Was passiert wenn die Erde der Sonne zu nahe kommt

Wenn die Sonne verschwindet, würden wir es auf der Erde zunächst einmal acht Minuten später mitbekommen, da die Sonnenstrahlen diese Zeit benötigen, um zu uns auf die Erde zu gelangen. Spinnt man dieses Gedankenexperiment des Journalisten Michael Stevens weiter, gäbe es auch ziemlich rasch kein Sonnensystem mehr, sondern wir würden mit unserer Erde frei im All umher trudeln. Die Menschheit würde dieses Szenario tatsächlich überleben können, zumindest was den Sauerstoff angeht. Er würde noch für einige Tausend Jahre reichen.

Allerdings wäre ein extremer Temperaturrückgang die Folge. Binnen einer Woche hätte die Erde eine Durchschnittstemperatur um den Gefrierpunkt, also gut 15 Grad kälter als jetzt. Binnen eines Jahres fröre die Erde auf eine Durchschnittstemperatur von minus 73 Grad.

Alle Niederschläge würden als Schnee fallen. Dabei frieren auch die Ozeane rasch zu. Nur in sehr großer Meerestiefe wäre noch Wasser vorhanden, in dem noch Organismen leben würden. Wir Menschen hätten es da schon deutlich schwerer. Auf der Oberfläche könnten wir nicht mehr existieren. Nach 10 Jahren wäre unser Planet auf eine Temperatur von minus 220 Grad abgekühlt. Dabei kommt es nun auch in unserer Atmosphäre zu Veränderungen. Denn bei dieser Temperatur beginnt der Sauerstoff zu kondensieren, und die Luft fällt wie Schnee vom Himmel. Also können wir uns glücklich schätzen, dass die Sonne uns ein Leben auf diesem Planeten ermöglicht.

Quelle: Wetterspiegel.de

Hirosaki (Japan) - Der Abstand der Erde von der Sonne nimmt pro Jahr um 15 Zentimeter zu. Angesichts einer mittleren Entfernung von 150 Millionen Kilometern ist diese Änderung gering - trotzdem stellte sie die Forscher bislang vor ein Rätsel. Ein Team japanischer Astrophysiker präsentiert nun eine simple Lösung: Die Erhaltung des Drehimpulses lässt die Umlaufbahnen der Planeten wachsen.

"Die Sonne verliert Drehimpuls", stellen Takaho Miura von der Universität Hirosaki in Japan und seine Kollegen in ihrer Analyse fest, die demnächst im Fachblatt "Astronomy und Astrophysics" erscheint. Und dieser Verlust muss durch die Vergrößerung der Planeten-Umlaufbahnen ausgeglichen werden, da der Gesamt-Drehimpuls eines Systems eine physikalische Erhaltungsgröße ist. Ein ähnliches Phänomen lässt sich auch im System Erde-Mond beobachten. Hier nimmt die Rotation der Erde durch die Gezeitenreibung ab - und in der Folge entfernt sich der Mond langsam von der Erde.

Mithilfe von Radarmessungen und Funksignalen von Raumsonden können die Astronomen heute das innere Sonnensystem mit hoher Genauigkeit vermessen. Vor fünf Jahren zeigte eine Untersuchung zweier russischer Wissenschaftler, dass der Abstand Erde-Sonne um 15 Zentimeter pro Jahr anwächst - das ist etwa das Hundertfache der heutigen Messgenauigkeit, also sehr gut messbar. Von der Abnahme der Sonnenmasse über den Einfluss Dunkler Materie bis zu einer Veränderung der Gravitationskonstanten probierten die Astrophysiker unterschiedliche Erklärungsansätze - ohne Erfolg.

Statt auf exotische Erklärungen greifen Miura und seine Kollegen nun auf einfache Schulphysik zurück, auf die Erhaltung des Drehimpulses. Für die Abnahme des Drehimpulses der Sonne sehen die japanischen Forscher zwei mögliche Ursachen. Zum einen könnte es sich, wie im System Erde-Sonne - um Gezeitenreibung durch die Planeten handeln, die zu einer Abbremsung der Sonnenrotation führt. Zum anderen verringert die Massenabnahme der Sonne durch die Kernfusion das so genannte Trägheitsmoment unseres Zentralgestirns und damit wiederum auch ihre Eigendrehung. In jedem Fall wäre die Änderung der Rotationsdauer der Sonne mit wenigen Millisekunden pro Jahrhundert zu gering, um messbar zu sein.

