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Sternhelligkeiten
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Spaß
Astronomie
Sternhelligkeiten
Die Größenklassen der Sterne
Das System, nach dem in der Astronomie
Helligkeiten von Sternen oder anderen
Objekten angegeben werden, hat uralte
historische Wurzeln und wirkt heute fast
komisch.
Entstanden ist es in der Antike. Damals
glaubte man größtenteils, die Sterne seien
an einer kristallenen Hohlkugel namens
Sternensphäre befestigt, die sich um die
Erde dreht. Dann aber muss man davon
ausgehen, dass alle Sterne gleich weit von
der Erde entfernt sind.
Dass die Sterne dennoch unterschiedlich
hell sind, erklärte man sich damit, dass halt
die einen größer und die anderen kleiner
seien. Ein größeres Feuer sieht aus einer
bestimmten Entfernung ja auch nicht
unbedingt größer, aber immer noch heller
aus als ein kleines.
Sternkarte mit
Größenklassen
Systematisch, wie der Mensch nun einmal ist, dachte er (genauer: der
Grieche HIPPARCH war das) sich eine Skala von sechs Größenklassen aus,
die sich mit dem Auge leicht unterscheiden lassen. Die hellsten Sterne
nehmen dabei die 1. Größenklasse ein. Die schwächsten, die man mit
unbewaffnetem Auge gerade noch sehen kann (und Teleskope gabs im
Altertum noch nicht), sind am anderen Ende, also 6. Größenklasse. Die
übrigen Sterne sind dazwischen verteilt, entsprechend ihrer Helligkeiten.
Das ergibt einen Helligkeitsunterschied von ungefähr 2,5 von einer
Größenklasse zur nächsten: ein Stern 2. Größe ist 2,5-mal so hell wie ein
Stern 3. Größe, der wiederum 2,5-mal so hell ist wie ein Stern 4. Größe.
Verdrehte Mathematik
Erstens haben also die größten Sterne die kleinsten Zahlen, und zweitens
handelt sich um ein logarithmisches Maß: Eine Differenz (plus oder minus)
in der Größenklasse bedeutet ein Verhältnis (mal oder durch) in der
Helligkeit:
Größenklasse
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Sternhelligkeiten
Helligkeit bezogen auf
6. Größe
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Größenklassen in der Neuzeit
Heute wissen wir, dass die Helligkeit, also die Größenklasse, eines Sternes
nicht das Geringste mit seiner tatsächlichen (physikalischen) Größe zu tun
hat. Kleine Sterne können hell sein und große Sterne eher lichtschwach.
Außerdem sind die Sterne unterschiedlich weit von uns entfernt. Sterne, die
an sich gleich hell leuchten, können daher sehr unterschiedlich hell
erscheinen. Und umgekehrt.
Obwohl der Name Größenklasse also sachlich Blödsinn ist, ist das System
an sich sehr praktisch und wird deshalb heute noch benutzt. Man hat nur an
Stelle des Wortes Größenklasse eine (Pseudo-)Einheit eingeführt:
magnitudo, abgekürzt mag oder noch kürzer m (nicht mit Meter
verwechseln). Das ist allerdings nichts anderes als das Wort Größe auf
Latein.
Verbesserungen
Abstufung
Um Helligkeiten genauer
angeben zu können, benutzt
man heute eine oder zwei
Nachkommastellen. Das
hochgestellte kleine m dient
dabei als Dezimaltrenner.
So kann man auch feine
Abstufungen genau erfassen,
was zum Beispiel für
veränderliche Sterne wichtig
Die Sterne des Großen Wagens mit genauen
ist. Der berühmte
Helligkeiten
veränderliche Stern Algol im
Perseus ist maximal 2m08 hell
und verfinstert sich alle 70 Stunden auf 3m34.
Das Auge kann einen Helligkeitsunterschied von 0m1 bei nebeneinander
stehenden Sternen gerade eben noch wahrnehmen. Wer will, kann sich mal
an den Sternen des Großen Wagens üben. Im Bild rechts habe ich die
Helligkeiten eingetragen. Die beiden rechten Sterne des Kastens
unterscheiden sich deutlich, während die beiden unteren Kastensterne
(Differenz 0m07) dem Auge gleich hell erscheinen. Auf jeden Fall sollte auch
einem ungeübten Beobachter auffallen, dass der mittlere Stern mit 3m31
wesentlich schwächer ist als die anderen sechs.
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Umfang der Skala
In unserer Zeit reicht die Skala von 1 bis 6 buchstäblich nach oben und
unten nicht mehr.
Nach oben nicht, weil man mit heutigen Teleskopen noch wesentlich
schwächere Objekte beobachten kann, bis etwa 30m, das ist 3,5 Milliarden
Mal schwächer als Sterne 6. Größe. Aber das ist einfach: Man nimmt halt
größere Zahlen.
Nach unten wird’s aber auch schwierig, weil schon für die hellen Fixsterne
die Skala nicht ausreicht. Beispiel: Der helle Stern Wega in der Leier ist 2,5mal so hell wie 1m0 und fällt damit aus der klassischen Skala heraus. Was
tun? Da war doch was – richtig: 2,5-fache Helligkeit heißt Größenklasse
minus eins. Wir können für Wega also die Größenklasse 0m einführen.
