Mond

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Einleitung

Mond, Name des natürlichen Satelliten der Erde, aber auch allgemeine Bezeichnung für die Trabanten anderer Planeten. Außer der Erde besitzen folgende Planeten im Sonnensystem Monde: Mars hat zwei, Jupiter 48 (plus 14 noch nicht anerkannte), Saturn 31 (plus drei noch nicht anerkannte), Uranus 21 (plus fünf noch nicht anerkannte), Neptun acht Monde (plus fünf noch nicht anerkannte). Der lange Zeit als neunter Planet des Sonnensystems geltende Zwergplanet Pluto hat drei Monde.

Der Mond der Erde hat annähernd die Gestalt einer Kugel und einen Durchmesser von knapp 3 480 Kilometern, was fast einem Viertel des Erddurchmessers entspricht. Seine Masse liegt bei 7,34 × 10²² Kilogramm (1,2 Prozent der Erdmasse), seine mittlere Dichte bei 3,34 Gramm pro Kubikzentimeter (etwa 60 Prozent der mittleren Erddichte). Die Schwerebeschleunigung auf der Mondoberfläche ist sechsmal kleiner als auf der Erdoberfläche. Durch seine Gravitationskräfte übt der Mond (zusammen mit der Sonne) Einfluss auf die Gezeiten aus. Der Mond hat keine Atmosphäre; daher gibt es auf ihm auch kein Wettergeschehen, das auf das Gestein einwirken könnte. Die Temperaturen auf der Mondoberfläche schwanken extrem: Sie betragen maximal 127 °C bei voller Sonneneinstrahlung und minimal -173 °C auf der Nachtseite kurz vor Sonnenaufgang.

Der Mond umrundet die Erde auf einer elliptischen Umlaufbahn in einem mittleren Abstand von 384 403 Kilometern mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 3 700 Kilometern pro Stunde. Er legt seine Umlaufbahn einmal in 27 Tagen, 7 Stunden, 43 Minuten und 11,5 Sekunden zurück; diese Umlaufzeit bezieht sich auf seine Bewegung relativ zu den Fixsternen und wird auch siderischer Monat genannt. Der Mond dreht sich außerdem um seine eigene Achse, wobei die Rotationsdauer gleich der Umlaufzeit um die Erde ist. Daher kehrt er der Erde immer die gleiche Seite zu.

Der Mond ist zwischen 4,45 und 4,50 Milliarden Jahre alt. Diese Datierung stützt sich auf Halbwertszeitexperimente mit Mondgestein. Ähnlich wie bei der Kohlenstoff-14-Analyse (siehe Verfahren zur Altersbestimmung) wurde das Alter anhand des Wolfram-184-Gehalts in den Proben ermittelt; dieses Isotop hat eine Halbwertszeit von 300 Billiarden Jahren (3×10¹⁷ Jahre). Die Wissenschaft, die sich mit Mondgestein und dem Inneren des Mondes befasst, nennt man Selenologie (von griechisch selene: Mond).

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Der Mond von der Erde aus gesehen

Obwohl der Mond sehr hell am Nachthimmel erscheint, reflektiert er nur rund 7 Prozent des auftreffenden Sonnenlichtes. Damit ist sein Reflexionsvermögen (siehe Albedo) so gering wie das von Kohlenstaub. Während eines Umlaufs um die Erde ändert er seine Position relativ zu Erde und Sonne. Dadurch wechselt der von der Sonne beleuchtete Teil des Mondes periodisch. Die unterschiedlichen Stellungen des Mondes zu Erde und Sonne werden Mondphasen genannt, den vollständigen Ablauf aller Mondphasen bezeichnet man als Lunation (von lateinisch luna: Mond). Bei Neumond liegt die erdabgewandte Seite im Sonnenlicht, während sich die sichtbare, der Erde zugewandte Seite im Schatten befindet. Eine Woche später steht der (zunehmende) Mond im „ersten Viertel”, d. h., die Hälfte der sichtbaren Seite ist sonnenbeschienen, so dass man einen hellen Halbkreis sieht (Halbmond). Nach einer weiteren Woche zeigt sich ein Vollmond, d. h. der Mond steht der Sonne genau gegenüber, und die gesamte sichtbare Hälfte wird von der Sonne beleuchtet. Wiederum eine Woche später steht der (abnehmende) Mond im „letzten Viertel”, und es ist wieder eine Hälfte der sichtbaren Seite sonnenbeschienen (Halbmond, jedoch die andere Hälfte als im „ersten Viertel”). Nach 29 Tagen, 12 Stunden, 44 Minuten und 2,8 Sekunden (synodischer Monat) ist der Zyklus abgeschlossen und beginnt erneut mit dem Neumond.

