Abriß der Astronomie. von Prof. Dr. Hans-Heinrich Voigt Universitäts-Sternwarte Göttingen. 5., überarbeitete Auflage

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1 Abriß der Astronomie von Prof. Dr. Hans-Heinrich Voigt Universitäts-Sternwarte Göttingen 5., überarbeitete Auflage Wissenschaftsverlag Mannheim/Wien/Zürich

2 I n h a l t s v e r z e i c h n i s I. Sphärische Astronomie Koordinatensysteme Zeit Sternörter Refraktion Aberration Parallaxe Präzession und Nutation Astronomische Konstanten Sternkataloge Orts- und Zeitbestimmung Instrumente Die wichtigsten Methoden Präzisionszeitbestimmung II. Das Planetensystem 1 Überblick 29 2 Planetenbahnen 31 Definitionen, Bahnelemente 31 Bewegung der Planeten in der Bahn (Ephemeriden) 33 Erdbahn 36.4 Geozentrische (scheinbare) Bahnen 37 3 Historische Entwicklung 38 4 Das Zwei-Körper-Problem 43 Gravitationsgesetz und Bewegungsgleichungen 43 Drehimpuls, Flächensatz 44 Die Bahnform 44.4 Energiesatz 45.5 Drittes Keplersches Gesetz 47 5 Bahnbestlmmung 47 6 n-körper-problem, Störungsrechnung 48 Allgemeine Integrale 48 Vlrialsatz 50 Sonderfälle 51.4 Störungen 52 7 Das System Erde - Mond 54 Störungen der Mondbahn durch die Sonne Libration Wechselwirkung Erde - Mond 58.4 Finsternisse 60 - JBondflnsternis 60 - Sonnenfinsternis 62 - Zahl und Zyklus der Finsternisse 63

3 8 Bahnen künstlicher Raumfahrzeuge 65 Raketenformel 66 Bahnen künstlicher Satelliten 67 Interplanetare Bahnen 67 9 Die großen Planeten und ihre Monde 68 Zusammenstellung mechanischer und physischer Daten 69 Allgemeines zu den Planeten 70 - Direkte Beobachtungsgrößen 70 - Phasen 70 - Temperatur 71 - Atmosphäre 72 - Allgemeiner Aufbau 72 - Röche'sehe Grenze 7 3 Die großen Planeten und ihre Monde im Einzelnen 73 - Merkur - Venus - Erde - Mars Jupiter 79 - Saturn 82 - Uranus 84 - Neptun 85 - Pluto Kleine Planeten Kometen Meteore und Meteoriten Interplanetare Materie 95 Interplanetarer Staub 95 Interplanetares Gas 95 Interplanetares Magnetfeld, kosmische Strahlung Kosmogonie 98 III. Elektromagnetische Strahlung, Instrumente 1 Spektrum Ursprung der Strahlung 103 Hohlraumstrahlung 104 Strahlung im Zusammenhang mit Atomen und Molekülen 106 Magnetobremsstrahlung Inverser Compton-Effekt Fernrohre 114 Grundbegriffe 114 Abbildungsfehler 117 Linsenfernrohre Spiegelteleskope Montierungen Spektralapparate Lichtempfänger 131 Auge 131 Photoplatte, Speckle-Interferometrie 131 Photoelektrische und ähnliche Empfänger Röntgenteleskope Radioteleskope 135

