UNTERSCHEIDUNG ASTRONOMIE - ASTROLOGIE

Transkript

1 ASTRONOMIE

2 UNTERSCHEIDUNG ASTRONOMIE - ASTROLOGIE

3 ASTRONOMIE ASTROLOGIE ASTRONOMIE Sternenkunde ASTROLOGIE Sternendeutung

4 EKLIPTIK - 1 Ekliptik ist ein astronomischer Begriff. Diese Ekliptik zeigt uns also die Schnittlinie der Ebene Erde-Sonne mit der Himmelskugel. Sie ist gleichzeitig ungefähr die Ebene des ganzen Sonnensystems. Alle Planeten und auch der Mond weichen nicht sehr weit von der Ekliptik ab (maximal 6 ).

5 Ekliptik - 2 Wann beginnen Frühling, Sommer, Herbst u. Winter? Wie erklären sich die Jahreszeiten? Was versteht man unter den Wendekreisen?

6 TIERKREIS Tierkreis ist ein astrologischer Begriff. 12 gleich große Abschnitte von je 30 Grad entlang der Ekliptik Diese beginnen mit dem Sternzeichen Widder am sog. Frühlingspunkt, jenem Punkt auf der Ekliptik, an dem die Sonne zu Frühlingsbeginn (21.3.) steht.

7 STERNZEICHEN-STERNBILDER Die Festlegung der Tierkreissternzeichen geht ca zwei Jahrtausende zurück. Inzwischen haben sich allerdings die Sterne (aufgrund einer für uns langsamen Bewegung der Erdachse) verschoben, wodurch z.b. im Sternzeichen Widder nun andere Sterne stehen in der Antike (Sterne, die zum Sternbild Fische zählen) Bereits damals bemerkte man die langsame Verschiebung und entschloss sich, das System der Sternzeichen an den Lauf der Sonne zu binden und nicht an die Sterne. Deshalb beginnt nach unserem Kalender der Frühling im März (Sternzeichen Widder).

8 STERNBILDER Zusammenfassung von Fixsternen

9 FIXSTERNE PLANETEN FIXSTERNE selbstleuchtende Objekte PLANETEN beleuchtete Objekte

10 Polarstern 1 2 zwei Möglichkeiten zur Bestimmung 1. Möglichkeit: Achsenverlängerung 2. Möglichkeit: am Ende des kleinen Bären

11 Polarstern - 3 über die geographische Breite 3. Möglichkeit: geografische Breite

12 Zirkumpolarsterne Wo ist der Polarstern?

13 Maßeinheiten Lichtjahr: Weg, den das Licht in einem Jahr zurücklegt Parsec:Eine gebräuchliche astronomische Entfernungseinheit. Sie entspricht der Entfernung, aus welcher die mittlere Entfernung Erde-Sonne unter einem Winkel von einer Bogensekunde erscheint. Ein Parsec beträgt km oder 3,26 Lichtjahre. (1 = 1/3600 ) Astronomische Einheit: große Halbachse der Erdbahn 149 Mill. Km Abk.: AE

14 Gesetze des Universums Das Gravitationsgesetz F 12 = G m M /r 2 F 12 : Kraft zwischen den Massen M und m G: Gravitationskonstante G=6,67 *10-11 m 3 / kg s 2 m,m: Massen r: Entfernung der Massen Die drei Gesetze nach Johannes Kepler 1. Gesetz 2. Gesetz 3. Gesetz Das Gesetz nach Hubble v = H*r v: Geschwindigkeit der Galaxie relativ zur Erde H: Hubble-Konstante H=75 (25) km s -1 Mpc -1 r: Entfernung von der Erde

15 1. Keplersches Gesetz Die Planeten bewegen sich auf Ellipsen in deren Brennpunkt die Sonne steht.

16 2. Keplersches Gesetz Der Fahrstrahl von der Sonne zum Planeten überstreicht in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Der Flächensatz ist äquivalent mit der Erhaltung des Drehimpulses.

