Stichpunktzettel – Physik: Das unendliche Weltall

Stichpunktzettel – Physik: Das unendliche Weltall
Zeit: Von einen in einen anderen Zustand wechseln
(physikalisch).
Zeit ist vergangen, wenn ich Arbeit verrichte.
-> Enthopie (steigt stetig an)
Schwarzes Loch:
Sterbender Stern, der seine gesamte
Energie verbrauch hat und in sich zusammenfällt.
Geburt eines Sterns:
In dichten dunklen Wolken aus
Gas und Staub. -> verdunkeln einen Teil des
Orionnebels.
Galaxienarten (nach Hubblesche Klassifizierungsschema):
Spiralgalaxien
Balken – Spiralen
SO – Galaxien
Elliptische Galaxien
: Sc, Sb, Sa
: SBc, SBb, SBa
: E7, E6, E5, E4, E3, E2, E1, E0
Die Spiralgalaxien:
Es wird vermutet, das sie sich
ohne einen
zentralen Balken entwickeln, weil die
magnetischen Kräfte wesentlich kleiner
sind, und die Rotation überwiegt.
Die Buchstaben a, b und c vermerken die
Größe des zentralen Kernes im Vergleich zu
der Ausdehnung der Spiralarme. Galaxien mit
kleinem Kern (Sc) haben eine ausgeprägte
Spiralarmstruktur.
Balken – Spiralen:
Warum sich in einer solchen Galaxie ein
zentraler Kern aus Sternen in Balken
formiert, ist nicht bekannt. Vielleicht ist
es eine Folge aus der Wechselwirkung
zwischen Magnetfeldern in der Galaxie und
deren Rotation im den Zentralkörper.
Balkenspiralen werden in drei Gruppen
aufgeteilt: a, b und c.
Die SO – Galaxien:
Das scheint der Verbindungspunkt zwischen
den anderen drei verschiedenen
Galaxientypen zu sein. Sie sind den E –
Typen ähnlich, weil sie keine
Spiralstruktur haben und noch stärker
abgeflacht sind als die E7 – Typen.
Die elliptischen Galaxien:
In diesen Galaxien findet man
zwischen den Sternen kaum Wasserstoffgas
und Staub, so glaubt man, das keine neuen
Sterne mehr entstehen können. Tatschlich
sind die fast kugelförmigen elliptischen
Nebel nur aus roten Sternen aufgebaut. Aus
diesem Grunde sind sie wahrscheinlich alte
Sternensysteme. Man teilt sie ein von E0
nach E7. E0 – Systeme zeigen keine große
Rotation, diese wächst nach E7 an. In E7
sind noch einige blaue, also jüngere
Sterne, anzutreffen.
Elliptische Galaxien werden runder,
kälter, röter und älter als andere.
Irreguläre Galaxien:
Galaxie:
4% können nicht in das Hubblesche
Klassifizierungsschema eingeordnet werden.
Sie werden „irreguläre“ System genannt. Im
Mittel sind sie kleiner als elliptische
Nebel.
ist eine Ansammlung von Sterne, interstellarem Staub
und freien Wasserstoffatomen. Eine mittlere Galaxie hat insgesamt
etwa 1000 Milliarden Sterne.
