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Wednesday, April 8, 2020

Warum ist Pluto kein Planet mehr?

Warum ist Pluto kein Planet mehr? Diese Frage stellte ich mir früher – also ganz früher – recht häufig. Und auch andere Menschen scheint das zu beschäftigen. “Warum ist Pluto kein Planet mehr?” gehört nämlich zu den Fragen, die man als Astronom mit am häufigsten beantwortet. Einfach weil Pluto den Leuten sympathisch ist. Auf allen Planeten wird man verbrannt, erdrückt, zerfällt zu Staub, erfriert, et cetera et cetera und auf Pluto… naja, eigentlich auch. Aber irgendwie anders.

Mein Dasein auf der Erde begann mit einer großen Enttäuschung. Da wird man geboren, lernt die Welt kennen, lernt langsam zu sprechen, zu gehen und beginnt die Planeten des Sonnensystems auswendig zu lernen und plötzlich erkennen diese arroganten Typen da oben deinem Lieblingsplaneten einfach mal so den Planetenstatus ab – kein guter erster Eindruck dieser Menschheit (der sich bisher übrigens bestätigt hat).

So dachte ich damals mit etwa eineinhalb Jahren über die Entscheidung, Pluto den Planetenstatus abzuerkennen. Mittlerweile sehe ich das natürlich etwas sachlicher. Die Entscheidung, Pluto den Planetenstatus abzuerkennen war absolut richtig. Doch die Frage bleibt: Warum ist Pluto kein Planet mehr?

Planet, Zwergplanet, Kleinplanet?

Früher hat man das mit den Begriffen nicht so eng genommen. Alles dort draußen, Sonne, Mond, Fixsterne und die eigentlichen Planeten hat man Planeten genannt. Erst als sich das heliozentrische Weltbild durchsetzte, erkannte man, dass Fixsterne ganz anders beschaffen sind als Planeten und der Mond dort ebenfalls eine Sonderrolle einnimmt, weil er die Erde umkreist und nicht die Sonne. Natürlich ist nicht alles, was dort draußen rumschwirrt, ein Planet.

Doch die Grenze zwischen Planeten uns Asteroiden ist fließend, eigentlich gibt es keine richtige Grenze, doch dem menschlichen Kategorisierungswahn und der Internationalen Astronomischen Union verdanken wir natürlich auch hier einen Katalog an Bedingungen, die ein Planet erfüllen muss, um Planet genannt werden zu dürfen. Welche sind das? Und: Warum ist Pluto kein Planet mehr?

Ein Planet muss…

1. …einen Stern auf einer Umlaufbahn umkreisen.

2. …sich im hydrostatischen Gleichgewicht befinden, also kugelförmig sein.

3. …das dominante Objekt auf seiner Umlaufbahn sein.

Was genau das bedeutet, möchte ich im folgenden erläutern.

Checkliste: Warum ist Pluto kein Planet mehr?

1.Ein Planet muss einen Stern auf einer Umlaufbahn umkreisen.

Selbstverständlich ist auch dieser Bedingungskatalog wieder mit einer Reihe Ausnahmen behaftet. So gibt es auch die sogenannten Vagabundenplaneten, das sind Planeten, die aus ihrem Sonnensystem herauskatapultiert wurden und somit keinen Stern mehr umkreisen. Doch gehen wir mal vom Regelfall aus. Im wesentlichen ist diese Bedingung recht eindeutig, vor allem sagt sie aus, dass ein Planet kein Mond sein darf, er darf also keinen anderen Planeten umkreisen, sondern muss sich auf einer direkten Umlaufbahn um einen Stern bewegen.

Das tut Pluto ganz eindeutig, dennoch beginnen hier bereits die Besonderheiten. Die Umlaufbahnen der meisten Planeten sind fast kreisförmig, die Exzentrizität der Erdbahn liegt etwa bei nur 0,0167. Die Plutobahn jedoch hat eine Exzentrizität von 0,2488 und ist damit exzentrischer als die aller Planeten. Das führt dazu, dass sich die Bahn sogar mit der Bahn des Neptuns schneidet und Pluto so mal näher an der Sonne ist als Neptun und mal weiter entfernt als er. Auch die Umlaufzeit ist gewaltig: 247,94 Erdjahre entsprechen einem Plutojahr. Zum Vergleich: Die längste Umlaufzeit unter den Planeten hat Neptun mit 165 Jahren.

All diese Umstände machen Pluto, zumindest was die Umlaufbahn angeht, zu einem Sonderfall unter den Planeten, doch nichtsdestotrotz ist das Kriterium eindeutig erfüllt.

2.Ein Planet muss sich im hydrostatischen Gleichgewicht befinden.

Jetzt wird es schon etwas komplizierter. Alle Flatearther sollten diesen Abschnitt (eigentlich meinetwegen auch mein ganzes Blog) überspringen. Habt ihr euch vielleicht schon mal gefragt, warum eigentlich alle Planeten Kugeln sind? Ganz einfach, weil die Kugel eine energetisch besonders günstige Form ist. Durch eine Kugel ist zum einen sichergestellt, dass jeder Punkt den geringstmöglichen Abstand zum Zentrum hat und zum anderen ist das Verhältnis zwischen Volumen und Oberfläche bei einer Kugel am günstigsten.