17 3. Keplersches Gesetz Das Verhältnis aus den 3. Potenzen der großen Halbachsen und den Quadraten der Umlaufzeiten ist für alle Planeten konstant. a 13 :a 2 3 = T 12 :T 2 2 a 1,a 2 : große Halbsachsen T 1,T 2 : Umlaufszeiten

18 Sternentstehung Auch heute Mrd Jahre nach Entstehung des Universums bilden sich stets neue Sterne. Welche Entwicklungsstadien durchläuft er?

19 Alter des Universums Alter des Universums: 13,8 Mrd. Jahre Alter der Sonne, Erde: 4,5 Mrd. Jahre?

20 Ursprung des Universums Urknall (big bang)

21 Gründe für den Urknall 1. Argument: Rotverschiebung Die Spektren der fernen Leuchtquellen sind immer rotverschoben, weil die sich ausdehnende, kosmische Raumzeit die Lichtwellen auseinander zieht. Edwin Hubble erklärt die Rotverschiebung mit Dopplereffekt: v r => v = H*r H: Hubblekonstante (74 km s -1 Mpc) v: Geschwindigkeit r: Entfernung Wenn die Raumzeit expandiert, dann muss sie in der Vergangenheit kleiner gewesen sein.

22 Gründe für den Urknall 2. Argument: Häufigkeit leichter chemischer Elemente Es gab nur ein heißes Urplasma aus Teilchen. Nach drei Minuten Abkühlung durch Ausdehnung entstanden erste chemische Elemente durch "Verschmelzung" von Atomkernen (T 10 9 K). Fusion durch Abkühlung gestoppt, daher sind nur H, He, Li vorhanden. Diese Vorstellung: Alpher-Bethe-Gamow-Modell Das Universum muss klein und heiß gewesen sein.

23 Gründe für den Urknall 3. Argument: kosmische Hintergrundstrahlung Ein Objekt beliebiger Temperatur gibt elektromagnetische Wärmestrahlung ab 1965 von Arno Penzias und Robert Wilson - per Radioantenne durch einen Zufall entdeckt Plancksches Strahlungsgesetz: Zusammenhang zwischen Strahlungsenergie und Temperatur Temperatur des Universums: -270 C

24 Sternentstehung Was ist so ein Stern überhaupt? Eine Kugel aus sehr heißem Gas/Staub (z.b. H) Von Schwerkraft zusammengehalten Wärme und Strahlung werden im Inneren durch Fusion erzeugt: H -> He Gleichgewichtszustand: Schwerkraft Strahlungsdruck

25 Sternentstehung Woher kommt der Staub? Urknalltheorie: keine höheren Elemente als Helium An ihrem Lebensende fallen Sterne in sich zusammen -> schwere Elemente werden dabei erzeugt Bedenke: Eisen, das im Hämoglobin unseres Blutes den Sauerstoff zu den Zellen transportiert, ist im Inneren eines großen Sterns entstanden

26 Sternentstehung Ab einem Gewicht von etwa 10% der Sonnenmasse (2*10 30 kg) zündet im Inneren des Sterns erstmals eine Kernreaktion vgl.: Erdmasse 6*10 24 kg Temperatur: 15 Mill. Kelvin

27 Sternentstehung Kernfusion: H -> He +Energie

28 Sternentstehung Kernfusion: H -> He Massendefekt m Deuterium + m Tritium > m Helium m Deuterium + m Tritium = m Helium + E Ausgangsmasse wird in Energie umgewandelt: E=mc 2

29 Sternentstehung Bei der Fusion entstehenden Sonnenwinde blasen die Umgebung des Sterns langsam von der Wolke frei, aus der der Stern entstand. Er wird erstmals auch im sichtbaren Licht sichtbar.

30 Sternentstehung Ist das Innere in Folge des Verdichtens genügend heiß, so dauert die Fusion an: Energiequelle für eventuell Milliarden von Jahren. Das Verdichten hört auf und der Stern tritt in einen Gleichgewichtszustand ein. Der Stern ist jetzt fertig.

