Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs
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- Helmut Fromm
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1 J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs
2 J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs Modul 1: Modul 2: Modul 3: Modul 4: Modul 5: Modul 6: Modul 7: Modul 8: Modul 9: Sonne - Stern unter Sternen 2015 April 15, 29, Mai 13 Aufbau und Entstehung des Sonnensystems, Heliosphäre 2015 Mai 27, Juni 10, 24 Planetoide, Kometen, Kleine Körper 2015 September 23, Oktober 7, 21 Innere Planeten: Merkur und Erde 2015 November 18, Dezember 2, 16 Unsere Heimat: Erde und Mond Roter Planet Mars Zeit und Kalender Jupiter und seine Monde Saturn und die Faszination planetarer Monde Gasriesen (Uranus, Neptun) und Zwergplaneten Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
3 J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs Modul 5: Unsere Heimat: Erde und Mond 2016 Februar 17, März 9, 16 Sondervortrag: Bemannte Raumfahrt und die Erforschung des Mondes 2016 April 6 Modul 6: Roter Planet Mars Zeit und Kalender 2016 Juni 1, 8, 15, 22 Modul 7: Jupiter und seine Monde 2016 September 7, 21, Oktober 5 Modul 8: Saturn und die Faszination planetarer Monde 2016 Oktober 26, November 9, 23 Modul 9: Gasriesen (Uranus, Neptun) und Zwergplaneten 2017 Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
4 J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs Modul 10: Kuipergürtel und der Rand des Sonnensystems Modul 11: Interstellare Materie und die Entstehung von Sternen Modul 12: Aufbau und Entwicklung der Sterne und ihre Strahlung Modul 13: Weiße Zwerge Rote Riesen Schwarze Löcher Endstadien der Sternentwicklung Modul 14: Die Sonne als Stern in der Milchstraße und Sonderfälle der Sternentwicklung Modul 15: Milchstraße Modul 16: Galaxien, Galaxienhaufen und die großräumige Struktur des Kosmos Modul 17: Radiogalaxien, Quasare und supermassive Schwarze Löcher Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
5 J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs Modul 18: Modul 19: Modul 20: Modul 21: Dimensionen des Weltalls Raum-Zeit-Kontinuum, Dunkle Materie und Teilchen Modelle des Kosmos Entwicklungsphasen des Weltalls, Gesamtschau Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
6 J. Wirths Aktuelle Astronomie Einführungskurs Modul 6: Der rote Planet: Mars - Zeit und Kalender (Themen 1.11 und 1.9.3)
7 1.11 Der rote Planet: Mars
8 1.11 Mars [Mt. Palomar 1956]
9 1.11 Mars [Viking 1 Orbiter ]
10 1.11 Mars Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
11 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Bahn
12 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Bahn Laufzeit der Simulation: 3 Mio. Jahre
13 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Bahn
14 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Bahn
15 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Bahn Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Große Halbachse, Apsiden und (numerische) Exzentrizität: Q + q = 2a e = (Q q) / (Q + q) = (Q q) / 2a Q = a (1 + e) q = a (1 e)
16 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Bahn Mars-Oppositionen bezogen auf die (festgehaltene) Erde
17 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung Erde vom Mars aus gesehen (nur als Morgen- oder Abendstern )
18 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Erde und Mond vom Mars aus gesehen (Phasen nur teleskopisch sichtbar)
19 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Aspekte
20 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung
21 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Oppositionsschleife 2003
22 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Oppositionsschleife 2003 [Eugene Alvin Villar]
23 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Oppositionsschleife
24 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Oppositionen
25 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Oppositionen
26 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Beobachtung: Oppositionen
27 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Physische Daten Größenvergleich
28 1.11 Mars Allgemeines und physische Daten Physische Daten Der Marstag wird auch Sol genannt.
29 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre Die starken Druckveränderungen in der Marsatmosphäre werden durch das jahreszeitliche Ausfrieren von hauptsächlich Kohlendioxid an den Polen im Nordbzw. Südwinter ausgelöst. Dann herrscht der niedrigste Druck. Der Druck steigt in den Auftau-Phasen wieder an. Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
30 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre
31 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre
32 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre Argyre Planitia und Krater Galle [NASA Viking 1 Orbiter]
33 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre Eiswolken [NASA Pathfinder]
34 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre Wassereiswolken [NASA Mars Global Surveyor ]
35 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre
36 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre
37 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre
38 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre Tägliche Temperatur-Entwicklung der Grenzschicht im Südsommer.
