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Erde und Mond

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Die Autor*innen
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André Otto
Erde und Mond
lernst du in der Oberstufe 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Erde und Mond Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Erde und Mond kannst du es wiederholen und üben.
  • Fasse dein Wissen über die Zuordnung von Erde und Erdmond in unserem Sonnensystem zusammen.

    Tipps

    Worum kreist ein Planet in unserem Sonnensystem, worum ein Mond?

    Welche Himmelskörper kann man in der oberen Abbildung erkennen, welche nicht?

    Lösung

    In unserem Sonnensystem umkreisen insgesamt acht Planeten die Sonne. Die inneren, kleineren Gesteinsplaneten sind Merkur, Venus, Erde und Mars. Die äußeren, größeren Gasplaneten sind Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

    Diese Planeten werden teilweise von Monden, auch Trabanten genannt, begleitet. Die Erde wird vom Erdmond umkreist, der Planet Mars von den Monden Phobos und Deimos. Insgesamt gibt es über einhundert Monde in unserem Sonnensystem. Ganymed ist einer von den über sechzig Monden, die den Jupiter umkreisen!

    Alle Planeten unseres Sonnensystems und ein Teil der Monde sind sphärisch, das heißt, sie besitzen eine kugelähnliche Gestalt. Der Marsmond Phobos und andere Monde sind hingegen sehr unregelmäßig geformt und daher nicht sphärisch.

  • Gib an, wie die Erde und der Erdmond entstanden sind.

    Tipps

    Wann entstanden Erde und Mond?

    Welcher der beiden Himmelskörper entstand durch Verdichtung des Sonnennebels und welcher durch Kollision?

    Womit kollidierte der marsähnliche Himmelskörper und welcher weitere Himmelskörper entstand dabei?

    Lösung

    Die Erde entstand vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Sie bildete sich wie die anderen Planeten des Sonnensystems aus dem Sonnennebel. Ein Teil des gasförmigen Sonnennebels verdichtete sich zur Erde.

    Zum Zeitpunkt der Entstehung des Mondes, vor 4,5 Milliarden Jahren, sah die Erde noch so aus wie in der Abbildung gezeigt. In diesem Zeitfenster kollidierte ein Himmelkörper von der Größe des Planeten Mars mit der Erde. Durch die Wucht des Zusammenpralls löste sich ein Teil der Materie aus der Erde und bildete den Mond.

    Durch die Gravitationsenergie, die beim Zusammenprall des marsähnlichen Planeten mit der Erde frei wurde, bildete sich auf dem Mond ein Magmaozean. Zum Abkühlen und Erstarren benötigte der Ozean mehrere hundert Millionen Jahre.

  • Vergleiche wichtige Daten von Erde und Erdmond miteinander.

    Tipps

    Beachte die Größenverhältnisse von Erde und Mond.

    Für das Verhältnis wird der jeweilige Zahlenwert von der Erde durch den Zahlenwert für den Erdmond geteilt.

    Lösung

    Die Erde ist größer und schwerer als der Mond. Sie ist etwa viermal so groß und achtzig mal so schwer.
    Darüber hinaus besitzt die Erde die größere mittlere Dichte und auch die größere Fallbeschleunigung auf der Oberfläche. Die Dichte der Erde ist etwa 70% höher als die Monddichte und die Fallbeschleunigung etwa sechsmal höher.
    Eine Beispielrechnung für die Bestimmung des Verhältnisses zwischen Erde und Mond ist nebenstehend am Beispiel der Dichten gezeigt.

  • Korrigiere die Aussagen von Hannes in seinem Astronomietest.

    Tipps

    Welche Temperaturangaben erscheinen dir sinnvoll?

    Ist der prinzipielle Aufbau bei Erde und Mond gleich?

    Woraus besteht unsere lebensfreundliche Atmosphäre? Die Exosphäre des Mondes besteht aus Gasen, hauptsächlich Edelgasen.

    Das Innere der Erde ist metallisch und erzeugt hauptsächlich das Erdmagnetfeld. Darüber hinaus besteht die Erde aus Gestein. Mondstaub ist ein Gemisch vieler Mineralien.

    Lösung

    Auf der Erdoberfläche herrschen Temperaturen von - 88°C bis + 58°C. Auf dem Mond liegen die Temperaturen zwischen - 160°C und +130°C. Die Durchschnittstemperatur auf der Erdoberfläche beträgt + 15°C, auf dem Mond lediglich - 55°C.

