spektoskopie geschichte - FG

Spektroskopie - Geschichte aus astronomischer Sicht
zusammengestellt von Dr. Hans Meinl, Zeiss-Planetarium Jena
Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
um 330 v.u.Z.
Aristoteles
(384 – 322 v.u.Z.)
Licht existiert unabhängig vom menschlichen Auge
um 295 v.u.Z.
Euklid von Alexandria
(322 - 285 v.u.Z.)
Eine der frühesten wissenschaftlichen Theorien des Hellenismus (seit 323 v.u.Z.)
1. bekanntes Werk „Optik“: Umfasst alles, was mit dem direkten Sehen zu tun hatte,
nicht Reflexion oder Lichtbrechung, grundlegender Begriff: „Sehstrahlen“ verlaufen
gerade: Damit ein Objekt gesehen werden kann, muss es a) angestrahlt sein und b) man
muss es anschauen
Weiterentwickelt von Archimedes (287 - 212 v.u.Z.), Apollonius (282 - 180 v.u.Z.),
Hipparchos (um 190 -125 v.u.Z.) in verlorenen Arbeiten
Um 250 v.u.Z.
Archimedes
(287 - 212 v.u.Z.)
kennt Brechung des Lichtstrahls, habe sich mit Phänomen „Regenbogen“ befasst (s.u.)
Brennspiegel von Syrakus sind Legende
um 55 v.u.Z.
Titius Lukrez
(97 - 55 v.u.Z.)
Atome sind farblos, Farben entstehen durch Lichteinwirkung, Interesse
durch zahlreiche Literaturverweise belegt: auch Diogenes Laertius, Plutarch,
um 50
Lucius A. Seneca
( 4 v.u.Z. - 65)
„Naturales quaestiones“: „Virgula vitrea“ mgl. kleiner Regenbogen durch ein Objekt aus
Glas erzeugt („virgula“ kleine Stange), Glasobjekte, die, wenn sie von einem Sonnenstrahl
getroffen werden, die Farben des Regenbogens ausstrahlen,
Vergrößernde Wirkung einer Wassergefüllten Glaskugel beschrieben, Eigenschaft dem
Wasser zugeschrieben
um 50
Kleomedes
( 1. Jh.)
beobachtet und beschreibt Brechung Lichtstrahlen
um 145
Ptolemaios
(90 – 168)
„Optik“: u.a. Lichtbrechung und –reflexion, eher teilweise Rekonstruktion als
Weiterentwicklung, Messung einiger Brechungswinkel
um 180
Lucius Apuleius
(125 - um180)
„Apologia“ berichtet, auch Archimedes habe sich mit dem Phänomen des Regenbogens
beschäftigt (s.o.)
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
um 1028
Alhazen o. Ibn al-Haitam arab. Astronom, Optiker entwickelt Optik von Aristoteles und Ptolemaios weiter,
(965 – 1040)
Erscheinung der Farben durch Licht unterschiedlicher Beschaffenheit, Ausbreitung der
Farben an Ausbreitung des Lichts gebunden, Theorie des Sehens, Aufbau des Auges,
gläsernes Kugelsegment als „Lesestein“
1154
Eugenios von Palermo
( Mitte 12. Jh.)
Übersetzung Ptolemaios "Optic" ins Lateinische, beschreibt Untersuchungen zur Lichtbrechung zeitgenössisch
1289
Qutbaddin as-Sirazi
(1236 - 1311)
Erklärung Regenbogen aus Analogie Regentropfen und wassergefüllter Glaskugel über
Brechung und Reflexion; ebenso: um 1270 Witelo, um 1305 Dietrich von Freiberg,
~1310 al-Farizi (Brechungsgesetz noch nicht bekannt; 1621 Willebord Snell van Royen,
1626/27 Rene Descartes )
1575
Francesco Maurolico
(1494 - 1575)
erkennt als Erster Identität der Farben aus Lichtbrechung am Prisma und des
Regenbogens
Nach 1600
Middelburg
Holland
(zufällige) Erfindung des Fernrohrs; 1608: Hans Lipperhey beantragt Patent, erhält es
nicht, da auch andere, ab April 1609 in Paris erhältlich
1609
Galileo Galilei
(1564 - 1642)
baut eigenes Fernrohr nach Beschreibungen: „Perspicilium“, 1610 Veröffentlichung
astronomischer Entdeckungen (Venusphasen, Jupitermonde, Saturn-Erscheinung,
Milchstraßensterne u.a.); weitere Gelehrte folgen
1626/27
1637
Rene Descartes
(1596 - 1650)
Leitet Brechungsgesetz der Optik in heutiger Form her
Theorie des Regenbogens
1647
Giovanni B. Hodierna