4 XI IV. Zustandsgrößen der Sterne 1 Helligkeit, Farbe, Leuchtkraft 138 Scheinbare Helligkeit 138 Farbe 141 Absolute Helligkeit, Leuchtkraft Spektralklassifikation 144 Harvard-Klassifikation 144 Yerkes- oder MK-Klassifikation 148 Pariser Klassifikation Schmalband-Klassifikation Klassifikation bei geringer Dispersion Radius Interferometer 154 Sternbedeckung durch den Mond 155 Bedeckungsveränderliche Strahlungsenergetische Methode Masse, Dichte, Schwerebeschleunigung Zustands-Diagramme 162 Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) 162 Farben-Helligkeits- und Farb-Diagramme 165 Masse-Leuchtkraft-Beziehung Temperatur Rotation Magnetfelder Chemische Zusammensetzung Allgemeine kosmische Häufigkeitsverteilung Entstehung der Elemente, Änderung der Chemie 175 V. Physik der Sonnen- und Sternatmosphären 1 Theorie des Kontlnuums 176 Grundbegriffe der Strahlungstheorie Strömungsgleichung 180 Strahlungstransport Kontinuitätsgleichung Ergiebigkeit Absorptions- und Streukoeffizient Graue Atmosphäre, Temperaturschichtung Opazitätskoeffizient Druckschichtung Konvektion und Strahlungsgleichgewicht Atmosphären-Modelle Theorie der Fraunhoferlinien 197 Das Linienprofil, Verbreiterungsmechanismen 197 Strahlungstransport, Berechnung des Linienprofils 202 Wachstumskurve Grobanalyse Turbulenz Feinanalyse 210

5 XII 3 Sonnenatmosphäre, Oberblick Photosphäre Chromosphäre Korona Aktivität der Sonne 226 Sonnenflecken Statistik Phänomenologie des Einzelflecks Physik und Theorie der Flecken Fackeln Protuberanzen, Filamente Eruptionen Gestörte Radiostrahlung Magnetfelder in ionisierter Materie (Magnetohydrodynamik) Effekte und ihre quantitative Beschreibung Elektrodynamik Hydrodynamik VI. Innerer Aufbau und Sternentwicklung li\ Die Grundgleichungen Die Zustandsgieichungen Opazitätskoeffizient Energ ie-er Zeugung Energieque1len Kernprozesse Energieverlust durch Neutrinos Die Zeitskalen Masse-Leuchtkraft-Beziehung Sternentwicklung Entstehung der Sterne Vor-Hauptreihen-Entwicklung Hauptreihenstadium Nach-Hauptre ihen-entwicklung Endstadien der Sternentwicklung VII. Veränderliche und Pekuliare Sterne Allgemeines Pulsationsveränderliehe Langperiodische Cepheiden RR Lyrae-Sterne Zwerg-Cepheiden ß Cephei - Sterne Mira-Sterne RV Tauri-Sterne a 2 Canum Venaticorum-Sterne Halbregelmäßige Veränderliche Unregelmäßige Veränderliche B

6 XIII 0 ZZ Zeti-Sterne BY Draconis-Sterne Eruptionsveränderliche 296 Novae und Nova-ähnliche 296 T2 Zwergnovae 299 Supernovae R Coronae Borealis - Sterne Irreguläre Veränderliche UV Ceti-Sterne (Flare-Sterne) S Doradus-Sterne (Hubble-Sandage-Sterne) Z Andromedae-Sterne Pekuliare Sterne, Allgemeines Pekuliare Sterne im Bereich O...A 309 WR- oder Wolf-Rayet-Sterne 309 Of-Sterne 310 Hüllensterne, Be-Sterne u.a CNO-Sterne Helium-Sterne P Cygni-Sterne Pekuliare Sterne im Bereich B...F 313 CPl- oder Metallinien-Sterne (Am, Fm) 313 Ap- oder CP2- und CP3-Sterne 314 X Bootis-Sterne HdC = H-defizite Kohlenstoffsterne Pekuliare Sterne im Bereich G...M 316 Pekuliare G- und K-Sterne Sterne mit CH-Anomalien Sterne mit CN-Anomalien Ba-Sterne 317 Pekuliare K- und M-Sterne C-Sterne = Kohlenstoff-Sterne S-Sterne Planetarische Nebel Weiße Zwerge Kompakte Objekte 321 Neutronen-Sterne 321 (Radio-)Pulsare 322 VIII. Doppelsterne und Sternhaufen 1 Doppelsterne, Allgemeines 325 Klassifikation 325 Statistik, Mehrfachsysteme 326 Spezielle Typen, interessante Systeme Visuelle Doppelsterne Astrometrische Doppelsterne Spektroskopische Doppelsterne Photometrische Doppelsterne 337

