„Das Leben benötigt ein relativ stabiles Klima“

Prof. Dr. Oliver Schwarz verdeutlichte den Kinderuni-Kindern anhand von Bällen die Größenverhältnisse der Planeten Erde, Venus und Mars und deren Abstand zur Sonne. Foto: C. Schmale

Prof. Dr. Oliver Schwarz (Didaktik der Physik, Astronomie) zu Gast in der Kinderuni: Fünf Faktoren machen die Erde so besonders

Nachgefragt: Können wir auf anderen Planeten leben? Der Titel des Physik-Didaktikers und Astronomen Prof. Dr. Oliver Schwarz und seines Mitarbeiters Niklas Becher nahm die Antwort (fast) vorweg: „Unsere Erde – der Planet des Lebens“.

Was macht die Erde so besonders? Zu nennen sind fünf wichtige Faktoren:

• die passende Planetengröße (nicht zu klein)

• der richtige Abstand zur Sonne

• der natürliche Treibhauseffekt

• das gleichzeitige Vorhandensein von flüssigem, gasförmigem und gefrorenem Wasser

• die Erde dreht sich (und wird auf allen Seiten von der Sonne beschienen)

Warum gibt es auf unseren Nachbarplaneten Venus und Mars kein Leben? Prof. Schwarz veranschaulichte Größenverhältnisse und Abstand der Planeten zur Sonne mithilfe von unterschiedlich großen und farbigen Bällen. Schwarz: „Die Sonne ist so riesig, dass wir sie in diesem Modell nicht proportional darstellen können.“ Der große gelbe Sitzball wurde an einer Außenseite des Schadeberg-Hörsaals platziert. Zehn Schritte entfernt findet Venus ihren Platz. Nochmals fünf Schritte weiter wird die Erde in Form eines Erdkugel-Balls in den Händen eines Kinderuni-Kindes gehalten. Nochmals sechs Schritte entfernt – am anderen Hörsaalende – ist der Standort des rostfarbenen Mars.

Erde und Venus sind ungefähr gleich groß. Der Mars ist erheblich kleiner: „Er ist gerade noch groß genug, um eine Atmosphäre zu halten.“ Die Venus ist der Sonne besonders nah. Das bedeutet: Dort ist es heiß. Raumsonden schickten bislang nur wenige Fotos von der Oberfläche, bevor die Erkundungs-Gerätschaften verbrannten. Der Druck am Boden der Venus ist 90fach so hoch wie auf der Erde und ähnelt dem Druck auf dem Boden der Meere. Wasser, so Schwarz, ist eventuell verdampft.

Der Mars ist halb so groß wie die Erde. Die Flussbette sind ausgetrocknet; an den Rändern der Krater gibt es gefrorenes Wassereis. Der Mars ist weit von der Sonne entfernt. Mit minus 63 Grad C ist es deshalb kalt. Die Atmosphäre besteht fast nur aus Kohlendioxid. Der Druck ist 1000mal geringer als auf der Erde. Schwarz: „Das Wasser ist im Boden gefroren.“

Was ist nun die optimale Entfernung zur Sonne? Lampenlicht und Kinderuni-Kind demonstrierten im Experiment: Ist die Sonne zu weit weg, können wir die Wärme nicht spüren. Ist die Sonne zu nah, bekommen wir Menschen Sonnenbrand. Schwarz: „Die Sonne schickt viel Wärme auf die Erde. Dabei ähnelt die Sonnenenergie pro Quadratmeter auf der Erde der Wärmeabgabe einer Heizplatte. Wer setzt sich schon auf eine solche Platte?“

Dabei wäre es ohne den natürlichen Treibhauseffet auf der Erde mit deutlich unter 0 Grad C aber eher noch viel zu kalt. Zum Glück schickt die Erdatmosphäre die vom Boden zurückgestrahlte Sonnenwärme teilweise wieder zur Erde zurück. So kann sich die Erde auf durchschnittlich 15 Grad C erwärmen. Nimmt dieser Rückfluss jedoch überhand, wird es auf der Erde sehr warm (menschengemachter Treibhauseffekt). Das ähnelt einem Treibhaus. Die Sonne bringt die Wärme, die Erde gibt die Wärme zurück. Diese wird durch das Glasdach zumindest zum Teil wieder ins Treibhaus zurückgewiesen. Im Hausinneren wird es sehr warm.

Schwarz: „Das Leben benötigt ein relativ stabiles Klima.“ Dass die Erde dieses bietet, liegt daran, dass es auf unserem Planeten flüssiges, gasförmiges und gefrorenes Wasser gibt. Der Versuch macht deutlich: Ein mit Wasser gefülltes Behältnis erwärmt sich im Vergleich zu einem mit Wasser und Eiswürfeln gefüllten Behältnis wesentlich schneller. Schwarz: „Das Eis bremst die Erwärmung ab.“ Sein Fazit: „Wir sollten sehr darauf achten, dass auf der Erde genügend gefrorenes Wasser bleibt.“ Polkappen und Gletscher dürften im Sinne eines konstanten Klimas keinesfalls schmelzen.