(1597 - 1660)
Versuch: zerlegt Sonnenlicht im Prisma, formuliert vage Theorie des Farnspektrums und
des Regenbogens (ging verloren)
1648
Johannes M. v. Kronland beschreibt Entstehung von Spektralfarben am Prisma, jede Farbe entspricht einem
(1595 - 1667)
speziellen Brechungswinkel
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
1666
Isaac Newton
(1643 - 1727)
Versuch: Zerlegung des Sonnenlichts mit einem Prisma in Spektralfarben
er erkennt 6 Farben! wird von "theologisierenden Kollegen" überzeugt, Blau
aufzuteilen -> 7 Farben, bleibt bis Anfang 19. Jh. ohne physik. Interesse, nur bei Optikern
wegen Farbfehlern von Linsen
1789
Friedrich W. Herschel
(1738 - 1822)
„40-Fuß-Gerät“: seinerzeit größtes Spiegelteleskop
1,2 m Öffnung, 12 m Brennweite, 14 m lang
Infrarote Strahlung im Sonnenlicht entdeckt
1802
Johann W. Ritter
(1776 - 1810)
durch Herschel angeregt: Ultraviolette Strahlung im Sonnenlicht entdeckt
seine fotochemischen Versuche 1. Schritt Richtung Fotografie
1802
William H. Wollaston
(1766 - 1828)
5 oder 7(!) schwarze Linien im Sonnenspektrum entdeckt
1814
Joseph v. Fraunhofer
(1787 - 1826)
entwickelte Spektroskop zur Brechzahlbestimmung von Gläsern, entdeckt
gleiche Lage dunkler Linien (Absorption) im Sonnenspektrum und heller im
Kerzenlicht (Emission) -> später Grundlage für Sp.- Analyse,
beginnt Katalog von 475 Linien im Sonnenspektrum
1829 - 39
Louis J. M. Daguerre
(1787 - 1851)
Erfindung der „Daguerrotypie“ zusammen mit J.-N. Niepce
1839
Dominique F. J. Arago
(1786 - 1853)
als für Astronomie wertvolles Verfahren erkannt und bekannt gemacht
1840
Herschel & Mädler
"Daguerrotypie" -> “Photographie“
1840
1843
John W. Draper
(1811 – 1882)
1.astronomische fotografische Aufnahme: Mond
1. gutes Foto des Sonnenspektrums
1848
Armand H. L. Fizeau
(1819 – 1896)
entdeckt unabhängig von Doppler (1842) Effekt, vermutet Rotverschiebung der
Spektrallinien eines sich schnell fortbewegenden Objekts
1800
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
1859/60
Robert Bunsen
(1811 - 1899)
Gustav R. Kirchhoff
(1824 - 1887)
Spektroskopie als wiss. Methode begründet, für jedes chemische Element besitzt ein
bestimmtes, nur ihm eigenes Spektrum -> aus Spektrum chemische Analyse
entdecken im Sonnenspektrum mehr als ein Dutzend bekannter
Elemente, Spektralanalyse kosmischer Objekte möglich
1860
Anders J. Angström
(1814 - 1874)
Analyse von ~800 Linien im Sonnenspektrum -> findet u. a. H, Mg, Ti
ab 1860
Angelo Secchi
(1818 – 1878)
Spektren von 4.000 Sternen
1863
1864
Sir William Huggins
(1824 - 1910 )
Spektralanalyse von Sternen: alle Elemente bekannt
spektroskopische Unterscheidung zwischen Gas- und Spiralnebeln
spektroskopischer Nachweis: Orion-Nebel ist leuchtende Gaswolke, kein
Sternhaufen
berechnet aus Rotverschiebung Fluchtgeschwindigkeit des Sirius zu 48 km/sek.
Angelo Secchi
Einordnung der Sterne nach Farben und Spektrallinien in 3 später 5 Klassen
I blau-weiß; II gelb-orange; III Rot
IV rot mit C-Linien; V mit hellen Spektrallinien, Annahme: Abkühlen von Blau nach Rot
1868
Joseph N. Lockyer
(1836 - 1920)
angeregt durch Pierre Jansen bei Sofi unbekannte Linie in Chromosphäre ->
Sonnengas "Helium"
1874
Hermann C. Vogel
(1841 - 1907)
Unterteilung der 3 Sternklassen in jeweils 2 Unterklassen, Sternentwicklungstheorie
von Blau (heiß) nach Rot (kühl)
Planetenspektren: entsprechen im wesentlichen Sonnenspektrum, Jupi + Sat auffallende
dunkle Banden im Roten
(Wasserdampf in Spektren Mars-, Saturn-Atmosphären -> bewohnbar!)