Trotz des geringen Abstands zur Sonne herrscht auf der Nordhalbkugel der Erde tiefster Winter. Der astronomische Winterbeginn wird am 21. Dezember, zur Wintersonnenwende, erreicht. Das mag zunächst alles merkwürdig klingen. Schließlich müsste es ja wärmer sein, umso näher man der Sonne kommt.

Der Grund dafür, dass es nördlich des Äquators dennoch Winter ist, liegt an der Neigung der Erdachse. Diese verläuft nicht senkrecht bei der Wanderung um die Sonne. Sie ist um 23,4 Grad zur Umlaufbahn geneigt. Deswegen haben beide Halbkugeln entgegengesetzte Jahreszeiten.

Wenn sich die Erde im Perihel befindet, zeigt die Erdachse nach außen – von der Sonne weg. Der Südpol ist ihr zugewandt. Auf der Südhalbkugel ist nun Sommer. Zwar kommt zum Perihel etwas mehr Strahlung auf der Erde an. Da der südliche Erdteil aber mit mehr Meeresflächen bedeckt ist als der Norden, ist es dort – trotz der Sonnennähe – nicht wärmer als im Sommer auf der Nordhalbkugel. Das liegt an der Luft, die sich über den Wassermassen weniger schnell erhitzt als über den Landmassen. Wenn die Erde im Aphel steht, zeigt die Erdachse mit samt ihrem Nordpol zur Sonne hin. Auf der nördlichen Halbkugel ist dann Sommer, auf der südlichen Halbkugel herrscht Winter.  

Die Distanz der Sonne hat somit kaum einen Einfluss auf Klima oder Jahreszeiten. Doch warum ist die Erdachse überhaupt geneigt? Das liegt an unserem Mond. Seine Gravitationskräfte zerren an uns. Im Vergleich zu anderen Planeten ist der Mond – in Bezug zu seinem Mutterkörper – der größte Trabant im Sonnensystem. Dementsprechend sind seine Anziehungskräfte auch stärker als die von anderen Monden, beispielsweise von Phobos und Deimos, den Marsmonden.

Der Mond ist unser Retter. Er ermöglicht unterschiedliche Jahreszeiten auf der Erde. Ohne ihn würden keine klimafreundlichen Bedingungen herrschen – das beste Gegenstück dazu ist die Venus, die keinen Mond hat und auf der es brodelnd heiß ist. Neben dem Mond haben aber noch andere Himmelskörper eine starke gravitative Wirkung auf die Erde: Zum einen zerrt Jupiter an der Erdachse, zum anderen die Sonne. Ohne den Mond würde die Erdachse verrückt spielen. Leben hätte somit vermutlich nie entstehen können.

Der Erdstand zur Sonne hat noch eine andere Eigenschaft vorzuweisen: Wenn sich die Erde im Perihel befindet, nimmt die Geschwindigkeit, mit der sie um die Sonne wandert, zu. Im Durchschnitt bewegt sich die Erde auf ihrer Bahn mit 29,7859 Kilometern pro Sekunde fort. Das entspricht 107.229,24 km/h. Zum Vergleich: Die russische Hyper-Schallrakete "Avantgarde" schafft nach offiziellen Angaben ungefähr 30.000 km/h. Sie gehört zu den schnellsten menschgemachten Objekten. Gegen die Erdgeschwindigkeit kommt sie aber nicht an.

Wenn sich die Erde im Perihel befindet, wächst ihre Geschwindigkeit auf 30,29 Kilometer pro Sekunde (oder 109.044 km/h) an. Wenn sie sich im Aphel befindet, nimmt ihre Geschwindigkeit ab. Dann ist sie 29,29 Kilometer pro Sekunde schnell. Das entspricht 105.444 km/h. Der Geschwindigkeitsunterschied ist mit dem dritten Keplerschen Gesetz zu erklären. Es besagt, dass die Bahngeschwindigkeit von Planeten abnimmt, wenn der Abstand zur Sonne größer wird.

