Der Planet Saturn hat Ringe. Das ist wohl seine bekannteste Eigenschaft, aber eine, die er auch mit anderen Himmelskörpern teilt. Alle der vier großen Gasplaneten im äußeren Sonnensystem haben Ringe. Und letztes Jahr hat man sogar einen beringten Asteroiden entdeckt. Ring ist allerdings nicht gleich Ring, wie der Physiker Matthew Hedman von der Universität Idaho in einer aktuellen wissenschaftlichen Arbeit (“Why are dense planetary rings only found between 8 AU and 20 AU?”) erklärt. Saturn hat große und beeindruckende Ringe, die sehr dicht und daher auch gut sichtbar sind. Auch die Ringe des Uranus sind optisch wesentlich dichter als die des Jupiter, die so dünn und unscheinbar sind, dass sie erst 1979 fotografiert werden konnten, als die Raumsonde Voyager 1 direkt am Planeten vorbei flog. Der weit von der Sonne entfernte Asteroid Chariklo hat Ringe, bei den sonnennahen Asteroiden hat man dagegen noch nie Ringe beobachtet. Der einzige andere Kandidat für einen beringten Kleinkörper ist der Asteroid/Komet Chiron, der sich so wie Chariklo immer außerhalb der Jupiterbahn aufhält. Es scheint so, als würde man dichte Ringe nur bei Himmelskörpern finden, die sich im äußeren Sonnensystem befinden; ungefähr acht bis 20 Mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Aber warum?

Saturn und seine tollen Ringe (Bild: NASA/JPL/SSI)

Saturn und seine tollen Ringe (Bild: NASA/JPL/SSI)

Eine mögliche Antwort darauf lautet natürlich immer: Zufall! Die großen Planeten und die Asteroiden haben alle ihre individuelle Vergangenheit und früher ging es im Sonnensystem noch wesentlich chaotischer zu als heute. Hinter der Ausprägung der Ringe muss kein System stecken. Es wäre auch möglich, dass wir die Ringe von sonnennahen Asteroiden bis jetzt einfach noch nicht entdeckt haben. Immerhin sind da noch ein paar hunderttausend Felsbrocken, die wir noch nie aus der Nähe untersucht haben. Aber, so Hedman, vielleicht hat das mit den Ringen ja doch einen Grund. Vielleicht liegt es an den Eigenschaften des Materials, aus denen die Ringe bestehen.

Hedman führt dazu das Konzept der “Roche-Grenze” an. Vereinfacht gesagt ist der Minimalabstand, den ein Himmelskörper auf einer Umlaufbahn um einen anderen Himmelskörper haben kann, ohne durch dessen Gravitationskraft zerstört zu werden. Ein Mond, der sich zum Beispiel dem Saturn zu sehr annähert (weil sich seine Bahn durch die Gezeitenkraft im Laufe der Zeit immer weiter verkleinert hat), wird irgendwann auseinander gerissen und übrig bleibt nur ein Ring aus kleinen Stückchen. Dieses einfache Modell zur Entstehung der Saturnringe ist aber ein wenig zu einfach, denn wir wissen schon lange, dass es auch Monde gibt, die sich zwischen den Saturnringen bewegen.

Ob ein Objekt ein kompakter Mond wird oder ein Ring, hängt auch von der Stärke des Materials ab. Also der Frage, wie leicht man es auseinander reißen bzw. wie gut es zusammen klumpen kann. Hedmans These lautet nun: Die dichten Ringe von Saturn, Uranus, Chariklo & Co bestehen aus einem Material, dass besonders schwach ist und bevorzugt im äußeren Sonnensystem, ungefähr im 8 bis 20fachen Erdabstand existiert; also grob gesagt zwischen den Umlaufbahnen von Saturn und Uranus. Hedman rechnet in seiner Arbeit mit ein paar Abschätzungen aus Beobachtungsdaten herum und kommt am Ende auf einen Druck von etwa 100 N/m² (bzw. 100 Pascal oder 1 Millibar), bei dem das Ringmaterial auseinander reißen muss (Wolfram Alpha ist wie immer hilfreich bei Vergleichen und informiert uns, dass es sich dabei circa um den Druck handelt, den eine amerikanische Penny-Münze auf die Oberfläche ausübt, auf der sie rumliegt). Nicht viel also; es handelt sich um ein wirklich sehr schwaches Material.

Hedman hat außerdem probiert, die Temperatur der Ringteilchen herauszufinden. Bei Saturn gibt es konkrete Messungen die auf Werte um die 70 Kelvin hinweisen. Bei Uranus und Chariklo kann man nur schätzen, kommt aber auf ähnliche Werte. Zusätzlich schließt Hedman aus den Fotografien von – offensichtlich noch intakten – Saturnmonden zwischen den Ringen, die aus eher felsigem Material bestehen, dass die Ringe anders und zwar aus Eis beschaffen sein müssen.