7 XIV 6 Physik enger Paare, Röntgendoppelsterne 341 Kritische Äquipotentialfläche 341 Beobachtungsbefunde 342 Theoretische Entwicklungswege Röntgendoppelsterne Entstehung von Doppelsternen Sternhaufen, Allgemeines Assoziationen Offene Sternhaufen 352 Statistik, Klassifikation 352 Aufbau der einzelnen Haufen 354 Bewegungshaufen Kugelhaufen 357 Statistik, Klassifikation 357 Aufbau der einzelnen Haufen 358 Relaxationszeit Bahnforroen in der Galaxis Kosmogonie der Kugelhaufen 363 IX. Das Milchstraßensystem oder die Galaxis 1 Interstellare Materie Emissionsnebel 367 Reflexionsnebel 372 Dunkelwolken und Molekülwolken Allgemein verteiltes Gas Allgemein verteilter Staub Interstellares Magnetfeld, Polarisation Verhältnis Staub/Gas, Gesamtanteil Zusammenstellung der interstellaren Temperaturen Entfernungsbestimmungen 383 Geometrische Methoden 383 Photometrische Methoden 385 Sonstige Methoden Räumlicher Aufbau des Milchstraßensystems Dimensionen des Systems 387 Verteilung der Sterne an der Sphäre 388 Die nächste Sonnenumgebung Stellarstatistische Methoden Großräumige Verteilung spezieller Objekte, Populationen Bewegung der Sterne, Dynamik 397 Beobachtungsgrundlagen Eigenbewegungen (EB) Radialgesohwindigkeiten (RG) Raumgeschwindigkeiten 399 Pekuliarbewegung der Sonne 399 Rotation des Milchstraßensystems Bewegungen innerhalb der Sterngruppen Dynamik der Galaxis 410

8 XV 5 Spiralstruktur 412 Optische Beobachtungen 412 Radiobeobachtungen 413 Das galaktische Zentrum Goulds Belt Dichtewellen-Theorie Galaktische Radiostrahlung 419 Diskrete Radioquellen 419 Allgemeine (kontinuierliche) galaktische Strahlung Halo der Milchstraße Hochenergetische Strahlung 424 Kosmische Strahlung 424 Röntgen- und Gamma-Strahlung 427 Neutrino-Strahlung Entwicklung des Milchstraßensystems 430 X. Außergalaktische Systeme 1 Galaxien als Individuen 431 Bezeichnungen, Kataloge, Karten 431 Scheinbare Verteilung am Himmel 432 Klassifikation, allgemeine Typenbeschreibung Auflösung in Einzelobjekte Interstellare Materie Durchmesser Helligkeit, Farbe, Leuchtkraft Scheinbare Helligkeit Absolute Helligkeit Oberflächenhelligkeit Farbe Verteilung von Leuchtkraft und Farbe Integraler Spektraltyp Emissionslinien Energieverteilung im Spektrum Rotation Massen Aus der Rotation Aus Doppelsystemen Aus Geschwindigkeitsstreuung und Virialsatz Aus dem Masse-Leuchtkraft-Verhältnis 450 Aus der 21 cm-linie Radiostrahlung Form der Spiralen Kerne der Galaxien Entfernungsbestimmungen 453 Primäre Methoden 453 Sekundäre Methoden Doppel- und Mehrfachsysteme Statistik 456 Wechselwirkung Entstehung von Doppel- und Mehrfachsystemen 460

9 XVI 4 Galaxienhaufen 461 Statistik, Beobachtungen 461 Klassifikation und Aufbau der Haufen 461 Massenbestimmung Die Lokale Gruppe Superhauf en Aktive Galaxien, Radiogalaxien 470 Definitionen, Klassifizierungen, Zusammenhänge 470 Radiogalaxien Ausgedehnte Quellen, Doppelquellen Kompakte Quellen 477 Seyfert-Galaxien BL Lacertae-Objekte Quasare, ßuasistellare Objekte Das Universum Kelvin-Hintergrundstrahlung 485 Expansion und Hubble-Konstante 486 Alter der Welt Kosmologien, Weltmodelle Friedmannsche Kosmologien Astronomische Nachweise der allg.relativitätstheorie Andere Kosmologien Der Urknall (Big Bang) vergleich mit der Beobachtung 508 Register 5jl