Die „Steady State“ Theorie:
Es gibt eine Theorie, die der bekannten Urknalltheorie Konkurrenz machen will,
indem sie annimmt, das sich das einmal vorhandene Universum als ganzes nicht
ändern soll. Individuelle Sterne und Galaxien entwickeln sich und sterben
wieder ab. Aber ständig werden neue wieder geboren, um die alten Objekte alle
zu ersetzen. In dem Maße, in dem sich der Raum zwischen den einzelnen Galaxien
durch die Expansion ausdehnt, bildet sich neue Materie, um den leeren Raum
auszufüllen. Die mittlere Dichte im Universum bleibt dabei konstant. Wenn das
so ist, dann hat das Universum keinen Anfang, aber es wird auch kein
definitives Ende haben. Eine Größe, das heißt einen endlichen Durchmesser,
wird es auch nicht haben, da es sich bis ins Unendliche ausdehnt. Hier erhebt
sich die Frage, wie Materie im leeren Raum geschaffen werden kann. Die Antwort
besagt, das es eine noch andere Art von Feld im leeren Raum geben müsse,
ähnlich dem Gravitationsfeld oder einem Magnetfeld. Dieses Feld müsse in der
Lage sein, aus der im Raum vorhandenen Energie Materie zu machen. Bisher ist
ein solches Feld nicht gefunden worden. Aber das ist noch kein Beweis gegen
seine Existenz. Das Feld brauch nur sehr schwach zu sein, um nur ein
Wasserstoffatom pro Liter in einigen 1000 Milliarden Jahren erzeugen zu
können.
Inzwischen gibt es aber doch einige neuere Beobachtungsergebnisse, die es
ziemlich wahrscheinlich machen, das die „Steady State“ – Theorie die Natur
nicht richtig beschreibt. Es gibt allerdings auch viele Gründe, die gegen den
Urknall sprechen.
Das schwingende Universum:
Nach einer anderen möglichen Theorie schwingt das Universum als Ganzes hin und
her, indem es sich einmal ausdehnt und wieder zusammenzieht. Die Sterne werden
während der Expansionsperiode gebildet. In der Kontraktionsphase des
Universums brechen sie in einem Kollaps wieder auseinander. Wir würden uns
dann heute gerade in der Mitte einer Expansionsperiode befinden. Früher oder
Später würde sich die Blase Universum wieder zusammenziehen.
Theorie des Urknalls:
Das Uratom mit einem Durchmesser von etwa 100 Millionen Lichtjahren
explodierte. Es enthielt Protonen, Neutronen und Elektronen, die
Elementarteilchen, die für den Atomaufbau notwendig sind. Bald nach der
Explosion, wenn die Temperatur im Uratom 1000 Millionen Grad beträgt, beginnen
die Bausteine, sich zu den Atomen zusammenzufügen. Sie fliegen alle
auseinander.
Nach etwa 30 Millionen Jahren ist die Temperatur auf wenige tausend Grad
abgesunken, so das die Möglichkeiten wachsen, das die Materie sich zu Sternen
und Galaxien kondensieren kann. Das Universum ist jetzt etwa 10000 Milliarden
Jahre alt. Teile des Uratoms, die die größte Geschwindigkeit bei der Explosion
erhalten haben, befinden sich am weitesten vom Zentrum entfernt.
Allgemeine Relativitätstheorie:
Sagt aus, dass das Licht durch die
Gravitationskraft der Sonne (oder anderer
Sterne) gebeugt wird. Es fällt sozusagen
im Schwerefeld der Sonne auf diese zu.
Dadurch wird die Position der in der Nähe
der Sonne stehenden Sterne verändert.
Diese Veränderung hat man tatsächlich
gemessen.
Die Rotverschiebung:
Die Rotverschiebung kann z. Zt. nur als
Doppler – Effekt gedeutet werden. Wenn der
Stern sich von der Erde fortbewegt, dann
werden die von ihm ausgesandten
Lichtwellen sozusagen in die Länge
gezogen. Ihre Wellenlänge wird größer, das
Licht erscheint röter. Bewegt sich der
Stern auf die Erde zu, dann werden die
Lichtwellen zusammengeschoben, d.h. ihre
Wellenlänge verkürzt sich. Das Licht wird
blauer.
