Exzentrizität

Planeten umrunden ihre Sonne nicht auf perfekten Kreisen, sondern auf Ellipsen. Wie stark eine solche Bahn von der idealen Kreisform abweicht, beschreibt die Exzentrizität. Der Wert null steht für einen exakten Kreis, Werte zwischen null und eins für zunehmend gestreckte Ellipsen. Bei genau eins wird aus der Ellipse eine Parabel, das Objekt ist dann nicht mehr gebunden und entweicht. Berechnet wird die Exzentrizität aus dem Verhältnis des Abstands der beiden Brennpunkte zur Länge der großen Bahnachse.

In unserem Sonnensystem sind die meisten Planetenbahnen nahezu kreisförmig. Die Erde hat eine Exzentrizität von nur etwa 0,017, Venus mit rund 0,007 eine noch rundere Bahn. Deutlich exzentrischer ist der Merkur, und unter den Zwergplaneten sticht Pluto mit einer stark gestreckten Bahn hervor. Kometen schließlich erreichen Exzentrizitäten sehr nahe an eins, weshalb sie aus großer Ferne kommen, dicht an der Sonne vorbeirasen und wieder in die Tiefe des Raums verschwinden. Die Exzentrizität bestimmt also unmittelbar, wie stark sich der Abstand eines Objekts zur Sonne im Laufe eines Umlaufs ändert.

Gerade dieser wechselnde Abstand macht die Exzentrizität für die Bewohnbarkeit so wichtig. Ein Planet auf einer stark exzentrischen Bahn erlebt extreme Schwankungen in der Strahlung, die er von seiner Sonne empfängt. Mal glüht er in Sonnennähe, mal friert er in der Ferne. Solche Klimaschwankungen können eine Welt, die im Mittel in der habitablen Zone liegt, dennoch lebensfeindlich machen. Astrobiologen untersuchen deshalb genau, wie viel Exzentrizität ein Exoplanet vertragen kann, ohne dass flüssiges Wasser dauerhaft unmöglich wird. Bei der Erde sorgt schon die geringe Exzentrizität dafür, dass die Jahreszeiten leicht unterschiedlich lang ausfallen.

Für die Science-Fiction ist die exzentrische Bahn ein dankbares Motiv. Brian Aldiss baute seine 'Helliconia'-Trilogie um eine Welt, die ein Doppelsternsystem auf einer extrem langgestreckten Bahn umkreist, was über Jahrhunderte hinweg gewaltige Klimazyklen mit langen Sommern und brutalen Wintern erzeugt. Ganze Zivilisationen steigen auf und vergehen im Rhythmus dieser Bahn. Auch Isaac Asimovs 'Einbruch der Nacht' lebt von einem komplexen Mehrsternsystem mit ungewöhnlichen Bahnverhältnissen.

Die Exzentrizität ist damit weit mehr als eine geometrische Spielerei. Sie entscheidet darüber, ob eine Welt stabile Bedingungen genießt oder zwischen Glut und Eis pendelt. Für Astronomen ist sie ein Standardparameter jeder Bahnbeschreibung, für Autoren ein Werkzeug, um ganze Klimadramen über planetare Zeiträume zu erzählen.