbkugel ist nun der kürzeste und auf der Südhalbkugel der längste Tag des Jahres. Der astronomische Winter beginnt. Durch die nun geringe Einstrahlung der Sonne auf die Nordhalbkugel erreicht die mittlere (Tages- bzw. Monats-)Temperatur dort mit einiger Verzögerung ihren Tiefpunkt. Am Nordpol ist die Mitte der Polarnacht und am Südpol die Mitte des Polartags.
  • 19. bis 21. März: Tagundnachtgleiche: astronomischer Frühlingsbeginn im Norden und astronomischer Herbstbeginn im Süden. Die Sonne ist auf Höhe des Äquators.
  • 21. Juni (Sommersonnenwende): Die Sonne steht über dem nördlichen Wendekreis (Wendekreis des Krebses). Längster Tag im Norden und kürzester Tag im Süden. Auf der Nordhalbkugel beginnt nun der astronomische Sommer und auf der Südhalbkugel der astronomische Winter. Durch die höhere Einstrahlung der Sonne auf die Nordhalbkugel erreicht die mittlere Tages- bzw. Monatstemperatur dort mit einiger Verzögerung ihren Höchstpunkt. Am Nordpol ist die Mitte des Polartags und am Südpol die Mitte der Polarnacht.
  • 22. oder 23. September: Tagundnachtgleiche: Im Norden beginnt astronomisch der Herbst, im Süden der Frühling. Die Sonne ist erneut auf Höhe des Äquators.

Abweichend davon wird in der Meteorologie der Beginn der Jahreszeiten jeweils auf den Monatsanfang vorverlegt (1. Dezember, 1. März usw.).

Globaler Energiehaushalt

Der Energiehaushalt der Erde wird im Wesentlichen durch die Einstrahlung der Sonne und die Ausstrahlung der Erdoberfläche bzw. Atmosphäre bestimmt, also durch den Strahlungshaushalt der Erde. Die restlichen Beiträge von zusammen etwa 0,02 % liegen deutlich unterhalb der Messungsgenauigkeit der Solarkonstanten sowie ihrer Schwankung im Lauf eines Sonnenfleckenzyklus.

Etwa 0,013 % macht der durch radioaktive Zerfälle erzeugte geothermische Energiebeitrag aus, etwa 0,007 % stammen aus der menschlichen Nutzung fossiler und nuklearer Energieträger und etwa 0,002 % verursacht die Gezeitenreibung.

Die geometrische Albedo der Erde beträgt im Mittel 0,367, wobei ein wesentlicher Anteil auf die Wolken der Erdatmosphäre zurückzuführen ist. Dies führt zu einer globalen effektiven Temperatur von 246 K (−27 °C). Die Durchschnittstemperatur am Boden liegt jedoch durch einen starken atmosphärischen Treibhauseffekt bzw. Gegenstrahlung bei etwa 288 K (15 °C), wobei die Treibhausgase Wasser und Kohlendioxid den Hauptbeitrag liefern.

Einfluss des Menschen

Zunächst lebten Menschen als Jäger und Sammler. Mit der Neolithischen Revolution begannen im Vorderen Orient (11.), in China (8.) und im mexikanischen Tiefland (6. Jahrtausend v. Chr.) Ackerbau und Viehzucht. Die Kulturpflanzen verdrängten die natürliche Pflanzen- und Tierwelt. Im Zuge der Industrialisierung wurden weiträumige Landflächen in Industrie- und Verkehrsflächen umgewandelt.

Die Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und Klima haben heute durch den zunehmenden Einfluss des Menschen eine neue Quantität erreicht. Während im Jahr 1920 etwa 1,8 Milliarden Menschen die Erde bevölkerten, wuchs die Erdbevölkerung bis zum Jahr 2008 auf knapp 6,7 Milliarden an. In den Entwicklungsländern ist für die absehbare Zukunft weiterhin ein starkes Bevölkerungswachstum zu erwarten, während in vielen hoch entwickelten Ländern die Bevölkerung stagniert oder nur sehr langsam zunimmt, deren industrieller Einfluss auf die Natur aber weiterhin wächst. Im Februar 2005 prognostizierten Experten der Vereinten Nationen bis zum Jahr 2013 einen Anstieg der Erdbevölkerung auf 7 Milliarden und auf 9,1 Milliarden bis 2050.

