imported>Mathias Schindler: (Eisplaneten) war verschoben und sollte offenbar in die Bildunterschrift

2024-12-08T16:52:37Z

(Eisplaneten) war verschoben und sollte offenbar in die Bildunterschrift

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[[Datei:Gas giants in the solar system.jpg|mini|hochkant=1.3|Die vier Riesenplaneten im Sonnensystem (von unten nach oben): [[Jupiter (Planet)|Jupiter]], [[Saturn (Planet)|Saturn]] (Gasplaneten), [[Uranus (Planet)|Uranus]] und [[Neptun (Planet)|Neptun]] (Eisplaneten)]]
[[Datei:Masses of gas giants.svg|mini|Masseverteilung der Riesenplaneten untereinander]]
Ein '''Gasplanet''' oder '''Gasriese''' („planetarer Gasriese“) ist in der [[Astronomie]] ein [[Riesenplanet]], der überwiegend aus leichten [[Gas]]en wie [[Wasserstoff]] und [[Helium]] besteht. Früher galten vier Planeten des [[Sonnensystem]]s als Gasriesen: [[Jupiter (Planet)|Jupiter]], [[Saturn (Planet)|Saturn]], [[Uranus (Planet)|Uranus]] und [[Neptun (Planet)|Neptun]]. Seit den 1990er Jahren wenden Astronomen zunehmend den Begriff Gasriese nur noch auf Jupiter und Saturn an und klassifizieren Uranus und Neptun, die eine andere Zusammensetzung haben, als [[Eisriese (Astronomie)|Eisriesen]].<ref name="Lunine 1993">{{cite journal| doi = 10.1146/annurev.aa.31.090193.001245| last = Lunine| first = Jonathan I.| date=September 1993 | title = The Atmospheres of Uranus and Neptune| journal = Annual Review of Astronomy and Astrophysics| volume = 31| pages = 217–263| bibcode = 1993ARA&A..31..217L}}</ref>

Häufig werden Gasplaneten auch als ''jupiterähnliche'' oder – aus dem [[Latein]]ischen – als ''jovianische Planeten'' bezeichnet.

== Allgemeines ==
Gasplaneten haben keine feste Oberfläche. Der Großteil ihrer Masse besteht aus Mischungen leichter Gase, deren [[Dichte]] zum Inneren hin immer weiter ansteigt und die im Innern je nach Druck- und Temperaturverhältnissen auch in flüssigem oder festem [[Aggregatzustand]] vorliegen können, was jedoch nicht als „Oberfläche“ betrachtet wird. Andererseits können Gasplaneten einen festen Kern aus schweren Elementen haben; nach der [[#Entstehungsmodelle|Kern-Aggregations-Hypothese]] ist ein solcher für ihre Entstehung sogar notwendig.

Im [[Sonnensystem]] gibt es vier Riesenplaneten, als Gasriesen im engeren Sinne gelten dabei [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] und [[Saturn (Planet)|Saturn]]. Alle Riesenplaneten des Sonnensystems haben – im Unterschied zu den kleineren, [[Terrestrischer Planet|terrestrischen Planeten]] aus Gestein und Metallen – ein mehr oder weniger ausgeprägtes [[Planetenring|Ringsystem]] und zahlreiche [[Satellit (Astronomie)|Satelliten]].

Mangels einer festen Oberfläche wird als Bezugsfläche für die Größe eines Gasplaneten die Fläche herangezogen, in der der Gasdruck rechnerisch dem [[Luftdruck]] auf dem Meeresniveau der Erde entspricht, also ''1 [[Physikalische Atmosphäre|atm]]'' oder 1013 [[mbar]]. Die außerhalb dieser Bezugsfläche liegenden Gasmassen geringeren Drucks bilden dann definitionsgemäß die Atmosphäre des Gasriesen, ohne dass es eine erkennbare Grenzschicht zwischen Planetenkörper und Atmosphäre gäbe. Optisch zeigen sich bei einem Blick auf Jupiter oder Saturn ausnahmslos die obersten Wolkenstrukturen ihrer Atmosphären.

== Gürtel und Zonen ==
Alle vier Riesenplaneten unseres Sonnensystems [[Rotation (Physik)|rotieren]] relativ schnell. Dies verursacht Windstrukturen, die in Ost-West-Bänder oder -streifen aufbrechen. Diese Bänder sind bei Jupiter sehr auffällig, dezenter bei Neptun und Saturn, auf Uranus hingegen kaum nachweisbar.