1 / 2 / Auf einer Seite lesen

Kommentare (33)

  1. #1 Alderamin
    5. März 2015

    Nach einem Artikel in Sky & Telescope sollen die Saturnringe, die fast zu 100% aus reinem Eis bestehen, dadurch entstanden sein, dass das weichere Eis eine andere Roche-Grenze als das festere Gestein hat, und so das Eis eines ehemaligen Mondes gewissermaßen “abgeschält” worden sein, bevor der Gesteinskern erst weiter innen zerbrach und abstürzte.

    Die Ringe des Jupiter wiederum sollen durch auf Jupiter umlaufende Kleinkörper einschlagende Meteoroiden gebildet werden und bestehen aus Staub, der durch das Magnetfeld ständig entfernt wird und somit auch ständig nachgeliefert werden muss. Er hat also eine ganz andere Entstehungsgeschichte. Wenn das alles so stimmt.

  2. #2 Visioner
    6. März 2015

    Trotzdem schade, dass du nicht fährst!

  3. #3 Higgs-Teilchen
    6. März 2015

    @Florian

    Was ich mich schon mal gefragt habe: Müsste sich mit der Zeit nicht der Abstand zwischen Planet und Ringen verändern? Ist das messbar?

  4. #4 Florian Freistetter
    6. März 2015

    @Higgs-Teilchen: Na ja, bis auf die Saturnringe hat man ja keine wirklich gut untersucht. Und beim Saturn ist man auch erst seit 2005 mit Cassini. Und da geht dynamisch so viel ab mit all den Monden, dass es schwer wäre, da einen Effekt – sofern vorhanden – in der kurzen Zeit zu messen.

  5. #5 Higgs-Teilchen
    6. März 2015

    @Florian

    Aha. Und weiß man denn mittlerweile, ob der Mars Ringe hat?

  6. #6 Alderamin
    6. März 2015

    @Higgs-Teilchen

    Der Mars ist schon von so vielen Sonden aus der Nähe erforscht worden, wenn der nennenswerte Ringe hätte, dann hätte man die gefunden.

    Aber die Erde hat einen Ring. Aus geostationären Satelliten. Die kann man sogar im Teleskop sehen.

  7. #7 Florian Freistetter
    6. März 2015

    @Alderamin: “Der Mars ist schon von so vielen Sonden aus der Nähe erforscht worden, wenn der nennenswerte Ringe hätte, dann hätte man die gefunden.”

    Nicht unbedingt. Mein ehemaliger Chef in Jena (Alexander Krivov) hat viel über STaubringe des Mars gearbeitet. Die Idee war, dass Impakte auf Phobos und Deimos Material ins All schleudern und dünne Staubringe erzeugen. Vor Ort sind die kaum zu sehen; sondern fast nur unter sehr speziellen Lichtverhältnissen mit entsprechend sensiblen Teleskopen. Aber soweit ich weiß, hat man das in den letzten Jahren geprüft und nix gefunden.

  8. #8 Artur57
    Mannheim
    8. März 2015

    Der Hinweis mit dem Eis, aus dem die Ringe bestehen, ist meiner Meinung nach wichtig. Tatsächlich sind die Saturnringe und die Erde die einzigen Himmelskörper, auf denen man Wasser oder Eis in großen Mengen findet. Und was ist das Gemeinsame dieser Orte? Nun, die Erde hat ein elektrostatisches Feld (googeln) und Saturn offenbar auch. Vom elektischen Feld wird Wasser automatisch hingezogen, denn es hat die höchste Permitivität aller natürlich vorkommenden Stoffe (etwa 80, Eis über 100). Beim Saturn etwa zu sehen am Mond Enceladus, der meiner Meinung nach elektrisch beheizt wird, was dessen Ausbrüche am Südpol erklärt.

    Fast wäre das elektrische Feld dem Cassini zum Verhängnis geworden. Bei der Annäherung an die Eiskartoffel Hyperion begann schon die Elektronik zu schmelzen, was nur bemerkt wurde, weil das Spektrometer nicht mehr funktionierte. Leider hat Cassini kein Messgerät für elektrische Felder, womit man die Behauptung überprüfen könnte.

    Das erklärt auch, warum die Ringe so schön flach sind: ein Brocken, der sich vertikal aus dem Ring entfernt, wird wieder von diesem angezogen.

    Soweit für’s erste. Ich beschäftige mich seit langem mit dieser These und kann auf Wunsch jede Menge Beweismaterial liefern.

    Gruß Artur

  9. #9 Alderamin
    8. März 2015

    @Artur57

    Tatsächlich sind die Saturnringe und die Erde die einzigen Himmelskörper, auf denen man Wasser oder Eis in großen Mengen findet.