Seit 1990 ist der 22. April als Tag der Erde der internationale Aktionstag zum Schutz der Umwelt. Das Jahr 2008 wurde von den Vereinten Nationen unter Federführung der UNESCO zum Internationalen Jahr des Planeten Erde (IYPE) erklärt. Diese bislang größte weltweite Initiative in den Geowissenschaften soll die Bedeutung und den Nutzen der modernen Geowissenschaften für die Gesellschaft und für eine nachhaltige Entwicklung verdeutlichen. Zahlreiche Veranstaltungen und interdisziplinäre Projekte auf internationaler und nationaler Ebene erstreckten sich von 2007 bis 2009 über einen Zeitraum von insgesamt drei Jahren.[6]

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Die Erdoberfläche bei Tag (Fotomontage).
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Die Erdoberfläche bei Nacht (Fotomontage).
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Mit Eispanzer (Fotomontage)
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Mit Eispanzer und Wolken (Fotomontage)

Mond

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Die Erde vom Mond aus gesehen
Hauptartikel: Mond

Die Erde wird von einem natürlichen Satelliten umkreist – dem Mond. Das Verhältnis des Durchmessers des Mondes zu seinem Planeten (mittlerer Monddurchmesser (3476 km) zu mittlerem Erddurchmesser (12.742 km) ist 0,273) ist beim Erdmond deutlich größer, als es bei den „Monden“ der anderen Planeten der Fall ist.

Die Präzessionsbewegung der Erdachse ist auch mit einer Schwankung der Achsneigung von ± 1,3° um den Mittelwert von 23,3° verbunden. Diese Schwankung würde wesentlich größer ausfallen, wenn die Präzessionsperiode von etwa 26000 Jahren in Resonanz mit einer der zahlreichen periodischen Störungen stünde, welchen die Erdbahn infolge der Gravitationseinflüsse der anderen Planeten unterliegt. Gegenwärtig hat lediglich eine durch Jupiter und Saturn verursachte Störung mit einer Periode von 25760 Jahren einen gewissen Einfluss, ist aber zu schwach, um größere Veränderungen zu bewirken. Wie Simulationsrechnungen zeigen, wäre im gegenwärtigen Zustand des Sonnensystems die Achsneigung der Erde instabil, wenn sie im Bereich von etwa 60° bis 90° läge; die tatsächliche Neigung von gut 23° hingegen ist weit genug von starken Resonanzen entfernt und bleibt stabil.[7]

Hätte die Erde jedoch keinen Mond, so wäre die Präzessionsperiode etwa dreimal so groß, weil der Mond etwa zwei Drittel der Präzessionsgeschwindigkeit verursacht und bei seiner Abwesenheit nur das von der Sonne verursachte Drittel übrigbliebe. Diese deutlich längere Präzessionsperiode läge in der Nähe zahlreicher Störungen, von denen die stärksten mit Perioden von 68750, 73000 und 70800 Jahren erhebliche Resonanzeffekte verursachen würden. Rechnungen zeigen, dass unter diesen Umständen alle Achsneigungen zwischen 0° und etwa 85° instabil wären. Eine typische Schwankung von 0° bis 60° würde dabei weniger als 2 Millionen Jahre erfordern.[7]

Der große Satellit verhindert diese Resonanzen und stabilisiert so mit seiner relativ großen Masse die Neigung der Erdachse gegen die Ekliptik und schafft durch die so von ihm bewirkte Zügelung der Jahreszeiten günstige Bedingungen für die Entwicklung des Lebens auf seinem Planeten.

Größenverhältnis zwischen Erde und Mond und ihr Abstand zueinander:

Korrektes Größen- und Abstandsverhältnis zwischen Erde und Mond.

Erde Mond

Leben

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Modell der Erdrotation. Etwa zur Zeit der Tag-und-Nacht-Gleiche ohne Darstellung der Achsenneigung
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Rekonstruktion der Klimageschichte der Erde seit 3,8 Milliarden Jahren. E = Eiszeitalter, E (unterstrichen) = Eiszeitalter mit Eisbildungen an den geografischen Polen, W = eisfreies Warmklima

Die Erde ist bisher der einzige Planet, auf dem Lebensformen bzw. eine Biosphäre von Menschen nachgewiesen wurden. Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung begann das Leben auf der Erde möglicherweise innerhalb eines relativ kurzen Zeitraums, gleich nach dem Ausklingen des letzten schweren Bombardements großer Asteroiden, dem die Erde nach ihrer Entstehung vor etwa 4,6 Milliarden Jahren bis etwa vor 3,9 Milliarden Jahren als letzte Phase der Bildung ihres Planetensystems ausgesetzt war. Nach dieser Zeit hat sich eine stabile Erdkruste ausgebildet und so weit abgekühlt, dass sich Wasser auf ihr sammeln konnte. Es gibt Hinweise, die allerdings nicht von allen damit befassten Wissenschaftlern anerkannt werden, dass sich Leben schon (geologisch) kurze Zeit später entwickelte.