    Erde und Mond bestehen beide aus einer äußeren Schicht, der Kruste. Darunter liegt der Mantel. Im Innern befindet sich der Kern. Im Innern befindet sich der Kern. Dieser ist bei der Erde flüssig und im inneren Teil fest und beim Mond nur fest. Auf einen flüssigen Teil des Erdkern kann man schließen, weil die Erde ein Magnetfeld besitzt, der Mond hingegen nicht.

    Die Atmosphäre der Erde besteht größtenteils aus Stickstoff. Außerdem enthält sie viel Sauerstoff. Darüber hinaus enthält sie Argon und Kohlenstoffdioxid. Die Exosphäre des Mondes besteht aus Helium, Neon, Wasserstoff und Argon. Die Atmosphäre der Erde weist Drücke von über 100 000 Pascal auf. Häufigstes Element der Atmosphäre ist Stickstoff mit 78%. Es folgt Sauerstoff mit 21%. Der Argonanteil beträgt 0,9%, der Kohlenstoffdioxidanteil nur 0,04%. Die Exosphäre des Mondes hingegen besitzt einen Druck im Pikometerbereich. Helium und Neon sind zu jeweils 25% in der Exosphäre vertreten, Wasserstoff zu 23% und Argon zu 20%.

    In der Erde sind Eisen, Sauerstoff, Silicium und Magnesium am häufigsten vertreten. Im Mondstaub (Regolith) befinden sich hauptsächlich Quarz und Korund. Regolith ist somit ein Mineralgemisch. Es bedeckt die Kruste des Mondes in einer mehrere Meter dicken Schicht.

  • Beschreibe die Eigenschaften der Umlaufbahnen von Erde und Erdmond.

    Tipps

    Wie lange benötigt die Erde, um die Sonne zu umkreisen, wie lange der Mond, um die Erde zu umkreisen?

    Welcher der beiden Himmelskörper bewegt sich schneller auf seiner Umlaufbahn?

    Welche Dimensionen haben die beiden Umlaufbahnen im Vergleich zueinander?

    Lösung

    Die Erde besitzt auf ihrer Umlaufbahn um die Sonne eine Umlaufdauer von einem Jahr. Sie rotiert innerhalb eines Tages einmal um ihre eigene Achse, dadurch entstehen Tag und Nacht.

    Der Mond benötigt für seinen Umlauf um die Erde einen knappen Monat, dadurch entstehen die Mondphasen. Da seine Rotationsgeschwindigkeit genauso groß ist wie die Umlaufdauer, sieht man von ihm immer dieselbe Seite. Was verbirgt sich wohl auf der Hinterseite des Mondes?

    Im Vergleich zeigt sich: Die Erde bewegt sie sich mit einer 30 Mal so hohen Orbitalgeschwindigkeit wie der Mond auf ihrer Bahn. Die große Halbachse der Erde ist außerdem etwa 400 Mal länger als die des Mondes.

  • Entscheide, welche Aussagen über die Umlaufbahnen von Erde und Erdmond gelten.

    Tipps

    Die Signalgeschwindigkeit im Vakuum beträgt rund $300~000\frac {km} {s}$.

    Lösung

    Erde und Mond bewegen sich beide nach den Kepler'schen Gesetzen. Die Erde bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, in deren einem Brennpunkt die Sonne steht (siehe Abbildung). Der Mond bewegt sich auf einer elliptischen Umlaufbahn, in deren einem Brennpunkt die Erde steht.

    Für die Erde gelten dabei folgende Daten:

    Umlaufdauer $T=365,256~d$, mittlere Orbitalgeschwindigkeit $v=29,78\frac {km} {s}$, große Halbachse $a=149,6\cdot 10^6~km$, Rotationsdauer $t_R=23~h~56~min~4~s$.

    Und für den Mond:

    Umlaufdauer $T=27,3~d$, mittlere Orbitalgeschwindigkeit $v=1,023\frac {km} {s}$, große Halbachse $a=384\cdot 10^3~km$, Rotationsdauer $t_R=27,3~d$.

    Umlaufdauer und mittlere Orbitalgeschwindigkeit sind bei der Erde größer als beim Mond. Die Rotationsdauer ist jedoch beim Mond größer.

    Die Umlaufdauer ist somit bei der Erde um den Faktor $\frac {365,256~d} {27,3~d}=13$ höher als beim Mond.

    Für die Strecke zwischen Sonne und Erde benötigt ein Signal mit Lichtgeschwindigkeit in etwa $\frac {149\cdot 10^6~km} {300~000\frac {km} {s}}=500~s$.

    Rotationsdauer und Umlaufdauer des Mondes sind identisch, deshalb sehen wird ihn immer nur von einer Seite.

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