Dietmar Herrmann Arbeitsbuch Astrophysik 230 Aufgaben

Dietmar Herrmann
Arbeitsbuch Astrophysik
230 Aufgaben aus Astronomie
und Kosmologie mit
vollständigen Lösungen
1
Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis
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Vorwort..;...
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Kapitel 1: Einführende Beispiele
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Aufgabe 1: Parallaxensekunde
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Aufgabe 2: Helligkeitsdifferenz.
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Aufgabe 3: Abstand von Zivilisationen
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Aufgabe 4: Glühlampe 1
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Aufgabe 5: Verhältnis von Leuchtkräften
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Aufgabe 6: Gleiche Helligkeit.
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Aufgabe 7: Luftunruhe
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Aufgabe8: Wärmeleistung.
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Aufgabe 9: Bildgröße Mond
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Aufgabe 10: Leuchtfleck am Mond
Aufgabe 11: Glühlampe 2
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Aufgabe 12: Temperaturänderung...
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Aufgabe 14: Referenzellipsoid
Aufgabe 15:. Rayleigh
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Aufgabe 17: Oortsche Wolke
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Aufgabe 18: Parallaxe des Mondes
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Aufgabe 20: Doppelte Masse
26
...27
Aufgabe 19: Jahreszeiten-Effekte
Kapitel 2: Erde-Mond
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Aufgabe 16: Raumstation
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Aufgabe 21: Gezeiten 1
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Aufgabe 22: Änderung der Tageslänge....
Aufgabe 23: Satellit 2 „
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Inhaltsverzeichnis
Aufgabe 13: Hübarbeit;
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Arbeitsbuch Astrophysik
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Aufgabe 24: Satellit 3.
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Aufgäbe 25: Gezeiten 2.............
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Aufgabe 26: Mondfähre
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Aufgabe 27: Trägheitsmoment der Erde
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Aufgäbe 28: Periode Ebbe-Flut
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Aufgabe 29: Gezeitenkraft
Aufgabe 30: Sichtbarkeit
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Aufgabe 31: Mondmeteorit
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Aufgabe 32: Asteroid
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Aufgabe 33: Neutraler Punkt
Aufgabe 34: Meteor 2.:
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Aufgabe 35: Meteoritenkrater
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Aufgabe 36: Schwerpunkt Erde-Mond
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Aufgabe 37: Gnomon
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Aufgabe 38:Mondfinsternis
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Aufgabe 40: Präzession
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Aufgäbe 42: Geostationärer Satellit...!
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Aufgabe 43: Kleinmeteorit
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Aufgabe 44: Refraktion
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Aufgabe 45: Aberration
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' Aufgabe 46: Radarsignal zur Venus
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Aufgabe 47: Gleiche Umlaufzeit...:.
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Aufgabe 48: Komet Lulin.'....:..:...:
Aufgabe 50: Kirkwood-Lücken
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Aufgabe 41: Aufgabe von Rawlins
Aufgabe 49: Gaiiieische Monde
-
52
Aufgabe 39: Mondehtfernung
Kapitel 3: Planetensystem
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52
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Inhaltsverzeichnis § g | |
Aufgabe 51: Roche-Grenze .-...„.„...:
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Aufgabe 52: Vis-Viva-Satz
Aufgabe 53: Trojaner
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Aufgabe 54: Venus-Helligkeit
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Aufgabe 55: Retrograde Bewegung
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Aufgabe 56: Hill-Sphäre
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Aufgabe 57: Planetoiden-Helligkeit
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Aufgabe 58: Strahlungsdruck der Sonne
Aufgabe 59: Marsflug..;
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Aufgäbe 60: Isotherme Atmosphäre
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Aufgabe 61: Swing-By
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Aufgabe 62: Temperatur eines Planeten
Aufgabe 63: Zwergplanet Eris
Aufgäbe 64: Exoplanet 1
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a)Nach dem 3.Kepler-Gesetz gilt
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Aufgabe 65:Helligkeitsdifferenz...
Aufgabe 66: Venus-Transit
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Aufgabe 67: Asteriodengürtel........;...:...
Aufgabe 68: Helligkeit von Planeten
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Aufgabe 69: Sichtbarkeit des Merkur
Aufgabe 70: Komet Halley
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Aufgabe 71: Rotation der Venus...
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Aufgabe 72: Exoplanet 2
Aufgäbe 73: Exoplanet 3.„
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Kapitel 4 Sonne
Aufgabe 76: Lebensdauer der Sonne
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Aufgabe 74: Sturz in die Sonne
Aufgabe 75: Leuchtkraft der Sonne.....