Sirius, der Hundsstern, ist noch heller – machen wir also die Zahl der
Größenklasse noch kleiner! Das führt uns in die negativen Zahlen: Sirius ist
−1m46 hell.
Außergewöhnliche Helligkeiten
Mit der erweiterten Skala können wir auch die Helligkeiten für Sonne, Mond
und Planeten angeben, die zum Teil noch heller als Sirius sind:
Sonne
−26m8
Saturn (Opposition)
−0m5
Vollmond
−12m7
Uranus
+5m58
Venus (maximal)
−4m3
Neptun
+7m75
Mars (Perihelopposition)
−2m6
Pluto (Zwergplanet))
+14m9
Jupiter (Opposition)
−2m5
Komet Halley (2003)
+30m4
Erinnern wir uns: Sterne bis 6m kann man (unter optimalen Bedingungen,
abseits jeder hellen Straßenbeleuchtung, bei sehr ruhiger Luft und
Neumond) mit bloßem Auge gerade noch sehen. Bei Vollmond ist der
Himmel so hell, dass man froh sein kann, wenn man Sterne bis 4m sieht.
Aber schon ein einfaches Fernglas 10× 50 zeigt bei dunklem Himmel
mühelos Sterne bis 8m oder 9m. Neptun z.B. ist mit Fernglas im Gmünder
Stadthimmel einwandfrei sichtbar.
Generell dauert es etwas, bis man sich daran gewöhnt hat, dass kleinere
Zahlen größere Helligkeiten bedeuten ; -)
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Absolute Helligkeit
Alles, was ich oben geschrieben habe, betrifft die scheinbare Helligkeit,
nämlich die Helligkeit der Sterne von der Erde aus gesehen.
Diese Helligkeit hängt von mehreren Faktoren ab:
• der tatsächlichen Helligkeit des Sterns
• der Entfernung des Sterns von der Erde
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• von dazwischen liegenden Gas- oder Staubmassen, die das Licht
abschwächen
Der Hundsstern Sirius zum Beispiel ist nur deshalb so hell, weil er uns sehr
nah ist. Im direkten Vergleich mit anderen Sternen, die weiter entfernt sind,
wäre der strahlende Sirius eine trübe Funzel.
Um anzugeben, wie hell ein Stern tatsächlich leuchtet, unabhängig von
Entfernung und Staub, also seine absolute Helligkeit oder absolute
Leuchtkraft, muss man einen kleinen Kunstgriff anwenden: Man denkt sich
diesen Stern in eine Norm-Entfernung. Die scheinbare Helligkeit in dieser
Entfernung (ohne jede Abschattung) ist die absolute Helligkeit des Sterns.
Zur Unterscheidung von der visuellen (scheinbaren) Helligkeit wird die
absolute Leuchtkraft mit einem großen M abgekürzt.
Als Norm-Entfernung hat man willkürlich 10 Parsek gewählt, das sind 32,6
Lichtjahre. Ein Stern, der aus dieser Entfernung 1m0 hell erscheinen würde,
hat demnach eine absolute Helligkeit von 1M0.
Die absolute Leuchtkraft des Sirius beträgt +1M5. Immerhin.
Verschobene Maßstäbe
Niemand wird bezweifeln, dass die Sonne sehr, sehr hell ist. Größenklasse
(fast) minus 27, also 140 Milliarden mal so hell wie 1m. Wer direkt
hineinschaut, bekommt Augenschäden (ich weiß das, ich hab schon welche,
von der partiellen Sonnenfinsternis Oktober 96).
Da klingt es verblüffend, dass die absolute Helligkeit der Sonne gerade mal
+4M6 beträgt. In 10 pc Entfernung, was für Sterne nun wirklich noch keine
weite Entfernung ist, wäre unsere stolze Sonne nur noch ein schwaches
Lichtpünktchen 5. Größe!
Anderes Extrem: Deneb, der Hauptstern des Schwans, ist mindestens 500
pc entfernt und dennoch scheinbar 1m2 hell. Seine absolute Helligkeit ist
mindestens −7M. Stünde er in 10 Parsek Entfernung, wäre er so hell, dass
man ihn selbst mittags am hellen Tageshimmel noch gut sehen könnte!
Nichts Besonderes
Die Geschichte der Astronomie ist auch eine Geschichte der Ernüchterung.
Standen wir im antiken Weltbild noch im Mittelpunkt der Welt, so wissen wir
heute, dass wir uns nicht einmal auf unsere Sonne etwas einbilden können –
ein stinknormaler kleiner gelber Stern in der Mitte seines Lebens, weder
besonders groß noch besonders hell, und dieser Stern steht im Randbereich
einer ebenso stinknormalen Galaxis, die zu einem stinknormalen
Galaxienhaufen gehört, von denen es eine Menge im All gibt.
Das Einzige, was die Sonne auszeichnet, scheint die Tatsache zu sein, dass
sich auf ihrem dritten Planeten Leben befindet, das so intelligent ist, dass es
sich Gedanken über die Welt machen kann.
http://einklich.net/rec/astro/mag.htm
08.10.2009
Sternhelligkeiten
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Ob wir das einzige intelligente Leben im All sind oder ob es woanders noch
welches gibt, werden wir wohl noch auf lange Zeit nicht wissen. Aber, wie
mal ein großer Denker sagte: Ich finde den einen Gedanken ebenso
faszinierend wie den anderen!
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