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Warum dreht sich die Erde? Sara H., 5, New Paltz, New York
Ein Globus war das erste, was ich von meinem eigenen Geld kaufte. Ich war vielleicht 5 Jahre alt und freute mich sehr, ihn nach Hause zu bringen. Wie ich schnell herausfand, kann man es in die Richtung drehen, in die sich die Erde tatsächlich dreht.
Zwischen dem Nordpol und dem Südpol gibt es eine imaginäre Linie. Wir nennen es die Rotationsachse. Bei der Erde zeigt die Rotationsachse auf einen hellen Stern, Polaris, der in klaren Nächten auf der Nordhalbkugel sichtbar ist.
Wenn Sie wissen möchten, in welche Richtung Sie Ihren Globus drehen müssen, machen Sie mit der rechten Hand das unangenehme „Daumen hoch“-Zeichen. Stellen Sie sich vor, dass Ihr Daumen die Rotationsachse der Erde ist und zum Nordpol zeigt. Ihre Finger legen sich auf natürliche Weise um Ihre Hand und die Richtung, in die sie zeigen, entspricht der Art und Weise, wie sich die Erde dreht.
Alle 24 Stunden vollzieht die Erde eine vollständige Umdrehung von West nach Ost, weshalb die Sonne im Osten aufgeht und im Westen untergeht und die Sterne nachts über den Himmel zu wandern scheinen.
Um zu verstehen, warum dies geschieht, schauen wir uns an, was wir von anderen Körpern im Weltraum lernen können.
Alles dreht sich
Auch die Sonne dreht sich. Tatsächlich dreht es sich in die gleiche Richtung wie die Erde.
Darüber hinaus umkreist die Erde die Sonne in derselben Richtung, ebenso wie alle anderen Planeten und über eine Million Asteroiden und Zwergplaneten.
Die meisten drehen sich auch in die gleiche Richtung. Jupiter und Saturn rotieren etwas schneller als die Erde und benötigen für die Rotation nur etwa 10 Stunden. Die Rotation des Saturn ist etwas geneigt, sodass wir im Laufe der Zeit wechselnde Ansichten seiner Ringe sehen können.
Es gibt zwei große Ausnahmen: Uranus scheint auf die Seite gedreht worden zu sein. Niemand weiß genau wie. Vielleicht ist es mit einem anderen Planeten kollidiert. Merkwürdig ist auch die Venus: Sie dreht sich rückwärts. Wir wissen nicht genau, ob es auf diese Weise entstanden ist oder ob es umgestürzt wurde. Die meisten Wissenschaftler glauben heute, dass seine Rotation im Laufe der Zeit durch Gezeitenkräfte in den dichten Atmosphären von Sonne und Venus umgekehrt wurde.
All dies führt Astronomen wie mich zu der Frage: Gibt es etwas an der Art und Weise, wie das Sonnensystem entstanden ist, das in dieser Rotationsrichtung „gebacken“ ist?
Geburt eines Stars
Für weitere Hinweise können wir einen jungen Stern beobachten, der dabei ist, sein Planetensystem zu bilden.
Ein berühmtes Exemplar heißt Beta Pictoris. Es ist von einer dünnen Scheibe aus Staub, Gas und kleinen Teilchen, sogenannten Planetesimalen, umgeben; Ihre Größe variiert von einem Sandkorn über Felsbrocken bis hin zu der Größe eines Berges. Astronomen sind fast sicher, dass die Scheibe aus Materialien entstanden ist, die bei der Geburt des Sterns zurückgeblieben sind.
Jeder Stern entsteht aus einer Wolke aus Gas und Staub, die sich umgeben von anderen ähnlichen Wolken durch den Weltraum bewegt. Durch die Schwerkraft ziehen diese Wolken beim Vorbeiziehen aneinander und drehen sich langsam.
Selbst wenn eine dieser Wolken zu einem Stern zusammenfällt, dreht sie sich weiter. Der Stern entsteht durch Rotation im Zentrum eines flachen Pfannkuchens aus rotierendem Gas und Staub, der sogenannten protoplanetaren Scheibe. Alles – der Stern, das Gas, der Staub – dreht sich in die gleiche Richtung.
Astronomen glauben, dass unser Sonnensystem in seinen Anfängen Beta Pictoris sehr ähnlich sah.
Wir glauben, dass Gas und Staub im Inneren der Scheibe in einem Prozess namens Akkretion zusammenkleben können. Wenn ein kleiner Planet zu wachsen beginnt, wird er schwerer und seine Schwerkraft zieht immer mehr kleine Teile an.
Wenn der kleine Planet massereich genug wird, beginnt die Schwerkraft, ihn zu zerdrücken, wodurch er dichter wird. Aus diesem Grund dreht sich der Planet schneller, so wie ein Schlittschuhläufer seine Arme anzieht, um sich zu drehen. Der zunehmende Druck im Kern führt zum Schmelzen des Kerns. Dichtere Materialien sinken zum Kern, während leichtere Materialien auf der Planetenoberfläche schwimmen. Am Ende haben wir einen Planeten mit einem Eisenkern, der von Gestein umgeben ist, und vielleicht an den äußeren Teilen wie Wasser und Eis.
Das sehen wir in unserem Sonnensystem.
Was wäre, wenn sich die Erde nicht drehen würde?
Die Rotation der Erde ist wichtig für das Leben. Dies verursacht Tag und Nacht. Es ist auch wichtig für die Gezeiten des Ozeans. Ohne das tägliche Auf und Ab des Wassers wäre möglicherweise nie Leben aus dem Meer an Land entstanden.
Astronomen gehen also davon aus, dass sich die Erde dreht, weil sich das gesamte Sonnensystem bereits drehte, als die Erde entstand – es bleiben jedoch viele Fragen offen, wie sich die Rotation der Planeten im Laufe der Zeit ändert und wie sich die Rotation auf die Entwicklung des Lebens auswirkt. Da mittlerweile mehr als 5.000 Planeten außerhalb des Sonnensystems bekannt sind, werden künftige Wissenschaftler damit beschäftigt sein, sie zu erforschen.
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Anmerkung des Herausgebers: Dieser Artikel wurde aktualisiert, um den Verweis auf Merkur zu entfernen.
Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen vertrauenswürdige Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen. Es wurde geschrieben von: Silas Laycock, UMass Lowell
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Silas Laycock erhält Fördermittel von der NSF und der NASA. Er ist Mitglied der UMass Lowell und der American Astronomical Society.