    Wie meinen? Der Jupitermond Europa hat eine Oberfläche aus Eis, unter dem sich ein Ozean befindet, der mehr flüssiges Wasser enthält, als die Ozeane der Erde. Auch die Jupitermonde Ganymed und Kallisto haben sehr viel Eis, der Saturn-Mond Enceladus feuert Wasserfontänen ins All, Japetus ist mit Schnee bedeckt, Mars hat Eis unter der Polkappe und eine gefrorene Wasserfläche unter’m der Oberfläche die ungefähr die Größe der Nordsee hat. Sogar auf dem Mond und Merkur gibt es Eis in einigen Kratern an den Polen, wo niemals Sonne hinkommt, die Objekte jenseits Neptun bestehen zu großen Teilen aus Eis und Kometen sowieso. Wasser ist im Weltall überall.

    Nun, die Erde hat ein elektrostatisches Feld (googeln)

    Hat sie nicht, sie hat ein Magnetfeld (Wikipedia) und ist elektrisch neutral.

    Vom elektischen Feld wird Wasser automatisch hingezogen,

    Wieso das denn? Wasser ist neutral (wenn auch bipolar). Experiment dazu, bitte.

    Beim Saturn etwa zu sehen am Mond Enceladus, der meiner Meinung nach elektrisch beheizt wird,

    Nein, der wird durch Gezeitenreibung erhitzt, wie auch Io und Europa beim Jupiter.

    Fast wäre das elektrische Feld dem Cassini zum Verhängnis geworden. Bei der Annäherung an die Eiskartoffel Hyperion begann schon die Elektronik zu schmelzen, was nur bemerkt wurde, weil das Spektrometer nicht mehr funktionierte.

    Quelle? Das erste, was ich höre.

    Leider hat Cassini kein Messgerät für elektrische Felder,

    Woher “weiß man” dann, was Du bzgl Hyperion behauptest? Tatsächlich hat Cassini mehrere Instrumente zum Messen geladener Teilchen und von Magnetfeldern: CAPS, INMS, MAG, MIMI, RPWS. Bekanntlich verursacht Bewegung durch ein elektrisches Feld Magnetfelder, das würden die Instrumente sicherlich bemerken.

    Das erklärt auch, warum die Ringe so schön flach sind: ein Brocken, der sich vertikal aus dem Ring entfernt, wird wieder von diesem angezogen.

    Und schwingt nicht über? Tatsächlich reichen Kollisionen, Schwer- und Fliehkraft aus, die Scheibengestalt zu erklären, weil nur bei konzentrischen Bahnen keine Zusammenstöße stattfinden; alle anderen Bahnen bleiben nicht stabil. Deswegen sind protoplanetare Scheiben, Akkretionsscheiben um Sterne und Schwarze Löcher oder auch Spiralgalaxien platte Scheiben.

    Ich beschäftige mich seit langem mit dieser These

    Überlasse das lieber den Experten, die die gemessenen Daten auch auswerten und interpretieren können.

  10. #10 Florian Freistetter
    8. März 2015

    @Artur57: ” Tatsächlich sind die Saturnringe und die Erde die einzigen Himmelskörper, auf denen man Wasser oder Eis in großen Mengen findet.”

    Das ist falsch. Ceres, Pluto, Europa, usw – das äußere Sonnensystem ist voll mit eisigen Himmelskörpern.

  11. #11 Artur57
    8. März 2015

    @Alderamin

    Nun, die Erde hat ein elektrostatisches Feld (googeln)
    Hat sie nicht, sie hat ein Magnetfeld (Wikipedia) und ist elektrisch neutral.

    Tja, Du hättest eben doch googeln sollen. Hier:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatisches_Feld_der_Erde

    130 Volt/Meter, das ist richtig viel. Das finden wir bei den anderen Planeten nicht und ja, es gibt da auch Wasser, aber die Mengen sind doch sehr bescheiden. Schon die Polkappen des Mars bestehen zum Gutteil aus CO2. Merkur, Venus, die Gasplaneten: fast kein Wasser. Nur die Ringe und Monde derselben machen eine Ausnahme.

    Vom elektischen Feld wird Wasser automatisch hingezogen,
    Wieso das denn? Wasser ist neutral (wenn auch bipolar). Experiment dazu, bitte.
    Das Dielektrikum wird vom elektrischen Feld angezogen. Sollte bekannt sein. Umgekehrt werden wiederum die elektrischen Feldlinien vom Dielektrikum angezogen. Das war in der Umgebung des Hyperion der Fall, was Cassini fast zum Verhängnis wurde. Frage: wie wäre das Beinahe-Unglück denn sonst zu erklären?

    http://www.spektrum.de/news/saturnmond-hyperion-bestrahlte-raumsonde/1313736

    Beim Saturn etwa zu sehen am Mond Enceladus, der meiner Meinung nach elektrisch beheizt wird,
    Nein, der wird durch Gezeitenreibung erhitzt, wie auch Io und Europa beim Jupiter.

    Merkst Du was? Genau die Eismonde. Es stimmt, die Gezeitenreibung kann als Erklärung nicht schlüssig widerlegt werden. Alternativ dazu aber dann doch der Elektronenstrom vom Norden des Saturn über Enceladus zum Süden hin.
    http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-13340-2011-04-28.html
    Warum gibt es diese Ströme so? Doch wohl, weil zwischen Süd- und Nordpol des Saturn gewaltige Spannungsdifferenzen herrschen, womit wir schon einmal das behauptete Feld haben. Der Elektronenstrom nimmt nun den Weg über Enceladus, weil dies der Weg des kleinsten Widerstandes ist.

