Zusammenfassung
Das Kap. 3 ist dem eigentlichen Mondkörper gewidmet mit seinen physikalischen Eigenschaften, seiner Oberflächenstruktur und seinem chemischen, mineralogischen geologischen Aufbau. Dazu werden vor allem die Ergebnisse der bemannten Mondlandungen herangezogen. Zur Entstehungsgeschichte des Mondes werden allerneueste Erkenntnisse referiert.
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Notes
- 1.
Die Fall- oder Schwerebeschleunigung ist nach dem Gravitationsgesetz \({{g}_{M}}=G{{m}_{M}}/{{R}_{M}}^{2}\). Hierbei ist \(G=6{,}673\cdot {{10}^{-11}}N{{m}^{2}}/k{{g}^{2}}\) die Gravitationskonstante. N = Newton, die Einheit der Kraft.
- 2.
Die Flucht- oder Entweichgeschwindigkeit v ist diejenige Geschwindigkeit senkrecht zur Mondoberfläche, die ein Körper oder ein Molekül mindestens haben muss, um dem Schwerefeld des Mondes zu entkommen. Berechnung von v: Ein Körper der Masse m benötigt zu Anfang die kinetische Energie \((m/2){{v}^{2}}\), die gleich der zu überwindenden Differenz der potenziellen Energie \(G{{m}_{M}}m/{{R}_{M}}\) ist. Gleichsetzen der beiden ergibt
$$v=\sqrt{2G{{m}_{M}}/{{R}_{M}}}=\sqrt{2{{g}_{M}}{{R}_{M}}}.$$Gasmoleküle stoßen ständig zusammen und ändern dabei ihre Geschwindigkeiten. Ihre Geschwindigkeitsverteilung wird durch die sog. Maxwell-Verteilung beschrieben, deren mittlere (thermische) Geschwindigkeit \({{v}_{th}}=\sqrt{3kT/m}\) ist. v th ist also umso größer, je höher die absolute Temperatur T und je kleiner die Molekülmasse m sind. Beispiel: Bei 0 °C gilt für Wasserstoff v th = 1,84 km/s und für Stickstoff v th = 0,49 km/s. Je größer v th ist, umso wahrscheinlicher ist es, dass einzelne Gasmoleküle die Entweichgeschwindigkeit v überschreiten.
- 3.
Verschiedene Isotope ein und desselben chemischen Elements haben die gleiche Zahl von Protonen, aber eine unterschiedliche Zahl von Neutronen im Atomkern. Die Zahl der positiv geladenen Protonen im Kern ist gleich der Ordnungszahl des Elements im periodischen System der chemischen Elemente. Die Massenzahl eines Kerns ist die Summe aus seiner Protonen- und Neutronenzahl. Beispiel: Die stabilen Sauerstoffisotope O-16, O-17 und O-18 bestehen aus jeweils acht Protonen und acht, neun bzw. zehn Neutronen.
- 4.
Die zur Abspaltung erforderliche Winkelgeschwindigkeit \(\omega \) der Erde erhält man, indem man die Schwerkraft am Äquator gleich der Fliehkraft setzt: Es gilt \(mg=m{{\omega }^{2}}{{R}_{E}}\). Hierbei ist m eine Probemasse und \(\omega =2\pi /{{T}_{E,rot}}\). Damit wird die Tageslänge \({{T}_{E,{\textit{rot}}}}=2\pi \sqrt{{{R}_{E}}/g}\). Mit R E = 6371 km und g = 9,81 m/s2 ergibt sich T E, rot = 1,4 h. Die Tageslänge in der Frühzeit der Erde schätzen wir folgendermaßen ab: Der Gesamtdrehimpuls des Erde-Mond-Systems ist sechsmal so groß wie der heutige Eigendrehimpuls der Erde. Dieser ist proportional zu. Hätte also die Erde vor der Abspaltung den gesamten Drehimpuls des Erde-Mond-Systems besessen, so hätte die Tageslänge ein Sechstel ihres heutigen Wertes, d. h. 4 h statt 24 h, betragen müssen.
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Kuphal, E. (2013). Der Mondkörper. In: Den Mond neu entdecken. Springer Spektrum, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-37724-2_3
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