In 3,85 Milliarden Jahre altem Sedimentgestein aus der Isua-Region im Südwesten Grönlands wurden in den Verhältnissen von Kohlenstoffisotopen Anomalien entdeckt, die auf biologischen Stoffwechsel hindeuten könnten; bei dem Gestein kann es sich aber auch statt um Sedimente lediglich um ein stark verändertes Ergussgestein ohne derartige Bedeutung handeln. Die ältesten direkten, allerdings umstrittenen Hinweise auf Leben, die als versteinerte Cyanobakterien gedeutet werden, sind 3,5 Milliarden Jahre alt und wurden in Gesteinen der Warrawoona-Gruppe im Nordwesten Australiens und im Barberton-Grünsteingürtel in Südafrika gefunden. Die ältesten eindeutigen Lebensspuren auf der Erde sind 1,9 Milliarden Jahre alte Fossilien aus der Gunflint-Formation in Ontario, die Bakterien oder Archaeen gewesen sein könnten.

Die chemische wie die biologische Evolution sind untrennbar mit der Klimageschichte verknüpft. Obwohl die Strahlungsleistung der Sonne anfangs deutlich geringer als heute war (vgl. Paradoxon der schwachen jungen Sonne), gibt es Hinweise auf Leben auf der Erde, grundsätzlich vergleichbar dem heutigen, „seit es Steine gibt“. [8]

Das Leben auf der Erde wird in seiner Entwicklung von den herrschenden Bedingungen geprägt und hat seinerseits Einfluss auf die Entwicklung und das Erscheinungsbild der Erde. Durch den Stoffwechsel des pflanzlichen Lebens, also durch die Photosynthese, wurde die Erdatmosphäre mit molekularem Sauerstoff angereichert und bekam ihren oxidierenden Charakter. Zudem wurde die Albedo und damit die Energiebilanz durch die Pflanzendecke merklich verändert.

Entstehung der Erde

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Wasser bedeckt etwa 70 % der Erdoberfläche.

Entstehung des Erdkörpers

Hauptartikel: Entstehung der Erde

Wie die Sonne und ihre anderen Planeten entstand die Erde vor etwa 4,6 Milliarden Jahren aus der Verdichtung des Sonnennebels. Man nimmt heute allgemein an, dass sie während der ersten 100 Millionen Jahre einem intensiven Bombardement von Asteroiden ausgesetzt war. Heute ist der Beschuss nur noch gering. Die meisten der Meteore werden von Objekten hervorgerufen, die kleiner als 1 cm sind. Im Gegensatz zum Mond sind auf der Erde fast alle Einschlagkrater durch geologische Prozesse wieder ausgelöscht worden. Durch die kinetische Energie der Impakte während des schweren Bombardements und durch die Wärmeproduktion des radioaktiven Zerfalls erhitzte sich die junge Erde, bis sie größtenteils aufgeschmolzen war. In der Folge kam es zu einer gravitativen Differenzierung des Erdkörpers in einen Erdkern und einen Erdmantel. Die schwersten Elemente, vor allem Eisen, sanken in die Richtung des Schwerpunkts des Planeten, wobei auch Wärme gebildet wurde. Leichte Elemente, vor allem Sauerstoff, Silizium und Aluminium, stiegen nach oben und aus ihnen bildeten sich hauptsächlich silikatische Minerale, aus denen auch die Gesteine der Erdkruste bestehen. Aufgrund ihres vorwiegenden Aufbaus aus Eisen und Silikaten hat die Erde wie alle terrestrischen Planeten eine recht hohe mittlere Dichte von 5,515 g/cm3.

Herkunft des Wassers

Die Herkunft des Wassers auf der Erde, insbesondere die Frage, warum auf der Erde deutlich mehr Wasser vorkommt als auf den anderen erdähnlichen Planeten, ist bis heute nicht befriedigend geklärt. Ein Teil des Wassers dürfte durch das Ausgasen des Magmas entstanden sein, also letztlich aus dem Erdinneren stammen. Ob dadurch aber die heutige Menge an Wasser erklärt werden kann, ist fraglich. Weitere große Anteile könnten aber auch durch Einschläge von Kometen, transneptunischen Objekten oder wasserreichen Asteroiden (Protoplaneten) aus den äußeren Bereichen des Asteroidengürtels auf die Erde gekommen sein. Messungen des Isotopenverhältnisses von Deuterium zu Protium (D/H-Verhältnis) deuten dabei eher auf Asteroiden hin, da in Wassereinschlüssen in kohligen Chondriten ähnliche Verhältnisse gefunden wurden wie in ozeanischem Wasser, wohingegen nach bisherigen Messungen dieses Isotopen-Verhältnis von Kometen und transneptunischen Objekten nicht mit dem von irdischem Wasser übereinstimmt.