  12. #12 PDP10
    8. März 2015

    @Artur57:

    Tja, Du hättest eben doch googeln sollen. Hier:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatisches_Feld_der_Erde

    130 Volt/Meter, das ist richtig viel.”

    Wenn du was verlinkst, dann solltest du auch korrekt zitieren. Da steht:

    “Im messtechnisch ermittelten Mittel beträgt die Feldstärke \vec E in der Luft (in einigen Metern Höhe über dem Erdboden) 130 V/m”

    Weiter oben im Artikel steht auch noch:

    “Durch den Überschuss an positiven Ladungen in den unteren Schichten der Atmosphäre wird das elektrische Feld der Erde teilweise abgeschirmt, so dass die Feldstärke schnell mit der Höhe über den Erdboden abnimmt, [..] In der Höhe von Ionosphäre und Magnetosphäre ist die Feldstärke bereits auf einige Volt pro Kilometer abgesunken.”

  13. #13 Artur57
    Mannheim
    8. März 2015

    @PDP10

    Das ist natürlich richtig: die Atmosphäre baut eine Gegenspannung auf, die das Feld nach oben begrenzt und in Bodennähe neutralisiert. Sonst würden wir dauernd Stromschläge bekommen, ich bei meiner Größe so um die 200 Volt. Aber womit wird diese Gegenspannung aufgebaut? Die mit Abstand häufigsten Luftionen sind H+ und OH-, somit Bestandteile des Wassers. Bevor diese Wassermassen da waren, gab es demnach auch diese Gegenspannung nicht.

    Natürlich findet hier stets ein Ladungstausch zwischen Erdboden (-) und Atmosphäre (+) statt. Und zwar in einem Umfang, der die Ladungen innerhalb weniger Stunden ausgleichen würde. Aber wer ersetzt diese Ladung? Wikipedia sagt nichts und ich darf schon einmal vorwarnen: wer auf dem Netz nichts findet, macht es nicht etwa verkehrt, da ist nämlich wirklich nichts. Fast kein Thema wird so stiefmütterlich behandelt wie dieses.

    Was eigentlich unverständlich ist. Dies ist vielleicht nicht ganz unbedeutend für die Entstehung des Lebens. Und: es lassen sich hier vielleicht sehr elegant große Energiemengen gewinnen, die man dann als erneuerbar bezeichnen dürfte. Da dachte ich, da könne der Florian mal Licht ins Dunkel bringen. Unbescheiden wie ich bin.

    @Florian: wir können davon ausgehen, dass es einst eine protoplanare Scheibe gab, in der das Wasser überall gleich verteilt war. Im Bereich der Planeten konnte es sich dann seinen Zielort (in Grenzen) auswählen und wir sehen tatsächlich eine erstaunliche Konzentration an Orten, an denen ein elektrisches Feld herrscht. In den äußeren Gefilden des Sonnensystems ist alles noch wie vor 5 Milliarden Jahren, da haben wir noch eine ziemliche Gleichverteilung.

  14. #14 PDP10
    8. März 2015

    @Artur57:

    “Aber wer ersetzt diese Ladung? Wikipedia sagt nichts [..]”

    Doch, sagt sie. Gleich die ersten zwei Sätze in dem von dir verlinkten Artikel lauten:

    “Das elektrostatische Feld der Erde (auch als elektrostatisches Erdfeld, elektrisches Feld der Erde oder elektrisches Erdfeld bezeichnet) resultiert daraus, dass die Erdoberfläche eine elektrische Überschussladung von −6·105 C aufweist. Diese Überschussladung entsteht durch ionisierende Strahlung aus dem Weltraum (d. h. kosmische Strahlung und Sonnenwind).”

    Und folgendes:

    “Das ist natürlich richtig: die Atmosphäre baut eine Gegenspannung auf, die das Feld nach oben begrenzt und in Bodennähe neutralisiert. Sonst würden wir dauernd Stromschläge bekommen, ich bei meiner Größe so um die 200 Volt.”

    Ist falsch. Warum du nicht von Kopf bis Fuss geladen bist, erklärt ebenso der von dir verlinkte Wikipedia-Artikel:

    “Dass sich das elektrische Potential auf der Oberfläche eines leitfähigen Körpers gleichmäßig verteilt, führt auch dazu, dass etwa der leitfähige menschliche Körper keine Spannungsdifferenzen in der Luft fühlen kann, sondern bestenfalls eine geringe Kraft zwischen Körpern mit unterschiedlicher Ladung.”

