Das Bezugsystem der Planetenbeobachtung

Die Planeten eines Sonnensystem umrunden ihren Zentralstern auf mehr oder minder elliptischen Bahnen. Im Fall unseres Sonnensystems ist der Zentralstern die Sonne. Da die Beobachtung der Planetenbewegung in unserem System von der Erde aus geschieht, die sich natürlich auch um die Sonne bewegt, scheinen die anderen Planeten eigentümliche Schleifen, Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen am Himmelszelt zu vollziehen. Das hat jahrhundertelang zu Verwirrungen in der Menschheit geführt, da man hier aufgrund kirchlicher Dogmen annahm, dass sich der gesamte Kosmos um die Erde drehen würde.

Erst der Astronom Nikolaus Kopernikus (1508-1543) erkennt die Sonne als Mittelpunkt und Johannes Kepler (1571-1630) gelingt es über drei Gesetze die aberwitzigen Bewegungen der anderen Planeten zu erklären und zu berechnen. Auch wenn dadurch die Erde aus ihrer Zentralstellung herausgerückt wird, bleibt sie die Beobachtungsbasis und damit das Bezugszentrum der beobachteten Abläufe. Nur die Kenntnis ihrer Bahnbewegung macht die Bahneigenschaften der anderen nahen Himmelskörper berechenbar.

Die Ekliptik

Als Ekliptik bezeichnet man von der Erde aus gesehen, den Bahnverlauf der Sonne am Himmel. Diese Bahn beginnt im Osten und endet im Westen. Während des Tages erreicht die Sonne dabei je nach Jahreszeit eine bestimmte Höhe über dem Südhorizont, wobei der Winkel des höchsten Standes über dem Südhorizont von der Jahreszeit und dem Standort des Beobachters abhängig ist. Ausserhalb der Wendekreise erreicht dieser Winkel nie 90°.

Da das Sonnensystem aus einer flachen Materiescheibe entstanden ist, kann man im Bereich dieser scheinbaren Sonnenbahn und wenn sich die Erde nach einem halben Tag von der Sonne weggedreht hat, also in der Nacht, die Planeten sehen. Dies gilt natürlich nur dann, wenn sich diese rechts oder links neben, oder entgegengesetzt zur Sonne befinden, also in einer Weise beleuchtet werden, die von der Erde aus zu sehen ist.

Bezugsebene Ekliptik

Aus dem Weltall betrachte ist die Ekliptik die Bahnebene, auf der sich die Erde um die Sonne bewegt. Gegen diese Ebene betrachten wir alle Ereignisse des Weltalls und somit ist sie der Bezug für alle Winkelangaben. Die Achse der Sonne ist um 7,25° gegen die Ekliptik geneigt und die Achse der Erde um 23,45°. Auch die Bahnebenen der anderen Planeten weisen Winkel zu der Ekliptik auf, doch sind diese bei den Planeten gering. Bei den Zwergplaneten können die Winkel jedoch schon erheblich sein. So bei Pluto und Eris.

Die Wahrnehmung der Ekliptikebene von der Erde aus birgt, wegen der Neigung der Erdachse, für den Beobachter einige Schwierigkeiten. Ihr Verlauf scheint sich fortwährend zu ändern.

Würde die Erdachse senkrecht auf der Ekliptik stehen, müsste die Sonne am Äquator im Osten aufgehen, am Mittag unter einem Winkel von 90° direkt über dem Beobachter stehen, und am Abend genau im Süden untergehen. Das tut sie aber nicht.

Diese beiden Sonderfälle treten nur am Tag des Herbst- und am Tag des Frühjahresbeginn ein. An allen anderen Tagen weicht der Winkel, unter dem die Äquatorsonne am Mittag zu sehen ist, von 90° ab. Ihre maximale Abweichung beträgt am Tag der nördlichen Sommersonnenwende 23°27' nach Norden und am Tag der nördlichen Wintersonnenwende 23°27' nach Süden. Die Sonne steht in diesen Fällen nicht über dem Äquator, sondern über den Wendekreisen, die auf jedem Globus eingezeichnet sind.

Ein Betrachter der im Norden Deutschlands, z.B. in Hamburg auf +53,6° (nördlicher Breite) wohnt, wird die Sonne nie unter einem Winkel von 90° über sich sehen. Im Frühjahrs- und im Herbstpunkt steht sie unter einem Winkel von 36,4° über dem südlichen Horizont, im Winter erhebt sich die Sonne nur noch 13,13° darüber, und im Sommer erreicht sie mit 59,67° ihren höchsten Stand. Die Bahn der Sonne über dem Horizont weicht also je nach Jahreszeit erheblich ab und ist zudem abhängig vom Standort des Betrachters.