Bei den in der jovianischen [[Atmosphäre (Astronomie)|Atmosphäre]] sichtbaren Bändern handelt es sich um im [[Uhrzeigersinn]] drehende Ströme von Materie. Sie werden in ''Zonen'' und ''Gürtel'' aufgeteilt, die den Planeten parallel zum [[Äquator]] umkreisen:

* Die ''Zonen'' sind die helleren Bänder und befinden sich in der höheren Atmosphäre. Sie bilden [[Hochdruckgebiet]]e mit inneren [[Aufwind]]en.
* Die ''Gürtel'' sind die dunkleren Bänder. Diese stellen [[Tiefdruckgebiet]]e dar und befinden sich in der unteren Atmosphäre; in ihrem Inneren herrschen [[Abwind]]e.

Diese Strukturen sind grob mit Hoch- und Tiefdruckzellen in der irdischen Atmosphäre vergleichbar, wobei sie sich doch erheblich von diesen unterscheiden. Im Gegensatz zu kleinen lokalen Zellen von Druckgebieten umspannen die Bänder entlang der [[Breitengrad]]e (latitudinal) den ganzen Planeten. Dies scheint an der schnellen Rotation, die wesentlich höher als die der Erde ist, und der darunterliegenden [[Symmetrie (Geometrie)|Symmetrie]] des Planeten zu liegen: Es gibt schließlich keine Landmassen oder Gebirge, welche die schnellen Winde bremsen könnten.

Es gibt aber auch kleinere, lokale Strukturen, etwa Flecken von unterschiedlicher Größe und Färbung. Das auffälligste Merkmal Jupiters ist der [[Großer Roter Fleck|Große Rote Fleck]], der seit mindestens 300 Jahren existiert. Diese Strukturen stellen gewaltige Stürme dar. Bei einigen dieser Flecken treten [[Gewitter]] auf: Astronomen haben bei etlichen dieser „Spots“ [[Blitz]]e beobachtet.

== Aufbau ==
[[Datei:Gas Giant Interiors-de.png|mini|hochkant=2|Schematischer Aufbau von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun (v. l. n. r.) im Größenvergleich mit der Erde (oben).]]
Im [[Sonnensystem]] haben die planetaren Gasriesen [[Jupiter (Planet)|Jupiter]] und [[Saturn (Planet)|Saturn]] eine dicke [[Atmosphäre (Astronomie)|Atmosphäre]], die hauptsächlich aus [[Wasserstoff]] und [[Helium]] besteht, aber auch Spuren anderer Stoffe wie [[Ammoniak]] enthält. Der Großteil des Wasserstoffes ist jedoch in ''[[flüssig]]er'' Form vorhanden, der auch die Hauptmasse dieser Planeten ausmacht. Die tieferen Schichten des flüssigen Wasserstoffes stehen oft unter so starkem Druck, dass dieser metallische Eigenschaften bekommt. [[Metallischer Wasserstoff]] ist nur unter solch extremem Druck stabil. Berechnungen legen nahe, dass felsiges Material vom Kern im metallischen Wasserstoff gelöst ist<ref>ausserdem.info: {{Webarchiv|wayback=20120214095254|url=http://ausserdem.info/2011/Felsiges-Gestein-in-Gasriesen-koennte-in-Wasserstoff-aufgeloest-sein|text=Felsiges Gestein in Gasriesen könnte in Wasserstoff aufgelöst sein}} 22. Dezember 2011</ref> und daher bei größeren Gasplaneten auch der Kern keine feste Oberfläche besitzt.

Die Eisriesen im Sonnensystem, [[Uranus (Planet)|Uranus]] und [[Neptun (Planet)|Neptun]], bestehen nur zu einem vergleichsweise kleinen Anteil aus Wasserstoff und Helium, zum Großteil aber aus [[Wasser]] ([[Eis]]), Ammoniak und [[Methan]].

