Die Marsbahn
Von der Sonne aus gesehen ist Mars der 4. Planet und rund eineinhalb Mal weiter von ihr entfernt als die Erde. Ein Umlauf dauert fast zwei Jahre. Die Bahn des Planeten ist relativ stark elliptisch. Dies erleichterte es Johannes Kepler seine drei Planetengesetze zu formulieren, als er die Beobachtungsdaten des dänischen Astronomen Tycho Brahe auswertete. Die aktuellen Werte der Marsbahn sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst.
Daten der Marsbahn
| Mittlerer Abstand von der Sonne | 228 Millionen km (1,52 AE) |
|---|---|
| Aphelabstand von der Sonne | 249 Millionen km (1,67 AE) |
| Perihelabstand von der Sonne | 207 Millionen km (1,38 AE) |
| Numerische Exzentrizität | 0,093 |
| Synodische Umlaufzeit | ca. 780 Tage |
| Siderische Umlaufzeit | 687 Tage |
Nach Merkur besitzt Mars die Bahn mit der größten numerischen Exzentrizität. Langfristig betrachtet wird die Exzentrizität der Marsbahn weiter zunehmen. Die numerische Exzentrizität unterliegt zwei Perioden. Zum einen variiert sie mit einer Periode von 96.000 Jahren. Überlagert wird diese von einer weiteren Periode von rund 2 Millionen Jahren. Bis zum Jahr 6.000 wird sie auf 0,097 anwachsen. Damit vergrößert sich auch der Unterschied zwischen dem Abstand bei einer Perihel- und einer Aphelopposition. Den größten Wert wird die Exzentrizität in 186.000 Jahren erreichen: 0,1184. Dann beträgt der Abstand zur Sonne im Perihel knapp 200 Millionen Kilometer, während Mars sich im Aphel bis auf 255 Millionen Kilometer von ihr entfernt.
Oppositionen des Mars
Oppositionen fallen sehr unterschiedlich aus, je nachdem an welcher Position sich der rote Planet zur Opposition in seiner Umlaufbahn befindet. Der kürzeste Abstand kommt dann Zustande, wenn sich die Erde im Aphel und Mars sich im Perihel befinden. Dann kommen sie sich bis auf 55,7 Millionen Kilometer nahe. Befindet sich aber der Mars im Aphel und die Erde im Perihel, dann beträgt die Oppositionsentfernung 101,51 Millionen Kilometer, fas das Doppelte des Perihelabstandes. Im Mittel finden Perihel- bzw. Aphel-Oppositionen etwa alle 15 Jahre statt.
Wegen der elliptischen Bahnen von Erde und Mars fällt der geringste Abstand nicht immer mit dem Oppositionszeitpunkt zusammen. Gelegentlich beträgt die Differenz mehr als eine Woche. Die Opposition im Jahr 2020 fand am 14. Oktober statt, aber schon am 6. Oktober kamen sich die beiden Planeten am nächsten.
Allerdings finden die erdnahen Oppositionen immer dann statt, wenn sich der Planet in den südlichen Bereichen der Ekliptik aufhält. Er erreicht dann in Mitteleuropa nur geringe Höhen über dem Horizont. Die dann oft vorherrschend starke Luftunruhe erschwert die Beobachtungen von Oberflächeneinzelheiten.
Auch heute noch ist es ein ganz besonderes, persönliches Erlebnis, die feste Oberfläche und das Wetter auf dem wohl erdähnlichsten Planeten im Sonnensystem visuell im Teleskop zu beobachten. Orangefarbene bis dunkel-schwarzen Wüstengebiete, weiße Eispolkappen, helle Wolken und gelbliche Staubstürme gibt es auf unserem Nachbarplaneten zu entdecken. Schon mit kleinen Teleskopen ab ca. 100 mm Öffnung bei etwa 150-facher Vergrößerung kann das gelingen.
Glossar
Astronomische Einheit
Die Astronomische Einheit, kurz AE, ist ein astronomisches Längenmaß und ist mit exakt mit einer Länge von 149.597. 870.700 Meter definiert. Ursprünglich wurde die AE verwendet, um mit Hilfe des 3. Keplerschen Gesetzes die Abstände anderer Himmelskörper im Sonnensystem zu berechnen. Setzt man die große Halbachse der Erdbahn a auf den Wert 1 und die Umlaufzeit der Erde U ebenfalls auf 1, so kann man aus der Messung der Umlaufzeit eines Himmelskörpers dessen große Halbachse a in astronomischen Einheiten berechnen:
U2 = a3
Keplersche Gesetze
Johannes Kepler (1571 – 1630) war Gehilfe des dänischen Astronomen Tycho Brahe, der durch seine für die damalige Zeit hervorragend genauen Beobachtungen berühmt war. Später wurde er dessen Nachfolger als kaiserlicher Mathematicus in Prag. Dabei hatte er die Aufgabe, aus Brahes Beobachtungen neue, genauere Planetentafeln, Ephemeriden, zu berechnen. Nach vielen Bemühungen mit Kreisen und Epizykeln kam Kepler zu dem Schluss, dass die Marsbahn nicht kreisförmig sein kann. Genaue Berechnungen führten ihn schließlich zu den drei nach ihm benannten Planetengesetzen:
- Die Bahn jedes Planeten ist eine Ellipse mit der Sonnen in einem der Brennpunkte.
- Während des Umlaufs um die Sonne beschreibt der Radiusvektor, die Verbindungslinie zwischen Sonne und Planet, in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
- Die Quadrate der siderischen Umlaufzeiten zweier Planeten verhalten sich wie die Kuben der großen Halbachsen ihrer Bahnen.