31 Klassifizierung von Sternen: Hertzsprung-Russell-Diagramm

32 Hertzsprung-Russell-Diagramm

33 Hauptreihe

34 Überriesen

35 Rote Riesen

36 Weisse Zwerge

37 Endstadien von Sternen Kernfusion: 2 Mill. 20 Mrd. Jahre stabil (abh. von Masse) Große Masse: schnelleres Verschwinden aus der Hauptreihe Sonne: 5,5 Mrd. Jahre Brennstoff (H) aufgebraucht -> Gravitation überwiegt -> Stern kollabiert Übergangsstadien: Roter Riese Supernova

38 Rote Riesen Überwiegende Gravitation -> T>100 Mill. Kelvin -> schwerere Elemente werden gebildet (bis Fe) schwerere Elemente verschlingen bei der Bildung mehr Energie als sie abgeben Stern bläht sich auf -> Leuchtkraft erhöht sich -> Rote Riese Ausdehnung -> Abkühlung -> Abnahme des Stahlungsdrucks -> Kontraktion durch Gravitation -> Aufheizen -> Pulsationen -> PULSARE H und He werden dabei dauernd abgestoßen

39 Endstadien von Sternen 3 mögliche Endstadien 1 Sternenmasse kleiner als 1,4 Sonnenmassen Weisse Zwerge 2 Sternenmasse unter 3,2 Sonnenmassen Neutronenstern 3 Sternenmasse über 3,2 Sonnenmassen Schwarzes Loch Durchmesser: 10 7 m Durchmesser: 10 4 m Durchmesser: 10 4 m

40 Endstadien von Sternen 1,4 Sonnenmassen Chandrasekhargrenze

41 Endstadien von Sternen Neutronenstern 1,4 m < Masse < 3,2 m Keine Atome mehr: Elektronen in Protonen hineingeschoben Reines Neutronengas Nach Supernovaausbruch Mit mehrere hundert Meter dicken Fe-Schicht umgeben ( 1 Mill. Mal härter als härtester Stahl) Anfangs 100 Mill. Kelvin -> sinkt auf 10 Mill. Kelvin ab Leuchtkraft geringer als weißer Zwerg

42 Endstadien von Sternen Schwarzes Loch Nach Supernovaausbruch Masse > 3,2 m brechen unter dem Gravitationsdruck zusammen die Fluchtgeschwindigkeit steigt mit sinkender Ausdehnung ab einem Abstand RS (Schwarzschildradius) kann dann nicht einmal mehr das Licht entweichen (Sonne: 2,5 km) (Begründung: Raumkrümmung) Ereignishorizont: innerhalb stattfindende Ereignisse können nicht nach außen dringen

43 Schwarzes Loch Raumkrümmung: Licht beschreibt gekrümmte Bahnen

44 Supernova o Fusion von Elementen, die schwerer als Fe sind o Nur in Supernovae entstehen schwerere Elemente als Fe o Vorboten: Neutrinos

45 Spät- und Endstadien

46 Licht: Informationsquelle für Astronomen

47 Licht: elektromagnetische Welle B E Für Lichtteilchen (Photonen) gilt: c = λ f c: Lichtgeschwindigkeit λ: Wellenlänge f: Frequenz E=h f E: Energie des Photons h: Plancksches Wirkungsquantum f: Frequenz

48 Sternenspektrum: Temperatur Verschiebung des Intensitätsmaximums der Strahlung nach rot -> kühl blau weiß -> heiss

49 Wiensches Verschiebungsgesetz λ max = 2, T -1 λ max : Wellenlänge des Intensitätsmaximums T : Temperatur

50 Spektrum

51 Spektrenarten Unterteilung nach dem Aussehen Linienspektrum kontinuierliches Spektrum

52 1. Möglichkeit zur Erzeugung: Spektrometer Brechung

53 1. Typ: Emissionsspektrum Jede Atomsorte hat ihr charakteristisches Spektrum Linienspektrum einer Na-Dampflampe

54 2.Typ: Absorptionsspektrum Natriumdampf absorbiert Licht -> schwarze Linien Beispiel: Spektrum der Sonne

55 Spektrum der Sonne Frauenhofersche Linien (absorbierte Wellenlängen)

56 2. Möglichkeit zur Erzeugung: Beugung Beugung am Gitter Symmetrisches Spektrum