== Entstehungsmodelle {{Anker|Entstehungsmodelle}} ==
Als Erklärung der Entstehung von Gasplaneten konkurrieren zwei Modelle mit unterschiedlichem Ansatz:

* Nach dem Modell der '''Kern-Aggregations-Hypothese''' bilden sich in der um den jungen Zentralstern rotierenden [[Protoplanetare Scheibe|protoplanetaren Scheibe]] aus Gas und Staub durch Kollisionen von [[Planetesimal]]en zuerst Verdichtungen aus den festen, also felsigen und metallischen Bestandteilen, aus denen dann die Kerne der Riesenplaneten entstehen. Diese ziehen erst ab ihrer Herausbildung das umgebende Gas an.
* Nach dem anderen Modell, der '''Scheiben-Instabilitäts-Hypothese''', bilden sich in der [[Akkretionsscheibe]] lokale Instabilitäten, deren Gas und Staub von einer bestimmten Massekonzentration an unter der eigenen Anziehungskraft kollabieren. In diesem Prozess sinken die festen und somit schwereren Bestandteile der sich weiter verdichtenden Wolkenstruktur in deren Zentrum und bilden den Kern des entstehenden Gasplaneten.

Im Modell der Scheibeninstabilität entstehen verhältnismäßig kleinere Planetenkerne als im Fall der Kernaggregation, die bei den Beispielen von Jupiter und Saturn deutlich weniger als zehn [[Erdmasse]]n aufweisen<ref>Astronomie-heute.de: [http://www.astronomie-heute.de/artikel/904499&_z=798887 Saturns Kern rotiert schneller als gedacht] 10. September 2007</ref>.

== Exoplaneten und Zwergsterne ==
Auch viele der [[Exoplanet]]en, die in den letzten Jahren bei anderen [[Stern]]en entdeckt wurden, scheinen Gasriesen zu sein. Allerdings unterscheiden sich diese Exoplaneten häufig von den Gasriesen in unserem Sonnensystem.

Oberhalb von etwa der 13-fachen Masse des Jupiters, was 1,2 % der [[Sonnenmasse]] entspricht, setzen wegen der großen Hitze und des enormen Drucks im Inneren bereits erste [[Kernfusion]]sprozesse ein. Dies sind im Wesentlichen
* die ''[[Deuteriumbrennen|Deuteriumfusion]]'', bei der ab 13 [[Jupitermasse]]n ein [[Deuterium]]kern und ein [[Proton]] zu [[Helium-3]] verschmelzen, sowie
* die ''Lithiumfusion'', bei der ab etwa 65 Jupitermassen bzw. Kerntemperaturen über zwei Millionen Kelvin ein [[Lithium]]-7 mit einem Proton reagiert.

Himmelskörper über 13 Jupitermassen (MJ) sind jedoch noch keine [[Stern]]e, sondern so genannte [[Brauner Zwerg|Braune Zwerge]]. In ihnen findet noch keine Wasserstoff-Helium-Fusion statt, die erst ab etwa 75 Jupitermassen einsetzt und die Hauptenergiequelle eines ''normalen'' Sterns ist. Nach der neueren Definition für Braune Zwerge durch Fusionsprozesse beträgt die Obergrenze für einen Planeten also 13 Jupitermassen. Hat ein Gasriese eine Masse über 13 MJ, beginnt die Gaskugel – im Gegensatz zu einem Planeten – Fusionsenergie freizusetzen und wird bis etwa 70 MJ (7 % der Sonnenmasse) als Brauner Zwerg bezeichnet, kann den Kontraktionsprozess aber, anders als ein Stern, durch diese Energie noch nicht stabilisieren. Erst noch massereichere Himmelskörper sind tatsächlich Sterne.

Es gibt auch „vagabundierende Planeten“ bzw. [[Objekt planetarer Masse|Objekte planetarer Masse]], die keinem Sternensystem angehören, unter der Masse von Braunen Zwergen liegen und damit Gasplaneten ähneln. Ein ähnliches Phänomen sind die [[Sub-Brown Dwarf]]s, wobei der Unterschied vor allem in der Temperatur und möglicherweise der Entstehungsgeschichte begründet werden könnte.

== Siehe auch ==
* [[Gaszwerg]] – Gegenbegriff zum Gasriesen
* [[Jupiter analog]]
* [[Hot Jupiter]]
* [[Klassifizierung der Planeten]]
* [[Super-Jupiter]]
* [[Zuckerwatte-Planet]]

== Weblinks ==
{{Commonscat|Jovian planets|Gasplanet}}
{{Wiktionary}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Planetenklasse]]

Gasplanet - Versionsgeschichte

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