    Das Bild rechts neben diesem Satz ist übrigens recht anschaulich …

  15. #15 PDP10
    8. März 2015

    @Artur57:

    “Warum gibt es diese Ströme so? Doch wohl, weil zwischen Süd- und Nordpol des Saturn gewaltige Spannungsdifferenzen herrschen, womit wir schon einmal das behauptete Feld haben. “

    Woher sollte diese Spannungsdifferenz kommen, und warum gleicht sie sich nicht aus?

    Kleiner Tip:

    Woher die geladenen Teilchen kommen, die an den Magnetfeldern von Jupiter und Saturn entlangfliessen ist hier ganz gut erklärt:

    http://www.pro-physik.de/details/news/1113463/Die_Polarlichter_von_Saturn_und_Jupiter.html

  16. #16 Artur57
    Mannheim
    8. März 2015

    „Diese Überschussladung entsteht durch ionisierende Strahlung aus dem Weltraum (d. h. kosmische Strahlung und Sonnenwind).”

    Was ja nun eigentlich nichts erklärt. Um nicht nichts zu haben, erlaube ich mir mal folgende Annahme: die Erde wird dauernd von Partikeln des Sonnenwindes getroffen. Diese liegen in Plasmaform vor, also getrennte Ladungen. Die positiven Teilchen sind entweder Protonen oder Heliumkerne, diese dringen relativ ungehindert in die Atmosphäre ein. Die leichten Elektronen hingegen werden durch das Magnetfeld stark abgelenkt und folgen daraufhin den Feldlinien. Diese enden tatsächlich an den Polen auf dem Erdboden und so können die Elektronen die Erde negativ laden. Dies mal als Annahme.

    „Dass sich das elektrische Potential auf der Oberfläche eines leitfähigen Körpers gleichmäßig verteilt, führt auch dazu, dass etwa der leitfähige menschliche Körper keine Spannungsdifferenzen in der Luft fühlen kann, sondern bestenfalls eine geringe Kraft zwischen Körpern mit unterschiedlicher Ladung.”

    Da bin ich anderer Ansicht. Dass ich 200 Volt nicht spüre, weil ich leitfähig bin, widerspricht einigen recht eindrucksvollen Begebenheiten in meinem Dasein. Hast Du schon mal die Plasmaeffekte beobachtet, die entstehen, wenn man ein Hochvakuum erzeugt? Die wenigen Moleküle versuchen, die Spannungsdifferenz auszugleichen, so sehe ich das. Ich behaupte: auf dem Mond gäbe es das nicht.

    Weiterer Versuch: wir laden einen Kondensator mit hoher Feldstärke auf (welche die Atmosphäre nicht ausgleichen kann) und bringen da hinein einen kleinen Kondensator. Der lädt sich des Feldes wegen ebenfalls auf und wenn man beide Platten berührt, bekommt man einen Schlag. Warum soll das im Erdfeld anders sein?

  17. #17 PDP10
    8. März 2015

    @Artur57:

    Du bist aber nunmal kein Kondensator.

  18. #18 JaJoHa
    9. März 2015

    Feld einer Kugel bekommt ihr doch ganz leicht. \frac{Q}{\epsilon_0}=\cint d^2\vec{r}\bullet\vec{E}=4\pi r^2 E
    Kommt auf E=\frac{Q}{4 \pi\epsilon_0 r^2}
    Haut man da die Werte rein, bekommt man E\approx 130V/m.
    Aber Luft hat eine Durchschlagsfestigkeit von 3,3 kV/mm . Für eine Funkenstrecke von 1mm braucht es also über 20m. Dazu kommt die schlechte Leitfähigkeit von Luft. Da kommen die erforderlichen Ströme (>0,5mA) sowieso nicht zusammen.

  19. #19 Krypto
    9. März 2015

    Wie würde sich denn der Sonnenwind auf ein Ringsystem auswirken, dass näher an der Sonne wäre als Jupiter?

  20. #20 Alderamin
    9. März 2015

    @Artur57

    Tja, Du hättest eben doch googeln sollen. Hier:

    http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrostatisches_Feld_der_Erde

    130 Volt/Meter, das ist richtig viel. Das finden wir bei den anderen Planeten nicht

    Na gut, die Atmosphäre lädt sich ein bisschen unter’m Sonnenwind auf, aber was macht Dich so sicher, dass dies bei der Venus oder den Gasplaneten nicht der Fall ist? Gerade Jupiter und Saturn haben starke Polarlichter. Und auch der trockene Mond lädt sich im Sonnenwind ein wenig auf.

    Was dies also mit Wasser zu tun haben soll, erschließt sich mir nicht..

    Das Dielektrikum wird vom elektrischen Feld angezogen. Sollte bekannt sein. Umgekehrt werden wiederum die elektrischen Feldlinien vom Dielektrikum angezogen. Das war in der Umgebung des Hyperion der Fall, was Cassini fast zum Verhängnis wurde. Frage: wie wäre das Beinahe-Unglück denn sonst zu erklären?

    Meinst Du die elektrostatische Anziehung durch Verschiebungspolarisation? So, wie man Papierschnipsel mit einem geladenen Kunststoffstab anheben kann? Dann müsste es die Teilchen ja gerade aus den Ringen heraus zu den Polen ziehen, siehe unten die Ströme bei Io und Enceladus.