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108
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§§ Arbeitsbuch Astrophysik
Aufgabe 77: Molekulargewicht der Sonne
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Aufgabe 78: Energiequellen ohne Fusion
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Aufgabe 79: Entartetes Gas .'.-...»..»
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Aufgabe 80: Massenakkretion
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Aufgabe 8 1 : Sonnenwind 2...
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Aufgabe 82: Differenzielle Rotation
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. Aufgabe 85: Magnetfeld eines Sonnenflecken
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Aufgabe 86: Sonhehwind 3
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Aufgabe 87: pp-Ketten
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Aufgabe88: Freie Neutrino-Weglänge
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Aufgabe89: Neutrino-Rate.
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Aufgabe 90: GALLEX-Experiment
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Kapitel 5 Optik und Strahlungsgesetze
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Aufgabe 9 f : Auflösungsvermögen
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Aufgabe 92:Bolometrische Korrektur...,
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Aufgabe 95: Cassiopeia A
A u f g a b e 9 6 : Kerze
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Aufgabe 94: Hll-Region
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Aufgabe 93: COBE-Satellit....„...„„..„
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Aufgabe 83: Photonendurchgang
Aufgabe 84: Sonnenflares
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Aufgabe 97: Beleuchtung am Äquator
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Aufgabe 98: Sehschwelle des Auges
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Aufgabe 99: Druckverbreiterung
135
Aufgabe 100: Extinktion 2
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136
Aufgabe 101: Näherungen des Planck-Gesetzes
137
Aufgabe 102: Photonenfluss.....
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Aufgabe 103: Farbindex.
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139
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' Inhaltsverzeichnis QQB'
Aufgabe 104: Absorption 3
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Aufgabe 105: Komet in Sonnennähe
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Aufgabe 106LKräftegleichgewicht.....
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Kapitel 6 Sterne und Sternentwicklung
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Aufgabe 107: Dichte eines Sterns
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Aufgabe 108: Doppelstern
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Aufgabe 109: Zentraltemperatur
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Aufgabe 110: Gravitatiönsdruck
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Aufgabe 111: 2-Schichten-Sternmodell
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Aufgabe 112:.Jeäns-Kriterium
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Aufgabe 113: Regulus
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Aufgabe 114: Akkretionsrate
Aufgabe 115: AGB-Stern
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Aufgabe 116: Massenobergrenze
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Aufgabe 118: Massenbilanz
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Aufgabe 119: Radiusänderung..........".
Aufgabe 120: HR-Diagramm
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Aufgabe 123: Barnards Stern..
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.Aufgabe 128: Perioden-Helligkeits-Relation
Aufgabe 129: Sternparameter
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Kapitel 7 Veränderliche Sterne
Aufgabe 126:Delta-Cepheide
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...163
Aufgabe 124: Sternstromparallaxe;....
Aufgabe 125: Stellarstatistik
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Aufgabe 122: Frei-Fall-Zeit...»
Aufgabe 127: Polaris.,
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......156
Aufgabe 117: Temperaturobergrenze
Aufgabe 121: Inklination
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Arbeitsbuch Astrophysik
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Aufgabe 130: Nova 1
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Aufgabe.131: Nova 2
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Aufgabe 132: SN1987A .-.
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Aufgabe 133: Sirius"B
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Aufgabe 134: Neutrinomasse
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Aufgabe 135: Spektroskopisches Doppelsystem
Aufgabe 136: Periodizität eines Cepheiden.
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Aufgabe 137: Supernova
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Aufgabe 141: Doppelsternsystem 2
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Aufgabe 147: Entfernung M31.
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Aufgabe 149: Großer Attraktor
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Aufgabe 150: Eddington
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Aufgabe 151: NGC 4151........
Aufgabe 152: Virgo-Haufen
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Aufgabe 154: Tully-Fisher-Relation
Aufgabe 156: Stabilität
201
.........202
Aufgabe 153: Dunkle Materie
Aufgabe 155: AGN-Galaxie............
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Aufgabe 148: Kugelsternhaufen
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Aufgabe 145: Virialsatz
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Aufgabe 144: Milchstraße
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Kapitel 8 Milchstraße und Galaxien
Aufgabe 146: Sternhaufen^
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Aufgabe 143: Lichtecho.
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Aufgabe 142: Mira
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Aufgabe 140: Bedeckungsveränderliche
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Aufgabe 139; Döppelstemsystem 1
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Aufgabe 138: SN 1054
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207
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Inhaltsverzeichnis | | § j
Aufgabe 157: Scheinbare Überlichtgeschwindigkeit
Aufgabe 158: Heliumanteil der Galaxis
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Kapitel 9: Kompakte Sterne
;
...........208
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211
Aufgabe 159: Kerndichte
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Aufgäbe 160: Abkühlzeit eines Weißen Zwergs
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Aufgabe 161: Hawking-Strahlung
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Aufgabe 162: Pulsar
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212
;
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Aufgabe 163: Gamma-Burst
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Aufgabe 164: Sagittarius A*
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Aufgabe 165: Schwarzes Loch
Aufgabe 166: Laplace.....