Bei Vollmond kann nicht nur die Hälfte, also 50 Prozent, der Mondoberfläche von der Erde aus gesehen werden, sondern 59 Prozent. Der Grund hierfür ist die schwankende Bewegung des Mondes, die Libration. Zu Mondfinsternissen kommt es, wenn die Mondoberfläche bei Vollmond vom Erdschatten getroffen wird.

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Mondoberfläche

Bereits mit bloßem Auge kann man von der Erde aus helle und dunkle Strukturen sowie einige Krater auf der Mondoberfläche erkennen. Mit dem Teleskop betrachtet, erweisen sich die hellen Strukturen vor allem als Gebirge, die dunklen meistens als weite Ebenen. Für die Oberflächenstrukturen wurden Bezeichnungen aus der Geographie übernommen, üblicherweise auf Lateinisch wie etwa Mare (Plural Maria) für Meer oder Mons für Berg und Montes (Plural von Mons) für Gebirge. Mit Ausnahme der Krater tragen die einzelnen Strukturen zweiteilige Namen, bestehend aus dem Gattungsnamen (z. B. Mare) und dem Eigennamen, wie etwa Mare Serenitatis („Meer der Heiterkeit”) oder Montes Alpes. Die Krater tragen nur Eigennamen, meistens die Namen oder Vornamen berühmter Forscher in englischer Schreibweise wie Copernicus, Kepler oder Tycho. Weitere Strukturen auf der Mondoberfläche sind u. a. Rimae (Rillen), Rupes (Verwerfungen) und Valles (Täler) sowie Dome (kreisrunde Vulkankegel).

Die Mondoberfläche ist Einschlägen von Körpern (z. B. Asteroiden, Meteoroiden) aus dem Raum und Teilchen des Sonnenwindes ausgesetzt, die im Lauf der Zeit für eine allmähliche Erosion des Mondbodens sorgten. Vor allem während seiner Anfangsphase (vor rund vier Milliarden Jahren) wurde der Mond so heftig mit größeren Brocken bombardiert, dass seine Oberfläche durch die dabei entstandene Hitze an manchen Stellen schmolz. Heute wird die Oberfläche von einer mehrere Meter dicken Schicht aus Trümmerschutt bedeckt, der sich vor allem in den Maria und Kratern anhäuft. Dieses Material wird Regolith genannt und besteht überwiegend aus weniger als zwei Millimeter großen Teilchen (Mondstaub), die mit Gesteinsglas und Gesteinsbruchstücken (Brekzien) vermischt sind, wobei auch größere Gesteinsbrocken eingebettet sein können. Neben dem Regolith kennt man zwei Grundtypen von Mondgestein: die vor allem in den Maria anzutreffenden Basalte, die im Vergleich zu irdischen Basalten einen deutlich höheren Titananteil aufweisen, und die feldspathaltigen Gesteine der Hochländer (Terrae), die im Vergleich zu irdischen Feldspäten einen hohen Anteil an leichten Metallen wie Aluminium und Calcium besitzen.

Neben den Hauptmineralen, die man auch in irdischen Gesteinen findet, wurden auf dem Mond Gesteine und Isotope entdeckt, die nicht auf der Erde vorkommen. Zu ihnen zählen z. B. das Armalcolit (Fe,Mg)Ti₂O₅, das nach der Besatzung von Apollo-11 (Armstrong, Aldrin, Collins) benannt wurde, und das Isotop Neptunium 237. Einige Mondgesteine sind schwach magnetisch und lassen den Schluss zu, dass der Mond zumindest bei der Bildung der Gesteine vor rund vier Milliarden Jahren ein Magnetfeld besaß, das aber im Lauf der Zeit fast vollständig verschwand.

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Das Mondinnere

Jahrelange seismische Untersuchungen lieferten Hinweise, dass der Mond wie die Erde schalenartig aufgebaut ist. Die äußerste Schale ist die Mondkruste, die auf der erdzugewandten Seite etwa 60 Kilometer und auf der erdabgewandten Seite etwa 120 Kilometern dick ist. Der Kruste folgt der vorwiegend aus Basalt bestehende Mantel. Er reicht in eine Tiefe von 800 bis 1 100 Kilometern. In einer Tiefe von etwa 1 000 Kilometern befindet sich eine Diskontinuität zwischen festem und zähflüssigem Material, die als Ursprungsort für Mondbeben gilt. Die Bebenhäufigkeit schwankt periodisch und ist dann am größten, wenn der Mond den erdnächsten (Perigäum) und den erdfernsten (Apogäum) Punkt auf seiner Erdumlaufbahn erreicht. Daher vermutet man, dass die Mondbeben durch die Gravitation der Erde ausgelöst werden. Die Temperaturen im Mondinneren werden auf etwa 1 200 bis 1 600 °C geschätzt, d. h., einige Bereiche nahe dem Mondmittelpunkt können flüssig sein. Vermutlich verfügt der Mond über einen Kern.