Wie funktioniert eigentlich ein Planet?

Question

Hallo!Ich möchte mir gerade einen eigenen Planeten ausdenken. Und dazu gibt es ein paar Dinge die ich klären muss. Zum ersten die Gravitation, aber das kann ich mir selber errechnen. Dann die Wärme. Der Planet soll in einem Sonnensystem sein. Nun möchte ich wissen, wie viel Wärme eine Sonne absondert und ob die Größe der Sonne dabei eine Rolle spielt. Wenn ja , dann müsste ich auch wissen wir schwer die Sonne ist, um die Gravitation auszurechnen. Dann würdeich noch gerne wissen, ob es irgendwelche besonderen Dinge gibt, die ich beachten muss. Zbsp.: Ringe oder Größe...Ich bedanke mich schon mal bei euch und danke fürs lesen!

Stefan997 · Answer

Um die Planeten zu verstehen solltest Du verstehen, wie sie entstehen.

Jeder Stern bildet eine Akkretionsscheibe bei der Entstehung (durch Bewegung der Wolke => Impulserhalt = schnellere Drehung, wie bei dem berühmten Beispiel Pirouette beim Eislauf). Aus dieser können dann Planeten entstehen
Die Scheibe/Wolke besteht zum größten Teil von Wasserstoff und Helium. Diese können aber nicht kondensieren, daher sind sie (erst einmal) für die Planetenbildung uninteressant. Die meisten anderen Bestandteile sind Wasserstoffverbindungen (vor allem mit O, C, N und S), Metalle (vor allem Fe) und Silizium (+ Al, Mg,..)
Alle Bestandteile bewegen sich unabhängig von ihrem Gewicht um den Stern. Es 'sackt' also z.B. nicht das Eisen nach innen. Die Scheibe ist überall gleich zusammengesetzt - so wie Wolke, aus der sie und der Stern entstanden
Ganz nahe am Stern (innen) ist es zu heiß, damit Bestand kondensieren können (analog Regentropfen in der Wolke - allerdings fallen Tropfen die zu groß sind runter. In der Scheibe gibt es kein herunterfallen, deswegen können die kondensierten Teilchen immer größer werden)
Am ehesten können die Metall kondensieren. Die wenigen kondensierten Körper haben bis heute 'überlebt' (sonst sind sie entweder Bestandteile von Planeten oder aus dem System geschleudert worden). Wir kennen diese übriggebliebenen als Eisenmeteoriten
Weiter außen können auch 'Gesteine' kondensieren (Silizium, auch Al, Mg,...). Natürlich gibt es auch in diesen Zonen Metalle. Daher ist es eine Mischung aus beiden. Auch wenn 'Gesteine' überwiegen, so ist doch eine Menge Metall enthalten. Das sind die Gesteinsmeteoriten und daher haben auch diese unisono eine Menge Metall in sich.
Noch weiter außen (heute weit außerhalb der Marsbahn) können auch Wasserstoffverbindungen (also vor allem H2O, CH4, NH3 und SH2) kondensieren. Kondensierte Wasserstoffverbindungen werden Eis genannant (wir kennen natürlich primär das Wassereis, da alle anderen Eisarten bei Erdbedingungen gasförmig sind). Natürlich gibt es auch dort Gesteine und sogar Metalle. Auch wenn die Wasserstoffverbindungen überwiegen besitzen die dort entstandenen Körper daher auch Silizium und ein ganz bisschen Metalle. Die 'schmutzigen Schneebälle' sind die Komentenkerne. Wenn sie nämlich wieder wärmer werden (sich der Sonne auf Marsentfernung oder näher an die Sonne nähern) schmelzen sie auf, die Wasserstoffverbindungen werden da zu Gas und der Sonnenwind weht die vom Zentralkörper weg => Schweif
