Astronomie für die Praxis

Transkript

1 Astronomie für die Praxis Band 2: Einführung in die Theorie von Dipl.-Phys. Erik Wischnewski, Trainer für Projektmanagement und Wissenschaftspublizist, Kaltenkirchen Wissenschaftsverlag Mannheim Leipzig Wien Zürich

2 Inhaltsverzeichnis Abkürzungen 11 Konstanten 12 Chemische Symbole 12 Physikalische Grundlagen 1 Geschichte der Astronomie 13 Kalender, Sonne- und Mondfinsternisse, Fixsteninimmel, Planetensystem, Entdeckungen im Planetensystem, Fernrohre und Meßgeräte 2 Elementarteilchen 18 Übersicht, Masse- und Ladungsverteüuug, Protonen, Neutronen, Wechselwirkungsarten, Grand Unification Theory (GUT), Quarks 3 Spektralanalyse 22 Wellentheorie, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, Methoden der Spektralanalyse, astrophysikalische Aspekte, Lichtgeschwindigkeit, Dopplereffekt 4 Koordinaten 30 Horizontalsystem, Äquatorialsystem, Ekliptikalsystem, Galaktisches System, Umrechungen, Tagbogen, Morgen- und Abendweite 5 Entfernungen im Weltall 37 Astronomische Einheit, Lichtjahr, Parsec, trigonometrische Parallaxe, dynamische Parallaxe, photometrische Parallaxe, Perioden-Leuchtkraft-Beziehung 6 Magnetfelder 43 Entstehung kosmischer Magnetfelder, Polarisation, Magnetfeld eines Pulsars, der Sonne und der Planeten 7 Energiegewinnung 47 Energiearten, Kraftwerktypen, Weltenergiebedarf Das Sonnensystem 8 Erdatmosphäre 51 Aufbau, Extinktion, Refraktion, Van-Allan-Gürtel, Rayleight-Streuung, Solarterrestrische Beziehungen 9 Meteore 58 Nördlinger Ries, Canon Diabolo, Chushmo, Leonidenschauer 10 Sonne 61 Übersicht, Rotation, Magnetfeld, Photosphäre, Supergranulation, Aufbau, Atmosphäre 11 Planeten und Monde 66 Übersicht, Banngeschwindigkeit, Fluchtgeschwindigkeit, Gravitationsbeschleunigung, Atmosphären, Albedo, Temperaturen, Einzeldarstellungen der Planeten, Ringsysteme und Monde

3 8 Inhaltsverzeichnis 12 Planetoiden 79 Entdeckung, Entstehung, Übersicht, Kommensurabilitäten, Chiron 13 Kometen 82 Aufbau, Kern, Staubkoma, Koma, Schweif, chemische Zusammensetzung, Bahnen, Helligkeit, Komet Halley 14 Keplerproblem 91 Exzentrizitäten, Kegelschnitte, Ellipse, Newtonsches Gravitationsgesetz, Virialsatz, Keplersche Gesetze 15 Kosmogonie 98 Ptolemäisches Weltbild, heliozentrisches Weltbild, Titius-Bodesche-Abstandsregel, Katastrophentheorie, Meteoritentheorie, Turbulenztheorie, Besonderheiten der Planeten 16 Leben im AU 104 Voraussetzungen, technische Zivilisation, mittlere Entfernungen und Antwort- Das Werden der Sterne 17 Aufbau der Sterne 109 Übersicht: Zentraltemperaturen, Kernradien, Konvektionszonen, Dichte, Relationen, Population der Sterne Masse der Sterne: Masse-Leuchtkraft-Beziehung für Hauptreihensterne, D oppelsternbeobachtung Radius der Sterne: Bedeckungsveränderliche, Sternbedeckung, Masse-Radius- Beziehung, Interferometrie, Lichtkurve Temperatur der Sterne: Effektive Temperatur, Strahlungstemperatur, schwarze Temperatur, Farbtemperatur, Wiensche Temperatur, kinetische Temperatur, Ionisationstemperatur, Anregungstemperatur, Ionisations-Anregungs- Temperatur 18 Energieerzeugung in den Sternen 124 Kernreaktionen, pp-reaktion, CNO-Zyklus, Tunneleffekt 19 Entstehung der Sterne 130 Gravitationsinstabilität, Globul, Elefantenrüssel, Turbulenz 20 Entwicklung der Sterne 136 Hydrostatische Zeitskala, Kelvin-Helmholtz-Zeitskala, nukleare Zeitskala, Entartung, Kritische Masse, Brenndauer bei massereichen Sternen, thermische Instabilität, Übergang zum Helium-Brennen, Schalenbrennen um einen entarteten Kern 21 Hertzsprung-Russel-Diagramm Alter-Null-Hauptreihe, Hayashi-Linie 143