39 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre Temperatur-Profil nach Sonden-Messungen
40 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre - Winde Windkarte [NASA Mariner 9]
41 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre - Winde [NASA Mariner 9]
42 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre - Winde
43 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre - Trübung Sonnenaufgang [NASA Viking 2 Lander ]
44 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphäre - Trübung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Sonnenuntergang [NASA Mars Exploration Rover Spirit am Krater Gusev]
45 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphärenvergleich Temperatur- und Druckverlauf der Planetenatmosphären im Vergleich
46 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphärenvergleich Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Temperatur- und Druckverlauf der Planetenatmosphären im Vergleich [[Robinson Catling 2013]
47 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphärenvergleich Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Temperatur- und Druckverlauf der Atmosphären von Venus, Erde und Mars im Vergleich (Achtung: die Höhenskalen sind unterschiedlich!)
48 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphärenvergleich Zusammensetzung der Atmosphären von Venus, Erde und Mars im Vergleich
49 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphärenvergleich Zusammensetzung der Atmosphären von Erde und Mars im Vergleich
50 1.11 Mars Planetares Umfeld Atmosphärenvergleich Zusammensetzung der Atmosphären von Venus, Erde und Mars im Vergleich
51 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Veränderung der Erdatmosphären durch Decarbonisierung (Sedimentierung von Karbonaten und Kohleflözen) sowie (biogene) Freisetzung von Sauerstoff
52 1.8 Erde Planetares Umfeld Gliederung der Atmosphäre
53 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung 4.6 Mrd. a - Primordiale Atmosphäre (H 2, He, CH 4, NH 3 ): entsteht durch Entgasung des Erdkörpers in der glutflüssigen Phase vor der Krustenbildung; wird spätestens durch den T-Tauri-Wind der frühen Sonne weggeblasen 3.5 Mrd. a Erste Atmosphäre (80% H 2 O, 10% CO 2, 5-7% H 2 S, N 2, H 2, CO): entsteht durch Ausgasung des Erdkörpers und Vulkanismus, während die ältesten Gesteine der Erde entstehen, Ozeanbildung durch Dauerregen von a, erste Makromoleküle, Beginn der Biogenese 3.0 Mrd. a Zweite Atmosphäre: Sauerstoffbildung durch Photodissoziation* von Wasserdampf; Sauerstoffgehalt: <10-3 PAL** Beginn der Oxidation von Oberflächenmaterialien, anaerobe Lebensformen Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 * Spaltung von Molekülen durch Strahlung ** PAL = present atmospheric level = derzeitiges Niveau: %
54 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung 4.6 Mrd. a - Primordiale Atmosphäre (H 2, He, CH 4, NH 3 ): entsteht durch Entgasung des Erdkörpers in der glutflüssigen Phase vor der Krustenbildung; wird spätestens durch den T-Tauri-Wind der frühen Sonne weggeblasen 3.5 Mrd. a Erste Atmosphäre (80% H 2 O, 10% CO 2, 5-7% H 2 S, N 2, H 2, CO): entsteht durch Ausgasung des Erdkörpers und Vulkanismus, während die ältesten Gesteine der Erde entstehen, Ozeanbildung durch Dauerregen von a, erste Makromoleküle, Beginn der Biogenese 3.0 Mrd. a Zweite Atmosphäre: Sauerstoffbildung durch Photodissoziation* von Wasserdampf; Sauerstoffgehalt: <10-3 PAL Beginn der Oxidation von Oberflächenmaterialien, anaerobe Lebensformen 2.5 Mrd. a - Sauerstoffbildung durch Photosynthese, Blaualgen Sauerstoffgehalt: ~10-3 PAL, älteste Riffe, gebänderte Eisenerz-Sedimente 2.0 Mrd. a Dritte Atmosphäre: Übergang von einer reduzierenden in eine oxidierende Atmosphäre, starke Oxydation von Oberflächenmaterial in der Hydrosphäre niedere Grünpflanzen Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