In der Sonnennähe kann daher nun ein "Metallplanet" entstehen (aus den 'heimischen' Körpern), aber da es auch immer verirrte Gesteinsmeteoriten gibt auch mit etwas Gestein. Da der Planet durch die Einschläge extrem heiß werden muss und aufschmilzt 'schwimmt' das leichtere Gestein oben. Daher wird auch ein Gesteinsplanet nach dem abkühlen eine Gesteinsoberfläche haben, aber zum größten Teil aus Metall bestehen => Merkur
Weiter außen bilden sich aus den Gesteinsmeteoriten Gesteinsplaneten (auch der 'Eisenplanet' Merkur wird meist so genannt, da er eine Gesteinsoberfläche besitzt). Da Gesteinsmeteorite auch Metalle enthalten und der Planet anfangs aufschmelzen muss (kinetische Energie der Einschläge) sacken die Metalle nach innen: Die Gesteinsplaneten besitzen einen Kern aus Metall/Eisen => Venus, Erde Mars
Wahrscheinlich primär durch spätere Kometeneinschläge gelangten bei uns dann Wasserstoffverbindungen auf diese Planeten => Atmosphären
Die Wasserstoffverbindungen CH4 und (2) H2O reagieren miteinander zu CO2 und (4) H2. Es ist auch die Rückreaktion möglich. Meist ist aber das H2 zu leicht um vom Planeten gehalten zu werden und entweicht mit der Zeit. Damit kann die Hinreaktion weiter erfolgen , die Rückreaktion aber durch fehlendes H2 nicht mehr. Daher wandelt sich eine Atmosphäre normalerweise zu einer CO2 Atmosphäre (die nicht ganz so häufigen NH3 und das seltenere SH2 einfachheitshalber nicht beachtet)
Sollte aber das Wasserstoff nicht entweichen, kann sich die Atmosphäre auch anders entwickeln. Große Gesteinsplaneten halten H2 besser (die Erde ist der größte Gesteinsplanet im Sonnensystem), kühlere ebenfalls. Ein starkes Magnetfeld hält die Sonnenwinde ab, die teilweise für den Verlust an leichten Gasen verantwortlich ist (die Erde hat das bei weitem stärkste Magnetfeld aller Gesteinsplaneten) und - vor allem - wenn der eine Reaktionspartner ausfällt (Wasser/Erde => Bildung der Meere). Leben hat dann noch einmal einen ganz besonderen Effekt auf die Atmosphären (e.g. Fotosynthese)
Die Gasriesen entstehen aus Körpern, die den galileischen Monden ähneln: riesige Kometenkerne. So groß, dass sie durch ihre Gravitation Wasserstoff und Helium an sich binden können. Um so mehr Wasserstoff und Helium sie gebunden haben, desto schwerer sind sie und um so mehr Material (e.g. Wasserstoff und Helium) können sie gravitativ an sich binden. Auf diese Weise saugen sie alles auf, was sich in ihrer Bahn in dessen Nähe befindet. Am Ende besitzen sie viel mehr Wasserstoff und Helium als der ursprüngliche Körper Material. Dieser ist zum 'Kern' des Planeten geworden
Durch den Effekt des Anziehens des Material bildet sich eine Scheibe um den Planeten analog der Scheibe um die Sonne, aus den sich die Planenten bildeten. Aus diesen sind dann die großen Monde (G. Monde um Jupiter, Titan,..) entstanden. Alle anderen Monde sind nur eingefangene Asteroiden oder Kometenkerne. Lediglich der Erdmond ist auf eine 3. Weise entstanden.
Der Erdmond entstand durch Kollision zweier planetengroßer Körper. Wäre ein eigenes Kapitel wert zu beschreiben. Das Resultat war ein für einen Gesteinsplaneten überdimensionierter Mond und ein Planet (Erde) mit einem eigentlich überdimensionierten Kern.

