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Protoplanetare Scheiben und Planetenentstehung verstehen

Junge Sterne sind oft von rotierenden Scheiben aus Gas und Staub umgeben. Aus Kondensation, Staubwachstum, Planetesimalen, Akkretion und Kollisionen entstehen planetare Körper.

Die Aufgaben passen besonders zu Klasse 10–12 und verbinden Drehimpulserhaltung, Eislinie, Planetesimale, Kernakkretion, planetare Migration, Resonanzen und Beobachtung junger Systeme.

So löst du Aufgaben zur Planetenentstehung

  1. Bestimme Sternabstand, Temperatur, Scheibenbestandteile und Kondensationszonen.
  2. Unterscheide Staubaggregation, Planetesimalbildung, Kernakkretion und Gasaufnahme.
  3. Prüfe Drehimpuls, Migration, Resonanzen, Kollisionen und Bahnstabilität.
  4. Verbinde Infrarot-, Radio-, Spektral- und Bilddaten mit Modellunsicherheiten.

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Protoplanetare Scheiben und Planetenentstehung online üben

Test 7 zu Scheibenphysik, Staub, Planetesimalen, Akkretion, Migration und Planetensystemen mit 5 Aufgaben und Lösungen.

Wähle eine Antwort. Achte auf Temperatur, Abstand, Masse, Drehimpuls, Kondensation und Einheiten.

5 Fragen
0/5 Fragen0 %
Richtig 0
Falsch 0
Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Wie verändert sich die Umlaufperiode bei gleicher Sternmasse, wenn sich die große Halbachse verdoppelt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Sie wächst um den Faktor 2√2.

  1. Planetensystem bestimmen: Ordne die Aufgabe Scheibe, Staub, Planetesimal, Akkretion, Migration, Resonanz oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Nach dem dritten Keplerschen Gesetz gilt T proportional zu a^(3/2); für 2a ergibt sich 2^(3/2) = 2√2.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Sie wächst um den Faktor 2√2. Prüfe Temperatur, Abstand, Masse, Drehimpuls, Wachstumsrate und Einheiten.

Nach dem dritten Keplerschen Gesetz gilt T proportional zu a^(3/2); für 2a ergibt sich 2^(3/2) = 2√2.

2. FrageMultiple Choice

Ein Planet befindet sich bei 1 AE und ein zweiter bei 4 AE um denselben Stern. Wie verhalten sich ihre Perioden näherungsweise?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Die äußere Periode ist achtmal so lang.

  1. Planetensystem bestimmen: Ordne die Aufgabe Scheibe, Staub, Planetesimal, Akkretion, Migration, Resonanz oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: T proportional zu a^(3/2): 4^(3/2) = 8. Der äußere Planet benötigt also etwa achtmal länger.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Die äußere Periode ist achtmal so lang. Prüfe Temperatur, Abstand, Masse, Drehimpuls, Wachstumsrate und Einheiten.

T proportional zu a^(3/2): 4^(3/2) = 8. Der äußere Planet benötigt also etwa achtmal länger.

3. FrageMultiple Choice

Eine Scheibe enthält anfangs 1 Prozent ihrer Masse als Staub. Wie viel Staub enthält sie bei 0,05 Sonnenmassen insgesamt?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 0,0005 Sonnenmassen.

  1. Planetensystem bestimmen: Ordne die Aufgabe Scheibe, Staub, Planetesimal, Akkretion, Migration, Resonanz oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: 1 Prozent von 0,05 ist 0,01 · 0,05 = 0,0005 Sonnenmassen.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 0,0005 Sonnenmassen. Prüfe Temperatur, Abstand, Masse, Drehimpuls, Wachstumsrate und Einheiten.

1 Prozent von 0,05 ist 0,01 · 0,05 = 0,0005 Sonnenmassen.

4. FrageMultiple Choice

Wie verändert sich die Strahlungsleistung eines Sterns in doppelter Entfernung, wenn keine Absorption berücksichtigt wird?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Der empfangene Fluss sinkt auf ein Viertel.

  1. Planetensystem bestimmen: Ordne die Aufgabe Scheibe, Staub, Planetesimal, Akkretion, Migration, Resonanz oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: Nach dem inversen Quadratgesetz gilt F proportional zu 1/d²; bei 2d ergibt sich F/4.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der empfangene Fluss sinkt auf ein Viertel. Prüfe Temperatur, Abstand, Masse, Drehimpuls, Wachstumsrate und Einheiten.

Nach dem inversen Quadratgesetz gilt F proportional zu 1/d²; bei 2d ergibt sich F/4.

5. FrageMultiple Choice

Ein Planet sammelt jährlich 10^-6 Erdmassen und wächst 10^5 Jahre mit gleicher Rate. Welche Masse gewinnt er?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 0,1 Erdmassen.

  1. Planetensystem bestimmen: Ordne die Aufgabe Scheibe, Staub, Planetesimal, Akkretion, Migration, Resonanz oder Beobachtung zu.
  2. Physikalischen Zusammenhang anwenden: 10^-6 · 10^5 = 10^-1 = 0,1. Die Aufgabe verwendet eine konstante mittlere Wachstumsrate.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 0,1 Erdmassen. Prüfe Temperatur, Abstand, Masse, Drehimpuls, Wachstumsrate und Einheiten.

10^-6 · 10^5 = 10^-1 = 0,1. Die Aufgabe verwendet eine konstante mittlere Wachstumsrate.

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Planetenentstehung FAQ

Was ist eine protoplanetare Scheibe?

Eine rotierende Scheibe aus Gas und Staub um einen jungen Stern, aus der Planetesimale und Planeten entstehen können.

Was ist die Eislinie?

Die Eislinie ist der Bereich, außerhalb dessen flüchtige Stoffe wie Wasser unter geeigneten Bedingungen als Eis kondensieren können.

Was bedeutet planetare Migration?

Eine langfristige Änderung der Umlaufbahn eines Planeten durch Wechselwirkungen mit Scheibengas, Planetesimalen oder anderen Planeten.

Gibt es Lösungen zu allen Aufgaben?

Ja. Jede Aufgabe enthält eine richtige Antwort, eine Erklärung und drei nachvollziehbare Lösungsschritte.