...220
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......
Aufgabe 167: Binärpulsar......
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,.
.„„„.222
Aufgabe 168: Gravitationskollaps......'...:
224
Kapitel 10 Atomphysik
............228
Aufgabe 169: Wasserstoff (H)-Spektrum—
Aufgabe 170: Angeregte Atome
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Fortsetzung: He-Spektrum
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Aufgabe 172: Li-Spektrum
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Aufgabe.173: He-Brennen
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Aufgabe 175: Alter Sonnensystem
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Aufgabe 177: Spin-Ümklappen
Aufgabe 178: Plasmafrequenz...
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Aufgabe 179: Inverser Betazerfall..
Kapitel 11 Relativität
'...• 230
„
Aufgabe 174: Na-Linie
Aufgabe 180: Planck-Skala
„,.„.228
;
Aufgabe 171: H-Spektrum 2...........
Aufgabe 176: Nuklidbatterie.
221
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|
Arbeitsbuch Astrophysik
Aufgabe 181: Gravitationsrotyerschiebung
Aufgabe-182: Myönen ..;
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Aufgabe 183: Proton
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Aufgabe 184: Lichtablenkung
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Aufgabe 185: Gravitationslinse
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Aufgabe 186: Periheidrehung
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Aufgabe 187: Laufzeitänderung
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Aufgabe 188: Tscherenkow-Strahlung
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Aufgabe 190: Lebensdauer Neutron
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Aufgabe 191: Mikrolinseneffekt
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Aufgabe 192: Compton-Effekt
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Aufgabe 193: Annihilation :
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Aufgabe 189: Tscherenkow-Effekt
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Aufgabe 194: Synchrotronstrahlung..
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Aufgabe 195: Doppler-Effekt .;-..„....
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^
26
Aufgabe 196: Global Positioning System
266
Aufgabe 197: Gravitationswellen 1
Aufgabe 198: Gravitationswellen 2
Aufgabe 199: Doppelter Einstein-Ring
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Aufgabe 200: Relativistische Rakete
Aufgabe 201: Zwillingsparadoxon
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277
•
Aufgabe 203:Hubble-Gesetz„..,
...27
Aufgabe 204: Friedmann-Gleichung
Aufgabe207: Friedmann-Gleichung....,
276
27J
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Kapitel 12 Kosmologie
Aufgabe 206: Kritische Dichte
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Aufgabe 202: Relativistischer freier Fall
Aufgabe 205; Raumexpansion
1
26]
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;
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280
281
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Inhaltsverzeichnis ^ §
Aufgabe 208: Friedmann 2
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Aufgabe 209: Friedmann-LemaTtre
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)
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Aufgabe 210; Bremsparameter
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Aufgabe 211: Rotverschiebung.......
Aufgabe 212: Fortsetzung........
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Aufgabe 213: Horizontentfernung
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......288
„..
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Aufgabe 215: Winkelentfemung
Aufgabe 217: Hubble-Alter....
..„•..;..„
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Aufgabe 216: Kosmologische Konstante
.„,„„.„285 -
.„.„.............„.„
„.„„„„.
Aufgabe 214: Leuchtkraftentfernung
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„..„...„„,
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....;..
......
....294
Aufgabe 218: Hubble-Relation„
296
Aufgabe 219: Alter des Universums.
...„.
..;..
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........297
Aufgabe 220: Hintergrundstrahlung
„333
Aufgabe 221: Hohlra'umstrahlung.....
..„
Aufgabe 222: Deuteriumbildung....
„
.„..„„.335
.„...„„
„
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; „„336
Aufgabe 223: Friedmann-LemaTtre 2.
...337
Aufgabe 224: Ende der Annihilation
„...;...„„..„„.
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„338
Aufgabe 225: Entkopplung von Strahlung/Materie
339
Aufgabe 226: Rekombination
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Aufgabe 227: Abkopplung der Neutrinos
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...306
,
Aufgabe 229: Rekord-Rotverschiebung
.„,307
...„..,„.,..„,.308
„
Stichwortverzeichnis
„..
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Literaturverzeichnis.....».»
345
347
•
•
359
Anhang A: Distanzbestimmung und Alter des Universums
...361
Anhang B: Entwicklungsgeschichte des Kosmos
...363
Anhang C: Sternparameter....
.....305
..„
Aufgabe 228: Krümmung
Aufgabe 230: Quark-Confinement
290
364
_