4 Inhaltsverzeichnis 9 Das Sterben der Sterne 22 Endstadium der Sterne 145 Übersicht, weiße Zwerge, Neutronensterne, schwarze Löcher 23 Pulsation der Sterne 146 Periode, Pulsationsstreifen im HRD, hydrostatische Zeitskala 24 Weiße Zwerge 149 Zustandsgieichungen, Entartung 25 Neutronensterne 151 Entstehung, Zwei- und Dreischichtenmodell, Magnetfeld, Dichte, Cyg X-3 26 Pulsare 155 Rotationszeiten, Rotationsenergie, Periodenverlauf, Verteilung, Magnetfeld, Lebensdauer, Periodensprünge, Krebs-Pulsar, Vela-Pulsar, Cent-Pulsar, Hercules- Pulsar, PSR , Gravitationswellen-Pulsar (PSR ), Entfernungsbestimmung, Synchrotonstrahlung 27 Schwarze Löcher 168 Schwarzschild-Radius, Entstehung, bekannte Objekte, Mini-Löcher, Planck-Blase, supermassive schwarze Löcher, Beobachtungsmöglichkeiten Besondere Sterne 28 Sternhaufen 173 Offene Sternhaufen, Entwicklung eines Sternhaufens, Altersbestimmung, Kugelsternhaufen 29 Doppelsterne 177 Visuelle Doppelsterne, astrometrische Doppelsterne, spektroskopische Doppelsteme, photometrische Doppelsterne (Bedeckungsveränderliche), Statistik Massenaustausch: Periodenänderungen bei einem engen Doppelstern, Gravitationswellen-Doppelstern (Z Cha) 30 Veränderliche Sterne 186 Übersicht, Häufigkeit, Pulsationsveränder liehe, Eruptionsveränderliche, besondere Typen Novae und Supernova: Kenndaten, Lichtkurve, Nova Cygni 1975, Supernovae Typ I und Typ II Gasnebel im Weltall 31 Interstellare Materie 199 Massenverlustsraten, Wasserstoffmoleküle 32 Diffuse Gasnebel 201 Kenndaten, Erscheinungsformen, HII-Regionen, bekannte Emissionsnebel 33 Planetarische Nebel 203 Kenndaten, Entstehung eines Ringnebels, bekannte Ringnebel, Cygnus-Loop

5 10 Inhaltsverzeichnis Unsere Milchstraße und andere Galaxien 34 Milchstraße 205 Kenndaten, Ausstoß von Wasserstoffwolken, Kern der Milchstraße 35 Galaxien 206 Klassifikation, Dimensionen und Häufigkeit, bekannte Galaxien, Bildung der Galaxien, Entstehung von Spiralarmen, explodierende Galaxien, zusammenstoßende Galaxien, Seyfert-Galaxien, Radiogalaxien, BL-Lacerta-Objekte, Statistik, Galaxienhaufen, Superhaufen 36 Quasare 219 Eigenschaften, supermassives schwarzes Loch, Leucbtkraftverteilung, M87, 3C Gravitationslinsen 224 Doppelquasar, Hubble-Konstante 38 Kosmologie 229 Hubble-Konstante, Hubble-Zeit, Hubble-Radius, Rotverschiebung, Expansion, Raumkrümmungen, Urknall, Friedmann-Mode 11, Grand Unification Theory, Inflation, Symmetriebrechungen, Cosmic Strings, Hierarchie im Weltall Andere Möglichkeiten der Beobachtung 39 Raumfahrt 251 Fluchtgeschwindigkeit, kosmische Geschwindigkeiten, Raumsonden zur Erforschung von Mond und Planeten, Satelliten zur astronomischen Beobachtung 40 Speckle-Interferometrie 254 Geschichtliches, Speckle-Bild, Sternscheibenrekonstruktion, Belichtungszeiten, Bildverstärker, Fouriertransformation, Autokorrelation, Labyrie-Prozeß, Speckle- Holographie, Speckle-Masking-Methode, Ergebnisse, Zukunftsaussichten 41 Radioastronomie 267 Optische Tiefe, Emissionsmaß, Radioteleskope, Radioquellen, Beobachtungstechniken, Beteigeuze, Spektralindex Lösungen 277 Literatur 281 Sachregister 283