Übrigens: Die zeitliche Nähe zu den Sonnenwenden ist zufällig. In einem Rhythmus von zirka 100.000 Jahren verändert sie sich.

Wissenschaft Weltraumforschung

Veröffentlicht am 28.10.2008 | Lesedauer: 5 Minuten

Noch brennt der Fusionsreaktor Sonne in der richtigen Entfernung. Doch die Kernprozesse ändern sich. Dann werden die Ozeane verdampfen und die Kontinente unbewohnbar

Die Sonne wird heißer und sie wird sich ausdehnen. Schon heute strahlt sie um 40 bis 50 Prozent stärker als zu Beginn. Das kann für die Erde bedrohlich werden. Deswegen brüten Nasa-Forscher schon jetzt darüber, wie sie die Erde in Sicherheit bringen können – oder ihre Bewohner.

Politiker kündigen es im Wahlkampf an, perfekten Hausfrauen sagt man es gern nach: Weltbewegendes zu leisten. In Kalifornien aber, im Ames-Forschungszentrum in Moffett Field, sitzt ein Nasa-Angestellter, der weiß, wie es wirklich funktionieren könnte. Gregory Laughlin, Astrophysiker, brütet über Plänen, mit denen er nichts Geringeres erreichen will, als die Umlaufbahn der Erde um die Sonne zu verschieben. Um 75 Millionen Kilometer, der Orbit würde so um die Hälfte größer.

Es müsste nicht von heute auf morgen geschehen. Langfristig aber, spätestens in einer Milliarde Jahren, bliebe den Menschen, Robotern, intelligenten Bakterien oder wer immer dann diesen Planeten beherrscht, nichts anderes übrig. Fingerspitzengefühl wäre dabei nötig, damit es zu keiner globalen Katastrophe kommt. Und: Ein paar Milliarden Jahre später müsste der Planet wieder zurückgeschoben werden. Alles, um die Erde in bewohnbaren Sphären zu halten. Die britische Zeitschrift „New Scientist“ stellt jetzt Laughlins Plan vor. Dass so etwas grundsätzlich geht, ahnte freilich schon Archimedes: „Gebt mir einen Punkt, wo ich stehen kann“, rief er vor 2240 Jahren, „und ich werde die Erde bewegen."

Die Sonne wird heißer. Rund viereinhalb Milliarden Jahre alt ist sie, und nicht viel länger ist die Zeit, die ihr die Wissenschaftler noch geben. Obwohl sie ständig an Kraft gewinnt – von „Midlife Crisis“ keine Spur. Schon heute strahlt sie um 40 bis 50 Prozent stärker als zu Beginn. Noch eine Milliarde Jahre, und es werden wieder zehn Prozent mehr sein. Bis sie auf dem Höhepunkt ihrer Wirkmacht, als Roter Riese, etwa 200 Mal so groß sein wird wie heute, anschließend aber erbleicht, zum Weißen Zwerg geschrumpft. Die zunehmende Hitze geht an der Erde nicht spurlos vorüber. Bleibt sie, wo sie ist, werden schon in einer Milliarde Jahren die Ozeane verdampfen, die Ultraviolettstrahlen die Wassermoleküle spalten. Der Wasserstoff, nötig für den Zellaufbau der Lebewesen, verschwindet in den Weltraum.

Zwei Chancen nur gäbe es für die Bewohner der Erde: Auswandern auf einen anderen Himmelskörper oder zusammen mit dem eigenen, bedrohten Planeten komplett umziehen. Wie mit einem Haus, das von einem Bergrutsch bedroht ist.

Die Auswanderung lässt sich heute selbst theoretisch nur schwer skizzieren. Noch hat niemand einen wirklich erdähnlichen Ersatzplaneten entdeckt. Doch selbst ein solcher müsste wahrscheinlich erst noch, über viele Jahrzehntausende, mit einer Atmosphäre und einer Biosphäre ausgestattet werden. Ganz abgesehen von den logistischen Problemen: Auch wenn jeden Tag 1000 Shuttles starten könnten, würde es 2700 Jahre dauern, um die heutige Weltbevölkerung in Richtung neuer Welt aufsteigen zu lassen. Bis zu einem anderen Sonnensystem wäre man noch mal viele Tausend Jahre unterwegs – bei heutiger Technik unvorstellbar.