1885
Johann J. Balmer
(1825 - 1898)
Serie charakteristischer H-Linien besonders bei A-Sternen (Wega, Sirius)
H-alpha 656,3 nm
1868
1866
1868
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
1887/88
Hermann C. Vogel
(1841 - 1907)
Radialgeschwindigkeit von Sternen aus Dopplerverschiebung Spektrallinien
Sirius -8 km/s; Prokyon -3 km/s
1889
Edward Ch. Pickering
(1846 - 1919)
Spektroskopische Doppelsterne im Teleskop nicht auflösbar, periodische Verschiebung
Spektrallinien: Kapella, Spika
1895
James E. Keeler
(1857 - 1900)
Spektr. Untersuchung Bewegung Saturnringe innen und außen -> Keplerbahnen ->
keine starre Scheibe
1896
Pieter Zeeman
(1865 – 1943)
Aufspaltung von Spektrallinien durch Wirkung Magnetfeld -> Zeeman-Effekt
1890
Anny Jump Cannon
(1863 – 1941)
u.a. an Harvard Observatory: aufbauend auf Secchi 17 Spektralklassen A – Q für 10.351
Sterne ( W. P. Flemming, A. C. Maury)
7 Spektralklassen mit dezimalen Untergruppen: O-B-A-F-G-K-M
rechts dazu R-N
rechts dazu S
von IAU übernommen
1904
George E. Hale u. a.
(1868 - 1938)
Sonnenfleckenspektrum: kühler als Umgebung
1906
Theodore Lyman
(1847 - 1954)
entdeckt Linien von H in UV, bestätigt Balmers Spektralformeln
Lyman-Alpha-Linie 121,6 nm 1951 im Sonnen-UV nachgewiesen
1911
Viktor F. Hess
( 1883 - 1964 )
Entdeckung der radioaktiven kosmischen Strahlung
1912
Vesto M. Slipher
(1875 – 1969)
Spektrum M 31 -> Blauverschiebung -> Annäherung an MW
1901
1908
1922
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
1913
Ejnar Hertzsprung
(1873 – 1967)
Entdeckung roter Riesen- und Zwergsterne bei gleicher Oberflächentemperatur
Veröffentlichung des Temperatur-Leuchtkraft-Diagramms, später bekannt als
Hertzsprung-Russel-Diagramm der Sterne
Nachweis Sonne aus etwa 3:1 Wasserstoff zu Helium
Henry N. Russel
( 1877 – 1957)
1914
Walter S. Adams u. a.
(1876 - 1956)
Spektroskopische Parallaxen: Bestimmung absoluter Sternhelligkeiten aus Intensität
und Schärfe von Sp.-Linien -> aus scheinb. Helligk. Entfernung +-10%
Spektrum von Sirius B: extrem heiß und sehr klein (Erdgröße) -> neue Sternklasse
"Weißer Zwerg"
1916
Albert Einstein
(1879 - 1955)
ART: relativistische Rotverschiebung in kosmologischen Größenordnungen
1922
Vesto M. Slipher
Katalog rot verschobener extragalaktischer Spiralnebel -> Galaxien
1922
Alexander A. Friedmann
(1888 - 1925)
Expansion des Universums theoretisch vorher gesagt
1924
Edwin P. Hubble
(1889 - 1953)
M 31 als extragalaktische Galaxie mittels Cepheiden-Methode
nachgewiesen
Nachweis Expansion des Universums
1932
Karl Jansky
(1905 - 1950)
1.Empfang kosmischer Radiosignale
1949
USA
Röntgenstrahlung der Sonne nachgewiesen, Messgerät in A-4
1950
England
Jodrell Bank: großes Radioteleskop D = 76 m
1957
UdSSR
1.künstlicher Erdsatellit Sputnik-1
1958
USA, UdSSR
1.Satelliten mit wiss. Geräten
1915
1929
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
1960
Alan R. Sandage
(*1926)
Entdeckung: optisch kleines Objekt mit starker RadioStrahlung im Stb. Dreieck, 3C48, Benennung „Quasar“
1962
Riccardo Giacconi u.a.
(*1932)
1.starke Röntgenquelle außerhalb Sosy: Scorpius X-1, E = 1 TLJ
ab 1962
USA, UdSSR
Satelliten zur Messung von UV-, Röntgen-, Gamma-Strahlung
1963
Maarten Schmidt
(*1929)
Entdeckung: starke Rotverschiebung im Spektrum von 3C48,
sehr große Entfernung, ca. 2 Mrd. LJ
1964
Arno A. Penzias (*1933) Entdeckung: kosmologische Mikrowellen- Hintergrundstrahlung ( 3 K )
Robert W. Wilson (*1936) (1978 Nobelpreis)
1967
Anthony Hewish (*1924)
Jocelyn Bell (*1945)
Entdeckung: 1.Pulsar CP 1919, strahlt im Radiobereich,
zwischen Wega und Atair, sehr kleines Objekt
1968
Thomas Goldman
Postulat: Pulsar = rotierender Neutronenstern
1970
C.T. Bolt
Entdeckung: Doppelstern Cygnus X-1 mit starker
Röntgenquelle, Begleitstern mit 5-8 M° unsichtbar: 1.Kandidat für ein Schwarzes Loch
1979
Dennis Walsh u. a .