Zu den erdnahen Planeten:
Merkur
Entfern. v. der Sonne (in Mill. Km):
Durchmesser (km):
Volumen (Erde = 1):
Masse: (Erde = 1):
Dichte (Wasser = 1):
Tag:88 Tage
Jahr: 88 Tage
Bahngeschwindigkeit (km/s):
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
Satelliten:
Venus
Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km):
Durchmesser (km):
Volumen (Erde = 1):
Masse: (Erde = 1):
Dichte (Wasser = 1):
Tag: 30-224,7(??) Jahr: 224,7 Tage
Bahngeschwindigkeit (km/s):
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
Satelliten:
Mars
Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km):
Durchmesser (km):
Volumen (Erde = 1):
Masse: (Erde = 1):
Dichte (Wasser = 1):
Tag: 24 h 37m
Jahr: 687 Tage
Bahngeschwindigkeit (km/s):
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
Satelliten: Phobos, Deimos
Jupiter
Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km):
Durchmesser (km):
Volumen (Erde = 1):
Masse: (Erde = 1):
57,9
4840
0,06
0,06
5,62
47,9
4,29
0,39
keine
108,2
12228
0,88
0,81
5,09
35
10,3
0,89
keine
227,9
6770
0,15
0,11
3,97
24,1
5,03
0,38
778
140720
1347
317,8
Dichte (Wasser = 1):
1,30
Tag: 9h 50m
Jahr: 11,86 Jahre
Bahngeschwindigkeit (km/s):
13,1
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
57,5
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
2,35
Satelliten: Amalthea, Jo, Europa, Ganymed,
Callisto (die anderen 7 haben keine Namen)
Saturn
Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km):
1427
Durchmesser (km):
116820
Volumen (Erde = 1):
771
Masse: (Erde = 1):
95,1
Dichte (Wasser = 1):
0,68
Tag: 10h 38m
Jahr: 29,46 Jahre
Bahngeschwindigkeit (km/s):
9,6
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
33,1
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
0,93
Satelliten: Janus, Mimas, Enceladus, Thetys,
Dione, Rhea, Titan, Hyperion, Japetus, Phoebe
Uranus
Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km):
2870
Durchmesser (km):
47100
Volumen (Erde = 1):
50,6
Masse: (Erde = 1):
14,5
Dichte (Wasser = 1):
1,58
Tag: 10h 48 m
Jahr: 84,02 Jahre
Bahngeschwindigkeit (km/s):
6,8
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
21,6
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
0,99
(Besonderheit: Rotationsachse fast auf Bahnebene)
Satelliten: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania,
Oberon
Neptun
Entfern. v. der Sonne:
Durchmesser (km):
Volumen (Erde = 1):
Masse: (Erde = 1):
Dichte (Wasser = 1):
Tag: 15h 48m
Jahr: 164,79 Jahre
Bahngeschwindigkeit (km/s):
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
Satelliten: Triton, Nereide
Pluto
Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km):
Durchmesser (km):
Volumen (Erde = 1):
Masse: (Erde = 1):
Dichte (Wasser = 1):
Tag:6 Tage 9h
Jahr: 247,7 Jahre
Bahngeschwindigkeit (km/s):
Entweichgeschwindigkeit (km/s):
Schwerebeschleunigung (Erde = 1):
Satelliten:
4496
4460
42,8
17,2
2,22
5,4
24,6
1,38
5950
6000
0,1
0,93?
?
4,7
?
?
keine
Eine Seltsamkeit ist, das Plutos Bahn 17o gegen die Erdbahnebene geneigt ist,
stärker als die Bahnebene irgend eines anderen Planeten. So passt Pluto gar
nicht in das allgemeine Bild hinein, das wir uns von den Planeten machen
können. Manche Forscher nehmen deshalb an, das Pluto nicht mehr zu unserem
Sonnensystem gehört. Es gibt aber auch Astronomen, die vermuten, das Pluto ein
entlaufener Mond des Jupiters ist.
Meteore:
Meteore werden erst dann sichtbar, wenn sie in die Erdatmosphäre eingedrungen
sind. Die Reibungshitze erwärmt sie so stark, das sie glühen und leuchten.