Das kann man von den Planspielen des Nasa-Astronomen nicht sagen, auch wenn sie ebenfalls auf mehrere Tausend Jahre ausgelegt sind. Laughlins wichtigstes Instrument, mit dem er die Erde aus der Todeszone retten will, ist kein Hightech, nichts aus der Werkzeugkiste von Science-Fiction. Es wäre ein Himmelskörper: ein Kometenkern oder Asteroid etwa, von denen Abertausende durchs All jagen. Zu entnehmen etwa dem Kuiper-Gürtel hinter der Neptunbahn, oder der Oortschen Wolke, noch weiter draußen. Wunschgröße wäre ein Kaliber von etwa 100 Kilometer Durchmesser. Ein solcher Brocken – weit größer als der, dessen Einschlag auf der Erde einst das Saurierleben auslöschte – müsste gezielt in der Entfernung von vielleicht 10.000 Kilometern an der Erde vorbeigeleitet werden, immer wieder. Durch den Einfluss seiner Gravitation könnte er die Erde auf einen neuen Kurs bringen.

Die Nasa, ihr europäisches Pendant Esa und andere Institute arbeiten längst an Planspielen, wie solche Himmelskörper abgelenkt werden könnten, etwa wenn ihre Kreise der Erde zu nahe kämen. Dieselben Mechanismen kämen auch infrage, um einen Himmelskörper näher heranzuholen. Aufgesetzte Atomexplosionen wären eine Möglichkeit. Oder auch die Form eines Kometen zu ändern, um seine Richtung zu korrigieren (was umso leichter wäre, wenn er weitgehend aus Eis bestünde).

Um den Kurs der Erde umzulenken, wäre eine stark elliptische Bahn am besten geeignet, die immer wieder um den Jupiter herumführt, wo dessen Gravitationskräfte neuen Schwung bringen. Rund eine Million Mal sollte es dann in sicherem, aber wirksamem Abstand an der Erde vorbeigehen. Den Lauf des Kometen könnte man so gesehen als imaginären Keilriemen ansehen, mit dem die Energie des Jupiters auf die Erdbahn übertragen wird, immer wieder, bis die Sonne nicht mehr droht.

Auch natürliche Prozesse beeinflussen die Umlaufbahn der Erde: Einerseits verliert die Sonne auf Dauer an Masse, so dass ihre Anziehungskraft im Vergleich zur Zentrifugalkraft des Erdumlaufs verliert. Dies triebe die Erde von allein nach außen. Andererseits aber bewirkt die Erde auf der Sonne eine Art Gezeitenwechsel, wie der Mond bei der Erde. Dies verlangsamt die Geschwindigkeit der Erde, schwächt mithin ihre Zentrifugalkraft.

Welche Kräfte hierbei auch obsiegen mögen, Laughlin und seine Nachfolger müssen ihre Berechnungen ständig neu justieren, denn eines ist auch klar: Wird die Sonne letztlich an Strahlkraft verlieren und zum blassen Weißen Zwerg schrumpfen, müssten die Erdlinge ihre Heimat wieder näher heranschieben, Richtung Zentrum. Doch zu der Zeit wären sowieso andere Konzepte gefragt, das Ende der Sonne wäre greifbar nah, es bleibt nur noch der komplette Exodus. Hinaus aus dem Sonnensystem, was keines mehr sein wird.

Abgesehen von offenen Fragen, ob etwa der Mond mitgenommen werden sollte, ob der Mars auch weiter hinaus müsste, um der Erde nicht zu nahe zu kommen – eines muss auch klar sein: Sollte sich irgendwer verrechnen, und der Asteroid würde die Erde nicht mitnehmen, sondern auf sie stürzen, wäre mit dem Leben auf ihr schon früher Schluss. Mindestens bis auf die Ebene von Insekten, wie Forscher vermuten.