Ein realistischer Planet muss über diese Mechanismen entstanden sein. Es kann aber auch sein, dass ein Planet seinen Entstehungsort verlässt. So schmeißen sehr große Planeten andere Körper, Material aus dem Sternsystem, wodurch sie (Impulserhaltung) langsamer werden und eine kleinere Umlaufbahn bekommen - wo sie dann weiters Material zum aus dem System schmeißen bekommen. Das endet entweder, wenn sie kaum noch Material in diesen Regionen vorfinden - oder es geht immer weiter, bis sie sich ganz nahe an den Stern 'gefressen' haben - da wo nichts kondensiert ist und sie dann nichts mehr nach außen werfen können. Diese Planeten werden dann 'Hot Jupiter' genannt. Sie sind entstanden wie Jupiter, haben sich dann aber nach Innen gefressen. Ihre große Masse hält sie dann oft noch lange zusammen, auch wenn sie sich in Regionen befinden, in denen sie nie hätten entstehen können.

Über lange Zeiträume siegt die Hitze über die Masse und der Planet 'brennt aus' verliert alle leichten Verbindungen (H, He, H-Verbindungen, womöglich verdampfen sogar Gesteine). Zurück bleibt einer der lebensfeindlichsten Gesteinsbrocken.

Eine alte Schätzung besagt, dass ca. 10% aller System einen solchen Killer haben/hatten (kann sein, dass es heute andere Schätzungen gibt). Man nahm auch an, dass es dann keine Planeten mehr im System geben kann, nachdem so ein Planet da durchgepflügt ist. Inzwischen hat man meines Wissens auch mindestens ein System mit Hot-Jupiter gefunden, das einen weiteren Planeten besitzt.

2. Fragenteil:

Kleine Sterne sind leuchtschwächer und röter, große Sterne (wie unsere Sonne) sind gelblicher und die größten sind weiß oder sogar weißbläulich (Ausnahme ist die Endphase vieler Sterne als roter Riese). Die Farbe spiegelt immer die Oberflächentemperatur wieder.

Dabei verbrennen die größten Sterne ihr Material extrem schnell und werden nur ein paar Millionen Jahre alt (auf der Erde hat es mehrere Milliarden Jahre gebraucht, bis mehrzelliges Leben entstand). Sterne die kleiner sind als die Sonne (orange oder sogar rot) leben länger als die Sonne.

Ich hoffe das waren genug Anhaltspunkte für einen realistischen Planeten

JMC01 · Answer

Planeten sind keine Geräte. Also gibts da nichts zu funktionieren.
Sämtliche Daten, die du brauchst, sind öffentlich verfügbar und ergooglebar. Natürlich erfordert das im Detail viel Rechnerei deinerseits, wenn du dir ein eigenes Sternsystem ausdenken willst.
Auch Sci-Fi-Autoren arbeiten mit Mathematikern und Astrophysikern zusammen, um realistische Szenarios zu schaffen. Sowas dauert Jahre. Das erledigt man nicht mit einer Frage bei GF.

noname68 · Answer

"funktionieren" ist der falsche ansatz. ein planet bildet sich so wie sein muttergestirn aus einer staub- und gaswolke, in der sich über millionen jahre nach und nach durch mikro-gravitation immer größere klumpen bilden, bei denen die größten die kleineren "verschlucken" und weiter wachsen.

im nahbereich des sterns bilden sich normalerweise gesteinsplaneten aus dem staubmaterial, während leichtere gasmoleküle nach dem zünden der kernfusion und dem eintreten des sonnenwindes in die äußeren regionen "geblasen" werden, um dort gasriesen wie jupiter oder saturn zu bilden.

die gravitation ist immer nach den gesetzen der himmelsmechanik abhängig von derm masse eines himmelskörpers und ein planet umkreist im "gefängnis" der schwerkraft unter den 3 gesetzen der himmelsmechanik (nach kepler) seinen stern.

die oberflächentemperatur eines sterns ist abhängig von seiner größe und seinem typ, die extrem großen strahlen gewaltige mengen in allen wellenlängen ab, nicht nur im sichtbaren licht und infrarot (wärme).

nur in der sog. "habitablen" zone eines sterns, in der wasser in flüssiger form existieren kann (nicht zu dicht, nicht zu weit weg), kann sich auf einem planeten leben entwickeln, kann......

Wie funktioniert eigentlich ein Planet?

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