Zukunft

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Der Lebenszyklus der Sonne

Die Zukunft der Erde ist eng an die der Sonne gebunden. Als Ergebnis der ständigen Anreicherung der Heliumasche im Zentrum der Sonne wird die Gesamthelligkeit der Sonne langsam steigen. Die Leuchtkraft der Sonne wird über die nächsten 1,1 Milliarden Jahre um 10 % steigen und um 40 % nach 3,5 Milliarden Jahren.[9] Klimamodelle zeigen, dass der Anstieg dieser Strahlung, die die Erde dann erreicht, vermutlich verheerende Folgen haben wird, die den möglichen Verlust der irdischen Ozeane einschließen.[10]

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Erde und Mond vom Mars aus gesehen, aufgenommen vom Mars Reconnaissance Orbiter. Vom Weltall aus können die Phasen der Erde beobachtet werden; sie ähneln den Mondphasen.

Die steigenden Temperaturen auf der Erdoberfläche werden den anorganischen Kohlenstoffzyklus beschleunigen. Dabei wird die Konzentration von CO2 in der Atmosphäre in etwa 900 Millionen Jahren so stark abnehmen (10 ppm verglichen mit 390 ppm heute), dass alle Pflanzen absterben, auch die C4-Pflanzen, die wesentlich geringere CO2-Konzentrationen zur Fotosynthese benötigen. Das Fehlen der Vegetation wird sich in einem Rückgang an Sauerstoff in der Atmosphäre bemerkbar machen. Folglich wird danach tierisches Leben innerhalb weniger Millionen Jahre ausgestorben sein.[11] Selbst wenn die Sonne ewig stabil schiene, würde durch die innere Auskühlung aufgrund nachlassender Vulkanaktivität die Erde viel von ihrer Atmosphäre und Ozeane verlieren.[12] Nach einer weiteren Milliarde Jahren wird das gesamte Oberflächenwasser verschwunden sein[13] und die globale Durchschnittstemperatur der Erde +70 °C erreichen.[11]

Es wird vermutet, dass die Erde noch etwa 500 Millionen Jahre lang ähnlich wie heute bewohnbar sein wird.[14]

Dagegen wird die Sonne im Laufe ihrer stellaren Entwicklung erst in etwa 5 Milliarden Jahren zum roten Riesen werden – das normale „Schicksal“ aller derartigen Sterne, sobald der Wasserstoff des Sterns „ausgebrannt“ ist. Modelle sagen voraus, dass sich die Sonne dann bis zum 250-fachen ihrer derzeitigen Größe ausdehnen wird. Dies entspricht etwa dem Radius der heutigen Erdumlaufbahn.[9][15] Das Schicksal der Erde ist weniger klar. Die Sonne wird in diesem Riesenstadium etwa 30 % ihrer Masse verlieren. Dabei wird, wenn die Sonne ihre maximale Größe erreicht hat, die Erde ohne Gezeitenkräfte auf eine Umlaufbahn mit einem Abstand von 1,7 AE verschoben werden. Daher wird erwartet, dass die Erde von der dünnen äußeren Atmosphäre der Sonne nicht eingehüllt wird. Es wird jedoch aufgrund der gesteigerten Strahlung der Sonne das meiste, wenn nicht alles verbleibende Leben zerstört.[9] Jedoch hat eine neuere Simulation angedeutet, dass die Erdbahn aufgrund von Gezeitenkräften und Zug nicht mehr bestehen bleibt, sondern die Erde schließlich in die Atmosphäre des roten Riesen gelangt und dabei zerstört wird.[15]

Nun ja wer das auch richtig gelesen hat sieht das eben wir ca noch die hälfte des beherigen Erddasein haben um einen Weg zu finden ( wen überhaupt es giebt auch andere reale Bedrohungen aber dazu komme ich später ) um auch das Leben weiter zu verbreiten bis in andere Galaxien und ja da ist Treibstoff ein Problem aber eben kann man sich auch schritt für schritt in das weite All begeben es Dauert länger aber ist sachlich und aus Fakten Machbar !!!

( Und das ist kein Fake oder Angstmache sondern berut auf sachliche Fakten ;) - nächte Ausgabe dann zu eben der Mondbesiedlung lg Titan

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