Das Bild vom Clementine star tracker verdeutlicht die Eklipticebene. Die Verbindungslinie von der Sonne über die Planeten Saturn, Mars und Merkur stellt sie etwa dar. Im Vordergrund ist der Mond zu sehen.

Die Ekliptik und die Bahnebenen der anderen Planeten

Die Ekliptik, also die Bahnebene auf der die Erde die Sonne umkreist, ist für uns das Normal. Auch die anderen Planeten besitzen solche Bahnebenen. Da alle Planeten aus der gleichen Materiescheibe entstanden sind, weichen diese in den meisten Fällen nur leicht von der Bahnebene der Erde ab. Wie gross diese Abweichung für die anderen Planeten, gemessen an der Ekliptik ist, kann im Tabellenteil zu den Planeten nachgeschlagen werden. Sie reichen von 7° bei Merkur bis hinunter zu 0,77° bei Uranus.

Die Zwergplaneten können erheblich Winkelabweichungen zur Ekliptik besitzen, wie es sich schon bei Pluto mit 17° andeutet. Eris besitzt sogar einen Winkel von 44° zur Ekliptik

Klassifizierung der Planeten mit der Erde als Bezug

Von der Sonne her gesehen lautet die Abfolge der Planeten, Merkur, Venus, Erde, Mars, Ceres, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto, Eris. Dabei sind Ceres, Pluto und Eris Zwergplaneten. Will man die Planeten in Bezug auf ihrer Lage zur Erde unterteilen, so befinden sich zwei Planeten zwischen der Sonne und der Erde, die anderen liegen ausserhalb der Erdbahn. Man unterscheidet sie deshalb in ..

Innere Planeten

Zu den inneren Planeten zählen Merkur und die Venus. Sie werden so bezeichnet, weil sie sich zwischen Sonne und Erde befinden, also innerhalb der Erdbahn um die Sonne fliegen. Ihre Beobachtung ist zumindest bei Merkur schwierig, da man von der Erde aus in Richtung der Sonne sehen muss, will man einen der beiden Planeten sehen. Dies gelingt nur, wenn die Sonne gerade untergegangen ist (am Abend) und sich der innere Planet noch, auf dem sich verdunkelnden Himmel befindet oder kurz vor Sonnenaufgang, wenn der innere Planet vor der Sonne hereilt und vor ihr über dem Horizont erscheint.

Obere und untere Konjunktion

Bei den inneren Planeten unterscheidet man zwischen oberer und unterer Konjunktion. Das meint, dass sich der Planet auf der Linie: Planet - Sonne - Erde (obere Konjunktion) oder Sonne - Planet - Erde (untere Konjunktion) befindet. In beiden Fällen kann der innere Planet nicht gesehen werden, da er sich vor oder hinter der Sonne befindet.

Elongation

Bei den inneren Planeten spricht man von ihrer grössten Elongation, wenn sie sich am weitesten rechts oder links von der Sonne befinden, so dass sie am Abend oder am Morgen, von der Sonne an den Seiten beleuchtet, von der Erde aus sichtbar sind.

äussere Planeten

Zu den äusseren Planeten zählen Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, und Neptun, ebenso alle Zwergplaneten. Sie heissen so, weil sie ausserhalb der Erdbahn um die Sonne ziehen. Dies hat den Vorteil, dass sie von der Erde aus gut zu sehen sind, wenn sie sich auf der Linie Sonne - Erde - äusserer Planet befinden und es gerade Nacht ist auf der Erde.

Konjuktion

Bei den äusseren Planeten spricht man von deren Konjunktion zur Sonne, wenn sie auf der Linie: äusserer Planet - Sonne - Erde stehen. Von der Erde aus betrachtet befinden sie sich dann gerade in Richtung der Sonne. In diesem Fall kann man die Planeten nicht sehen, denn am Tageshimmel überstrahlt die Sonne alles, insbesondere dann, wenn der Planet gerade hinter der Sonne steht.

Opposition

Bei den äusseren Planeten spricht man von deren Opposition zur Sonne, wenn sie auf der Linie: Sonne - Erde - äusserer Planet stehen. Von der Erde aus betrachtet, befinden sie sich demnach entgegengesetzt zur Sonne. In diesem Fall sind sie gut sichtbar, denn ist es Nacht auf der Erde (dann schauen wir weg von der Sonne) können wir die von der Sonne beleuchteten Planeten sehen. Zudem besitzen die Planeten für diesen Fall auch den geringsten Abstand zur Erde.