Genau dadurch ist eine Kugel nämlich definiert, sie ist die Menge alle Punkte, die den gleichen Abstand zu einem bestimmten Punkt haben. Wegen des günstigen Verhältnisses zwischen Oberfläche und Volumen können zum Beispiel nur kugelförmige U-Boote tiefe Stellen im Ozean erreichen, alle anderen Formen hätten eine größere Oberfläche, würden dem Wasser zu viel Angriffsfläche bieten und durch den Druck zerquetscht werden.

Lange Rede, kurzer Sinn: Die Kugel ist einfach eine coole Form und die Gravitationskraft, die jeden Punkt ja mit gleicher Stärke zum Zentrum zieht, strebt damit natürlich die Bildung einer Kugelform an. Doch wenn Kugeln so schön sind, wieso werden Asteroiden dann nicht zu Kugeln – oder Backsteine? Das liegt wiederum an der Bindungskraft des Materials.

Die Teilchen, aus denen ein Backstein oder ein Asteroid oder Planet besteht, sind aneinander gebunden und um sie zu trennen, muss man eine gewisse Energie aufwenden. Bei Wasser ist diese Energie geringer, daher formt Wasser sich auch sofort zu Kugeln. Die Frage ist nun, welche Kraft stärker ist – die Bindungskraft des Materials, die an der aktuellen meist unförmigen Form festhält oder die eigene Gravitationskraft, die eine Kugelform anstrebt.

Die Gravitationskraft eines Backsteins ist vorsichtig ausgedrückt begrenzt. Und auch die Masse von Asteroiden genügt nicht, um eine Gravitationskraft aufzubauen, die die Bindungskraft brechen kann. Erst ab einer bestimmten Masse reicht die Gravitationskraft aus, dann wird der Körper in eine Kugelform gepresst und befindet sich im sogenannten hydrostatischen Gleichgewicht – und nur dann darf er sich (oder man ihn) Planet nennen.

Natürlich ist auch das wieder stark vereinfacht, denn auch unsere Erde ist natürlich nicht vollständig kugelförmig. So gibt es etwa Gebirge und durch die Rotation ist sie auch etwas abgeflacht. Doch wären Berge höher als etwa 10 Kilometer würden sie im Erdboden einsacken (daher sind auf dem wesentlich kleineren Mars auch höhere Berge möglich) und insgesamt ist die Erde dennoch näher an der Kugelform als eine Bowlingkugel.

Der Pluto jedoch gleicht einer fast perfekten Kugel. Sein Poldurchmesser gleicht seinem Äquatordurchmesser auf den Kilometer genau. Diese Bedingung ist also mit Auszeichnung bestanden.

3.Ein Planet muss das dominante Objekt auf seiner Umlaufbahn sein.

Wie ist das zu verstehen? Mit “dominant” ist hier gemeint, dass der Himmelskörper seinen Orbit von all dem Kleinkram, der sonst so rumschwirrt, gereinigt hat. Durch seine Gravitation kann er sich kleinere Körper entweder einverleiben, er kann sie verdrängen oder aber als Mond oder Trojaner in seine Fänge nehmen. Dann begleiten sie den Himmelskörper auf seinem Orbit. Doch frei fliegender Kleinkram sollte sich auf einem Planetenorbit nicht oder nur minimal befinden. In der Regel passiert in der Frühzeit des Sonnensystems genau das, was ich eben beschrieb.

Die kleineren Körper wurden entweder in die Asteroidengürtel gedrängt, zerstört oder zu Monden, bzw. Trojanern. Das Massenverhältnis zwischen einem Planeten und all den frei beweglichen Objekten, mit denen er sich seinen Orbit teilen muss wird durch die Planetarische Diskriminante angegeben. Die Erde hat ihren Orbit am saubersten gehalten, die Diskriminante liegt bei 1.700.000, die Erde ist also 1,7 Millionen Mal massereicher als der Rest, der sich auf ihrem Orbit befindet (Mond und Trojaner wie gesagt ausgenommen). Die geringste Diskriminante unter den Planeten hat Neptun mit immerhin noch 24.000.

Nun ist die Frage, inwiefern Pluto seinen Orbit gereinigt hat. Und da sieht es leider verheerend aus, denn Pluto zieht seine Bahn mitten im Kuipergürtel, einem dichten Gürtel aus Asteroiden. Das führt bei Pluto zu einer Planetarischen Diskriminante von nur 0,077. Der “Rest” ist in diesem Fall also viele Male massereicher als der Himmelskörper selbst. Extrem schlampige Haushaltsführung also – und die Disqualifizierung als Planet.

Warum ist Pluto kein Planet mehr?

Warum ist Pluto kein Planet mehr? Die Antwort: Pluto ist kein Planet mehr, weil er nicht massereich genug war, um den Kuipergürtel leerzuräumen. Wenn man Pluto als Planeten anerkennen würde, müsste man also noch ganz viele andere Kuipergürtel-Objekte Planeten nennen, die ebenfalls rund sind und die Sonne umkreisen. Unser Sonnensystem hätte hunderte von Planeten. Das ist nicht nur ein großes Pech für Schüler, die das Zeug auswendig lernen dürfen, sondern auch nicht besonders ästhetisch. Da ist der anfangs beschriebene Verlust doch noch das kleinere Übel.

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