Entdeckung: 1. Gravitationslinse „Doppelquasar“, 2 Bilder durch
Gravitationslinseneffekt, Q 0957+561 A,B im Sextant, gleiches Spektrum
1986/1987
Lick Observatorium,
Kalifornien/McDonald
Observatorium, Texas
Beginn systematischer Suchprogramme
bei zahlreichen sonnenähnlichen Sternen mit Radialgeschwindigkeitsmethode
Wobble-Technik: Dopplerverschiebung Spektrallinien
1987
Clarence . R. Lynds u. a. Entdeckung: 1. Einstein-Bogen bei Abell 370 im Walfisch
(*1928)
ebenso in Wassermann
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Zeitraum/Jahr
Person
Inhalt
1989
USA
COBE: Satellit zur Messung Mikrowellen-Hintergrundstrahlung
1990
USA
Hubble-Space-Telescope: 2,4-m-Spiegel, visuell, nahes IR
1992
George F. Smoot (*1945) Auswertung COBE-Daten: CMB -> Schwarzkörperstrahlung von 2,725 K
John c. Mather (*1946)
mit Fluktuationen von ~5/100.000 K (2006 Nobelpreis)
1992
A. Wolszczan &
D. A. Frail
Nachweis mittels Wobble-Technik: 2 Körper von Planetenmasse
um Pulsar PSR 1257+12
1995
M. Mayor &
D. Queloz
Nachweis mittels Wobble-Technik: ein Planet bei dem sonnenähnlichen Stern 51 Pegasi in 47 LJ Entfernung
1999
G. Marcy &
P. Butler
Nachweis mittels Wobble-Technik: System aus 3 Planeten um
γ Andromedae
2000
W. Charbonneau &
Th. Brown
Spektraler Nachweis mit HST: Planetenatmosphäre bei
Begleiter von HD209458 bei Transit, "Hot Jupiter", U: 3,5 d
Nachweis von Natrium
Nachweis von Sauerstoff, Kohlenstoff
A. Vidal-Madjar u.a.
Genauere spektrale Untersuchung mit HST und Spitzer-ST: heißer Wasserstoff in oberen
Schichten Atmosphäre von HD209458b, kein Wasser oder Methan
2001
2004
2007
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Wichtigste Quellen:
Verfasser/Titel/Herausgeber
Verlag
Elemente einer Geschichte der Wissenschaft/Michale Serres
Suhrkamp
Volker Bialas / Vom Himmelsmythos zum Weltgesetz
Ibera Wien
Jürgen Hamel / Geschichte der Astronomie
Birkhäuser
Große Gestalten der griechischen Antike/Kai Brodersen
C-H-Beck
Die großen Physiker/Karl von Meyenn
C-H-Beck
Isaac Asimiv/500000 Jahre Erfindungen und Entdeckungen Bechtermünz
Harenberg Schlüsseldaten Astronomie
Harenberg
Emilio Segre/Die großen Physiker und ihre Entdeckungen Piper
Martin Kuckenberg/...und sprachen das erste Wort
ECON
Jost Herbig/Der Fluss der Erkenntnis
Hoffmann und Campe
Andre Pichot/Die Geburt der Wissenschaft
Campus
Lexikon der Naturwissenschaftler
Spektrum
Schlote/Chronologie der Naturwissenschaften
Harri Deutsch
Russo/Die vergessene Revolution
Springer
J.H.von Mädler/Geschichte der Himmelkunde
Wolf/Geschichte der Astronomie
Diesterwegs populäre Himmelskunde
Jahr
1998
1998
1998
1999
1997
1996
1996
1997
1998
1991
1995
1996
2002
2005
ISBN
3-518-28955-1
3-900436-525
3-7643-5787-8
3-406-44893-3
3-406-41151-7
3-86047-141-4
3-611-00537-1
3-492-03950-2
3-430-15771-4
3-455-08419-2
3-88059-978-5
3-8274-1026-6
3-8171-1610-1
3-540-20938-7
1873
1877
1921
aktuelle Quellen
astronomy.com, spaceref.com, spacedaily.com, space.com, space telescope science institute (hst), eso, subaru u.a.
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