    Was Hyperion und Cassini betrifft, zwischen denen gab es kein Dielektrikum, nur das Vakuum, aber im Vakuum können sich Ladungsträger ja auch bewegen, wie das der Sonnenwind tut oder der Strom in einer Leuchtstoffröhre oder einer Bildröhre.

    “Nein, der wird durch Gezeitenreibung erhitzt, wie auch Io und Europa beim Jupiter.”

    Merkst Du was? Genau die Eismonde. Es stimmt, die Gezeitenreibung kann als Erklärung nicht schlüssig widerlegt werden. Alternativ dazu aber dann doch der Elektronenstrom vom Norden des Saturn über Enceladus zum Süden hin.

    Io wird am stärksten durch die Gezeitenreibung beheizt, er ist Jupiter am nächsten. Der hat sein Wasser aber schon lange verloren, sein Vulkanismus beruht auf Schwefel.

    Warum gibt es diese Ströme so? Doch wohl, weil zwischen Süd- und Nordpol des Saturn gewaltige Spannungsdifferenzen herrschen, womit wir schon einmal das behauptete Feld haben. Der Elektronenstrom nimmt nun den Weg über Enceladus, weil dies der Weg des kleinsten Widerstandes ist.

    Warum gibt es die Ströme: Weil das Magnetfeld des Saturn geladene Teilchen zu den Polen hin bzw. davon weg kanalisiert, so wie das Erdmagnetfeld das auch mit dem Sonnenwind tut. Diese entstehen bei Enceladus aus den Teilchen der Wasserfontänen, die im Weltraum unter UV-Licht ionisiert werden. Allerdings fließen diese Ströme nicht nur in einer Richtung, sonst würde sich der Mond ja immer weiter aufladen, sondern im Kreis zwischen dem Planeten und dem Mond, wie hier (Figure 3, unten) für Io dargestellt. Das steht auch in Deinem Scinexx-Link für Enceladus:

    Die Elektronen dieses vom Saturn zu Enceladus und zurück biegenden Strahls geben Energie ab, die auf dem Saturn als leuchtender Fleck im Polarlicht um den Saturnnordpol zu erkennen ist.

    Man hat es hier mit Dynamo-Effekten zu tun, nicht mit dem Ladungsausgleich zwischen zwei stark unterschiedlich aufgeladenen Körpern. Und ja, bei Enceladus spielt das Wasser zufällig eine Rolle, weil es die Oberfläche bedeckt und in Fontänen ins All geschossen wird. Bei Io und Jupiter sind es hingegen Schwefel, Sauerstoff und Chlor aus seinen Vulkanen. Es muss halt nur irgendein feines Gas dem UV-Licht und Sonnenwind ausgesetzt werden, dann bildet sich ein Plasma. Auch Kometen haben Plasmaschweife.

  21. #21 PDP10
    9. März 2015

    @JaJoHa:

    Viel zu kompliziert 🙂

    Das Bild in dem Wikipedia Artikel den Artur57 verlinkt hat erklärt eigentlich schon recht anschaulich, warum wir nicht dauernd einen elektrischen Schlag trotz der Potentialdifferenz in der Atmosphäre kriegen.

    Bei deinem Beispiel mit der Kugel ist es genauso.
    Influenz sorgt, wie bei unserem Körper dafür, dass Ladungen fliessen und die Potentialdifferenz ausgleichen.

    Wir sind eben kein Kondensator. Bei dem fliesst ja gerade keine Ladung – ausser man schliesst ihn kurz …

  22. #22 JaJoHa
    9. März 2015

    @PDP10
    Warum einfach, wenns auch kompliziert geht 😉
    Die Rechnung kommt daher, das ich den Link zur Feldstärke nicht gesehen hatte und deshalb nur mit deiner Ladung und dem Erdradius das ausrechnen wollte. Die Formel kann man sich mit dem Gaußschen Satz ja aus dem Ärmel schütteln 🙂
    An die Influenz habe ich garnicht gedacht, ich hab nur gesehen das bei so schwachen Feldern keine Ladungslawine losgetreten werden kann und deshalb die Ströme mickrig bleiben.

  23. #23 Artur57
    Mannheim
    10. März 2015

    Nochmal zusammenfassend zu den Ringen: diese bestehen zu über 95 Prozent aus Wassereis, was erstaunt, weil man in der Saturnatmosphäre keinerlei Wasser findet. Als möglichen Grund habe ich elektrische Felder genannt, die grundsätzlich ein Dielektrikum anziehen. Nochmal beim Kondensator: das Dielektrikum wird in das Feld hineingezogen (worauf die Kondensatorspannung fällt, um dem Energiesatz zu genügen). Dann polarisiert sich das Diuelektrikum und wird von einer der Platten angezogen. Dass dies beim Saturn nicht der Fall ist, hängt damit zusammen, dass der Ring selbst polarisiert ist und vertikale Ausreißer wieder anzieht. Das erklärt auch, warum diese Ringe so außerordentlich flach sind. Protoplanare Scheiben und Akkretionsscheiben von Schwarzen Löcher kennen wir eigentlich nur aus “künstlerischen Darstellungen”. Aber so flach wie die Saturnringe sind sie nicht.