55 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung 2.0 Mrd. a Dritte Atmosphäre: Übergang von einer reduzierenden in eine oxidierende Atmosphäre, starke Oxydation von Oberflächenmaterial in der Hydrosphäre niedere Grünpflanzen 1.5 Mrd. a erste aerobe Lebensformen 1.0 Mrd. a Kalksteinbildung, Dolomit, Kalziumsulfatsedimente Sauerstoffgehalt: >10-3 PAL 0.8 Mrd. a - Sauerstoffgehalt: ~10-2 PAL Gebirgsbildung, mehrzellige Lebewesen, Ausbildung der Atmung 0.75 Mrd. a Beginn der Ausbildung der Ozonschicht durch O 3 -Bildung 0.4 Mrd. a - Sauerstoffgehalt: ~10-1 PAL verstärkte biologische Entwicklung in den Ozeanen, erste Landlebewesen UV-Strahlung <290 nm wird durch O 2 -und O 3 -Gehalt der Atmosphäre abgeschirmt Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
56 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärische Massenbilanz Luft: ~ kg Ozeane (H 2 O): kg (96.5% des H 2 O) Gletscher (H 2 O): kg Biomasse (CO 2 ): kg kg Biomasse (H 2 O): kg kg gebundenes CO 2 (nicht in Gestein): kg gebundenes CO 2 (in Gestein): kg Gesamtbilanz (ohne Gestein): kg 291 bar Gesamtbilanz (mit Gestein): kg 346 bar Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Das bedeutet, dass die erste Atmosphäre der Erde eine Dichte hatte, die mehr als dreifach höher war als die heutige Atmosphäre der Venus. [verschiedene Quellen]
57 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärische Massenbilanz Erde: ~ kg (1 bar) Gesamtbilanz: kg 346 bar Zum Vergleich: Venus-Atmosphäre heute: kg 92 bar Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
58 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung Höhenprofil der Dichte der atmosphärischen Gase
59 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung Höhenprofil der Anteile der atmosphärischen Gase
60 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Ozonanteil und UV-Durchlässigkeit der Atmosphäre DU = Dobson-Unit = Menge von Ozon über Fläche = mmol/m 2
61 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Temperaturentwicklung in Erdgeschichte und zukunft [aus C.-D. Schönwiese, Klima im Wandel, Stuttgart 1992]
62 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Lufttemperaturentwicklung seit 1 Mrd. a [aus C.-D. Schönwiese, Klimatologie, Stuttgart 1994]
63 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung und Erdzeitalter
64 1.8 Erde Planetares Umfeld Atmosphärenentwicklung und Erdzeitalter
65 1.8.2 Planetares Umfeld Klimaentwicklung 1.8 Erde Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Boden- und Oberflächentemperaturen in der Sub-Antarktis (50 S, 180 O) aus Isotopenanalysen [nach Kennett 1977]
66 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Klima der letzten halben Million Jahre [nach Hays et al. 1976]
67 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Klima der letzten und kommenden Jahre (Prognose) nach dem Sauerstoff-Isotopen-Verhältnis niedriger bedeutet kälter [aus H.H. Lamb, Klima und Klimageschichte, Reinbek 1989 (Original: 1982)]
68 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Schwankungen im Verhältnis der Sauerstoff-Isotope in der Eisschicht im äußersten Nordwesten Grönlands (77 N, 56 W) während der letzten 125'000 Jahre niedriger bedeutet kälter [aus H.H. Lamb, Klima und Klimageschichte, Reinbek 1989 (Original: 1982)]
69 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Temperaturrekonstruktion und -simulationen der letzten Jahre und kommenden Jahre [aus C.-D. Schönwiese, Klimatologie, Stuttgart (994]
70 1.8.2 Planetares Umfeld Klimaentwicklung 1.8 Erde Temperatur, Methan- und Kohlendioxid- Variationen der Atmosphäre während der letzten rund 160'000 Jahre (Eem-Warmzeit, Würm-Kaltzeit, Neo-Warmzeit) nach Eisbohrkern-Rekonstruktionen [aus C.-D. Schönwiese, Klima im Wandel, Stuttgart 1992] Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
71 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Winterbedingungen in Osteuropa [nach Lamb 1969]
