Faszination Astronomie

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1 Arnold Hanslmeier Faszination Astronomie Ein topaktueller Einstieg für alle naturwissenschaftlich Interessierten c Springer Spektrum

2 Inhaltsverzeichnis 1 Kräfte, die das Universum bestimmen Die Gravitation Newton und der Apfel Wo hört die Schwerkraft auf? Wie das Sonnensystem zusammenhält Vom Planetensystem zum Universum Die elektromagnetische Kraft Ladungen Das Coulombgesetz Atome - Miniaturplanetensysteme Elektrizität + Magnetismus = Elektromagnetismus Plasma - der häufigste Materiezustand im Universum Die starke und die schwache Kraft Was hält Atomkerne zusammen? Die schwache Kraft Elementarteilchen Wechselwirkungen Elementarteilchen - Beschreibung Quarks und Hadronen Wir bauen ein Universum 14 2 Der Urknall - Wie alles begann Die Galaxienflucht Vermessung des Universums Hubble Der Blick in die Vergangenheit Galaxienflucht Die Expansion des Universums Sind wir der Mittelpunkt? Das Universum dehnt sich aus Das Alter des Universums 25 VII

3 VIII Inhaltsverzeichnis 2.3 Der heiße Urknall Das Universum und der Kühlschrank Die Hintergrundstrahlung Hintergrundstrahlung und Rotverschiebung Temperaturschwankungen im frühen Universum Dunkle Materie Die Entstehung der Elemente Kernfusion am Anfang Elemente schwerer als Helium Das frühe Universum Die Superkraft Das inflationäre Universum Zeitskala Die Zukunft des Universums Masse und Energie Das nichtleere Vakuum Materie und Raum Energie und Masse Urknall und Planck-Ära Das Universum und Teilchen Bosonen-Ära Quark-Ära Hadronen-Ära Leptonen-Ära Das Universum wird durchsichtig 46 3 Die Welt der Planeten Allgemeine Eigenschaften der Planeten Masse und Radius Entfernungen Temperaturen, Atmosphären Wie sehen wir Planeten am Himmel? Die erdähnlichen Planeten Erde Merkur Venus Mars Zusammenfassung: Warum so unterschiedlich? Die Riesenplaneten Jupiter Saturn Uranus und Neptun 77

4 Inhaltsverzeichnis IX Zusammensetzung: Riesenplaneten Die Monde der Planeten Unser Mond Die Monde des Mars Die Jupitermonde Weitere Monde des Jupiters Saturnmonde Die Monde des Uranus und Neptun Zusammenfassung 94 4 Zwergplaneten und Kleinkörper Asteroidengürtel im Sonnensystem Asteroidengürtel, Hauptgürtel Kuipergürtel Die Oort'sche Wolke Kleinplaneten, Asteroiden Beobachtung Trojaner Erdbahnkreuzer, sind wir in Gefahr? Kometen Hilfe, der Komet kommt Periodische Kometen Was sind Kometen? Kometenimpakte Woher kommen die Kometen? Zwergplaneten Pluto Meteoroiden Sternschnuppen Meteorströme Die Mechanik des Himmels Die Mondbahn Sonnen-und Mondfinsternisse Erdachse und Kreisel Die Präzession Nutation Der Jahreslauf der Sonne Planetenbahnen Die Keplergesetze Stabilität der Planetenbahnen 128

5 X Inhaltsverzeichnis 6 Die Sonne - der Stern, von dem wir leben Die Sonne - Grunddaten Die Sonne von der Erde aus Masse und Größe der Sonne Wie heiß ist es auf der Sonne? Beobachtungen der Sonne Die Sonne - das Innere : Woher nimmt die Sonne ihre Energie? Sonnenbeben Neutrinos - Geisterteilchen von der Sonne Energietransport Energietransport durch Strahlung Konvektion Die Oberfläche der Sonne Randverdunklung Sonnenflecken Granulation Fackeln Die obere Atmosphäre der Sonne Das große Rätsel der Sonnenphysik Chromosphäre Die Korona Die veränderliche Sonne Der Aktivitätszyklus der Sonne Beeinflusst die Sonne unser Wetter? Sonnenwind und Heliosphäre Sonne und Weltraumwetter Sterne - Entstehung, Aufbau und Entwicklung Was ist ein Stern? Sterne - Braune Zwerge - Planeten Physikalische Eigenschaften von Sternen Die Helligkeit der Sterne Scheinbare Helligkeit Absolute Helligkeit Spektralklassen Klassifikation der Sterne Riesen und Zwerge Sternentwicklung Sternhaufen Die Entwicklung unserer Sonne Wie lange leben Sterne? 177

6 Inhaltsverzeichnis XI Rote Riesen und Überriesen Wolf-Rayet-Sterne Planetarische Nebel Weiße Zwerge Die Entstehung von Sternen Das Sonnensystem Molekülwolken Kollaps eines Protosterns T-Tauri-Sterne und Sternenwinde Bildung von Planetensystemen in Scheiben Entwicklung massereicher Sterne Kernfusion in massereichen Sternen Eine Supernova bricht aus Der Crabnebel: ein Supernovaüberrest Pulsare Magnetar Supernovae Typ I Schwarze Löcher Die Welt der Galaxien Unsere kosmische Heimat: die Milchstraße Was ist die Milchstraße? Wie viele Sterne gibt es in der Milchstraße? Die Rotation der Milchstraße und Dunkle Materie Der Aufbau der Milchstraße Das Monster im Zentrum Die Galaxis - eine Spiralgalaxie Galaxien - Bausteine des Universums Die wahre Natur der Nebel Typen von Galaxien Warum gibt es unterschiedliche Arten von Galaxien? Zusammenstoßende Galaxien Aktive Galaxien Seyfertgalaxien Quasare Gravitationslinsen Galaxienhaufen Die Lokale Gruppe Der Virgo-Haufen Coma-Haufen 222

7 XII Inhaltsverzeichnis 9 Leben im Universum? Was ist Leben? Definition des Lebens Entstehung des Lebens auf der Erde Die Schutzschirme der Erde Habitable Zonen Was ist eine habitable Zone? Zirkumstellare habitable Zonen Zirkumplanetare habitable Zonen Galaktische habitable Zone Wie findet man Exoplaneten? Transitmethode Radialgeschwindigkeitsmethode Sterne ändern ihre Position Satellitenmissionen Sind wir alleine im Universum? Drake-Gleichung SETI und andere Projekte Die Geschichte des Universums in einem Tag 234 Literaturliste 237 Sachverzeichnis 239