    Nochmal zur Abschirmung der Erdspannung: wir sind hier weit unter der Durchschlagsspannung. Es geht um eine Neutralisation der negaativen Erdspannung durch geladene Luftschichten.

    PDP10 schrieb:
    @Artur57:
    Du bist aber nunmal kein Kondensator.

    Das habe ich inzwischen eingesehen. Wenn ich stattdessen als Kapazität eingestuft werde, kann ich damit leben.

  24. #24 Florian Freistetter
    10. März 2015

    @Artur: “diese bestehen zu über 95 Prozent aus Wassereis, was erstaunt, weil man in der Saturnatmosphäre keinerlei Wasser findet.”

    Das erstaunt nur, wenn man keine Ahnung hat, wie Planeten bzw. Monde bzw. Ringe entstehen…

  25. #25 Alderamin
    10. März 2015

    @Artur57

    Eis gibt’s überall im äußeren Sonnensystem. Wenn der Saturn keines in der Atmosphäre hat, wird es wohl in die Tiefe gesunken sein, die Atmosphäre der Gasplaneten besteht ja hauptsächlich aus Wasserstoff und Helium, die sehr leicht sind.

    Wie die Saturnringe vermutlich entstanden sind, steht z.B. hier. Klingt für mich sehr plausibel.

    Wenn der Ring übrigens irgendwie aus geladenen Teilchen bestünde, würden sich die Teilchen nicht anziehen sondern abstoßen. Siehe etwa dieses Bild. Lediglich die Gravitation wirkt stets anziehend, weil sie monopolar ist.

  26. #26 PDP10
    10. März 2015

    @Artur57:

    “Nochmal zur Abschirmung der Erdspannung: wir sind hier weit unter der Durchschlagsspannung. Es geht um eine Neutralisation der negaativen Erdspannung durch geladene Luftschichten.”

    Nein. Es geht um Influenz.
    Schlag den Begriff bitte mal nach.

  27. #27 PDP10
    10. März 2015

    @Alderamin:

    “Siehe etwa dieses Bild”

    Sehr geiles Bild! 🙂

    Und genau passend zum Thema Elektrostatik …

  28. #28 Artur57
    12. März 2015

    @Alderamin

    Na ja, man findet in der Saturnatmosphäre durchaus auch Methan und Ammoniak (Molgewicht 16 und 17). Wasser hat 18 und da darf man schon annehmen, dass es durchaus auch an der Oberfläche zu sehen wäre, wenn es da welches gäbe. Erwähnt wird allerdings nichts.

    Nu ja, die erwähnte Theorie zeichnet sich nun ja nicht unbedingt durrch Eleganz aus. Muss ich schon sagen.

    Dann: das Dielektrikum lädt sich nicht auf, es polarisiert sich nur. Wenn nun ein Eisbrocken vertikal aus dem Ring ausbricht, stehen sich Plus und Minus gegenüber. Ergo Anziehung.

  29. #29 JaJoHa
    12. März 2015

    @Artur57
    Wasser verhält sich aber anders, als CH4 und NH3. Bemerkt man sofort, wenn man Siedepunkt oder Schmelzpunkt betrachtet. Der Schmelzpunkt von Methan liegt 180K unter dem von Wasser, der Siedepunkt 260K. Ammoniak schmilzt 77K früher und siedet 133K früher. Hängt unter anderem mit der Kräften zwischen den Molekülen zusammen (Wasserstoffbrückenbindung).

  30. #30 Alderamin
    12. März 2015

    @Artur57

    Nu ja, die erwähnte Theorie zeichnet sich nun ja nicht unbedingt durrch Eleganz aus. Muss ich schon sagen.

    Bitte? Dass die Gezeitenkraft von einem Mond das Eis abgeschält hat, bevor dieser zerstört wurde und abstürzte, ist doch an Eleganz gar nicht zu schlagen. Außerdem muss das Ganze ja auch praktisch funktionieren. Dass Objekte innerhalb der Roche-Grenze zerbrechen und dass diese eine Funktion der Materialstärke ist, ist jedenfalls erwiesen, das ganze kann also so abgelaufen sein.

    Dann: das Dielektrikum lädt sich nicht auf, es polarisiert sich nur. Wenn nun ein Eisbrocken vertikal aus dem Ring ausbricht, stehen sich Plus und Minus gegenüber. Ergo Anziehung.

    Wenn ich einen Kunststoffstab reibe und damit Papierschnipsel anhebe, dann ist der Kunststoffstab geladen und die Papierschnipsel werden durch Influenz polarisiert und lassen sich heben. Die Kraft wirkt in Richtung der Feldlinien, die verlaufen radial vom Stab weg. Die Influenz ist sofort weg, wenn kein äußeres Feld mehr da ist.