72 1.8.2 Planetares Umfeld Klimaentwicklung 1.8 Erde Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Temperaturentwicklung der letzten Hundert Jahre in verschiedenen Breiten [Hansen et al. 1981]
73 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Anstieg des Kohlenstoffdioxid-Anteils von 1700 bis 2000 [nach Neftel et al., Nature 315, (1982) - Eisbohrkerne und Keeling Mauna Loa-Messungen]
74 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Messungen des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Atmosphäre (sogenannte Keeling-Kurve)
75 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Messungen des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Atmosphäre (sogenannte Keeling-Kurve)
76 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Messungen des Kohlenstoffdioxid-Anteils der Atmosphäre (sogenannte Keeling-Kurve)
77 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung [nach Broecker 1975 und Mitchell 1977]
78 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Anstieg der Globaltemperatur seit 1880
79 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Anstieg der Globaltemperatur in Abhängigkeit vom Kohlenstoffdioxid-Anteil
80 1.8 Erde Planetares Umfeld Klimaentwicklung
81 1.11 Mars Planetares Umfeld Magnetosphäre
82 1.11 Mars Planetares Umfeld Magnetosphäre Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Da das Magnetfeld des Mars sehr schwach ist, ist die Magnetosphäre sehr niedrig, reicht in die Atmosphäre und lässt Sonnenwindteilchen tief eindringen.
83 1.11 Mars Planetares Umfeld Magnetosphäre Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Da das Magnetfeld des Mars sehr schwach ist, ist die Magnetosphäre sehr niedrig, reicht in die Atmosphäre und lässt Sonnenwindteilchen tief eindringen.
84 1.11 Mars Planetares Umfeld Magnetosphäre und Ionosphäre Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Durch das Eindringen von Sonnenwindteilchen wurde im Laufe der Entwicklung die Atmosphäre ionisiert und fortgetragen.
85 1.11 Mars Planetares Umfeld Oberflächen-Magnetfeld Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Früher war das Magnetfeld des Mars viel stärker, was sich an der verbliebenen Magnetisierung des Hochlandes ablesen lässt. Dadurch wurde auch die Atmosphäre abgeschirmt. [NASA Mars Global Surveyor 1999]
86 1.11 Mars Planetares Umfeld Oberflächen-Magnetfeld Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Früher war das Magnetfeld des Mars viel stärker, was sich an der verbliebenen Magnetisierung des Hochlandes ablesen lässt. Dadurch wurde auch die Atmosphäre abgeschirmt. [NASA Mars Global Surveyor 1999]
87 1.11 Mars Entwicklungsgeschichte Verkraterungs-Chronologie und Vulkanismus
88 Entwicklungsgeschichte 1.11 Mars Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016 Einfluss der Instabilität der Äquator- Neigung des Mars und der Exzentrizität der Marsbahn auf die Entwicklung der Atmosphäre und der Polkappen
89 1.11 Mars Entwicklungsgeschichte
90 1.11 Mars Entwicklungsgeschichte
91 1.11 Mars Entwicklungsgeschichte
92 1.11 Mars Atmosphärische Massenbilanz Gashülle: ~ kg (6.36 mbar) gebundenes CO 2 (in Gestein): kg* Verlust durch Sonnenwind: /s, hauptsächlich O kg/a** Gesamtverlust in a: kg ( 1/4)** mbar (CO 2 )*** wenige cm H 2 O*** Abgeschätzte Uratmosphäre: 11 mbar Erfordernisse für warm-feuchten Mars: 1 5 bar (CO 2 )*** kg mehrere Hundert m H 2 O*** kg ( m) Gesamtbilanz: kg bar Erhebliche Diskrepanz zwischen Erfordernis und Beobachtung! * Christopher S. Edwards und Bethany L. Ehlmann (NASA / JPL-Caltech) 2015 ** Jakosky et al. [Science 350 (2015)] - Daten von MAVEN *** Barabash et al. [Science 315, 501 (2007)] - Daten von MAVEN Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2016
93 Innerer Aufbau 1.11 Mars
94 Innerer Aufbau 1.11 Mars
Aktuelle Astronomie Einführungskurs von Dr. Jürgen Wirth 2015
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