    Wo ist bei Deinem Ringmodell die Ladung, in welcher Richtung laufen die Feldlinien, so dass der Ring ausreißende Partikel zurückholt?

  31. #31 Artur57
    12. März 2015

    @JoJoHa

    Das wäre ein Argument, wenn der Saturn überall so kalt wäre wie an der Oberfläche. Nur ist er innen drin 12000 Grad heiß.

    http://de.wikipedia.org/wiki/Saturn_%28Planet%29#Innerer_Aufbau

    @Alderamin

    Noch ein Artikel:

    http://www.weltderphysik.de/gebiet/planeten/news/2013/regen-aus-den-saturnringen/

    Da fliegen geladene Partikel zwischen Nord- und Südhälfte des Planeten und zwar so viele, dass sich auf dessen Oberfläche sogar die Ringe abbilden. Warum? Doch wohl, weil zwischen beiden Punkten eine Spannung herrscht. Da steht dann immer, die Partikel flögen “entlang den Magnetfeldlinien”. Das gibt es, nur diese Feldlinien beschleunigen die Teilchen nicht. Wir müssen aber diese Bewegung erklären und die kann nur durch elektrische Felder entstanden sein. Ich habe schon tausende von NASA-Artikeln gelesen, aber noch nie etwas von der Existenz eines elektrischen Feldes. Das scheint dort völlig unbekannt zu sein. Sorry, diese Spitze musste sein.

    So wenn nun also da ein elektrisches Feld ist, polarisieren sich die Ringe entsprechend, sagen wir oben negativ und unten positiv. Will nun ein Brocken nach oben ausweichen, dann zeigt seine positive untere Seite zur negativen Seite der Ringe hin. Ergo Anziehung.

    Jetzt sollte der Groschen aber gefallen sein.

  32. #32 PDP10
    12. März 2015

    @Artur57:

    “Da steht dann immer, die Partikel flögen “entlang den Magnetfeldlinien”. Das gibt es, nur diese Feldlinien beschleunigen die Teilchen nicht.”

    Weil die Teilchen schon vorher beschleunigt waren. Die kommen zB aus den Eisfontänen von Enceladus. Aus diesen Teilchen besteht praktisch der ganze E-Ring.

    “Ich habe schon tausende von NASA-Artikeln gelesen, aber noch nie etwas von der Existenz eines elektrischen Feldes. Das scheint dort völlig unbekannt zu sein. “

    Weil es keins gibt. Und es auch nicht nötig ist eins anzunehmen. Die Partikelflüsse entlang der Magnetfeldlinien lassen sich eben anders erklären.

    “So wenn nun also da ein elektrisches Feld ist, polarisieren sich die Ringe entsprechend, sagen wir oben negativ und unten positiv. “

    Wenn das so wäre, warum ist dann nicht schon längst die ganze Materie aus der die Ringe bestehen in Richtung Südpol gewandert?

    In deinem Modell wären die Rings schon längst nicht mehr da.

  33. #33 Alderamin
    12. März 2015

    @Artur57

    Das wäre ein Argument, wenn der Saturn überall so kalt wäre wie an der Oberfläche. Nur ist er innen drin 12000 Grad heiß.

    Die Temperatur im Kern spielt für die sichtbare Atmosphäre ebensowenig eine Rolle wie die Temperatur des Erdkerns für die Oberfläche der Erde. Hier gibt es ein Druck-/Temperaturprofil (Fig. 12.4). Das Wasser tritt erst in ein paar 100 km Tiefe in Erscheinung, ungefähr kanpp unterhalb einer Temperatur von 0°C (was kein Zufall ist; kalte Luft kann kaum Wasser aufnehmen, auf der Erde gibt’s in der Stratosphäre auch so gut wie kein Wasser). Darüber ist es bis zu 150 Grad kälter.

    Warum? Doch wohl, weil zwischen beiden Punkten eine Spannung herrscht.

    So einfach ist das nicht. Hier ein ausführlicher Text über die Bewegung der geladenen Teilchen des Sonnenwinds im Erdmagnetfeld. Auch die wandern zu den Polen, ohne dass es dabei auf eine Aufladung der Erde ankäme. Das ist alles extrem komplex.

    So wenn nun also da ein elektrisches Feld ist, polarisieren sich die Ringe entsprechend, sagen wir oben negativ und unten positiv.

    Wie soll das gehen? Elektrostatische Felder gehen radial von der Quelle weg, also nach Deiner Behauptung von Saturn weg. Die Ringteilchen würden sich also radial polarisieren und eine Abweichung nach oben oder unten wäre ihnen Wurst.

    Ein elektrischer Dipol kann Saturn aber auch nicht sein, er enthält ja metallischen Wasserstoff, der ist supraleitend (deswegen haben die Gasriesen so große Magnetfelder). Da verteilte sich jede Ladung gleichmäßig.

    Das funktioniert alles nicht.