Gewöhnlicht erscheinen sie zuerst als schwach leuchtende Objekte, werden
heller und dann wieder schwächer, um oft in einem kurzen aufleuchten zu
verglühen. Wird ein Meteor von verschiedenen Beobachtungsstationen gesehen und
verfolgt, dann kann aus den Angaben über ihre scheinbare Bahn am Himmel die
wahre Bahn und ihre Geschwindigkeit bestimmt werden. Der Durchmesser des
Meteors lässt sich aus seiner Helligkeit abschätzen.
Meteoriten:
Größere Meteore, dessen Gewicht etliche Tonnen betragen kann. Der größte
bekannte Meteorit fiel in prähistorischen Zeiten in der Nähe von Südafrika
nieder. Er wog etwa 60 Tonnen. Man hat berechnet, das er ursprünglich 80 Tonen
schwer war.
Gewöhnlich kann man unter den Meteoriten zwei verschiedene Sorten
unterscheiden: Steinmeteoriten (Äroliten) und Metallmeteoriten (Sideriten).
90% aller bekannten Meteoriten gehören zur ersten Klasse. Ihr Material besteht
hauptsächlich aus Silikaten und unterscheidet sich kaum von den irdischen
Gesteinen. Die Metallmeteoriten bestehen zu 90% aus Eisen, etwas Nickel und
Spuren anderer Elemente, die wenigen Siderolite haben Silikate und Eisen. Man
hat das Alter dieser Weltenbummler feststellen können und fand, das es mit dem
heute angenommen Alter des Universums übereinstimmt.
Komet:
Der Komet besteht aus einem festen Kern (wahrscheinlich meteoritisches, festes
Material), der etwa einen Durchmesser von 600 km haben kann. Um ihn herum
liegt die gasförmige Koma (Kometenkopf) mit einem Durchmesser von etwa 130000
km. Der Kometenschweif kann bis zu 300.000.000 km lang sein.
Asteroiden:
Kleine Planetenkörper mit Durchmesser von 1 bis etwa 700 km, deren Bahnen um
die Sonne hauptsächlich zwischen den Bahnen von Mars und
Jupiter liegen.
Erklärung von Fachausdrücken:
Aberration:
Eine kleine Verlagerung
der scheinbaren Position eines Sternes,
durch die Rotation und Revolution der
Erde in der Zeit verursacht, in der das
Licht des Sternes sich vom Objektiv des
Fernrohrs bis zum Okular bewegt.
Absorption:
Verminderung und Auslöschung
des Lichtes durch Materieteilchen, die im
Ausbreitungsweg des Lichtes liegen.
Absorptionslinien:
Die Atome aller chemischen
Elemente können Licht bestimmter Farben oder
bestimmter Wellenlinien absorbieren. Anstelle
des Lichtes treten im Spektrum eines Sternes
dunkle Linien auf, deren Lage von der Art des
absorbierenden Atoms und seines physikalischen
Zustandes abhängig ist.
Albedo:
Himmelskörper, wie z.B. Planeten und
ihre Monde, können kein eigenes Licht aussenden.
sie reflektieren nur das auf sie fallende Licht
der Sonne. Die Albedo ist dann das Verhältnis
der reflektierten zu der von der Sonne empfangenen
Lichtmenge.
Aphel:
Der Punkt in der elliptischen Bahne eines
Planeten, Kometen oder Planetoiden, der die
größtmöglichste Entfernung von der Sonne hat.
Apogäum:
Der Punkt der Mondbahn, der die größte
Entfernung hat. Dieser Ausdruck wird auch bei der
Bahnbeschreibung von künstlichen Satteliten benutzt.
Äquatoriale Montierung:
Eine Möglichkeit, ein
Astronomisches Fernrohr so aufzustellen, das nur
die Rotation um eine Achse erforderlich ist,
um das Fernrohr der täglichen Bewegung der
Gestirne nachzuführen. Diese Achse liegt am
Aufstellungsort parallel zur Erdrotationsachse.
Astronomische Einheit:
AE. Entfernungseinheit
der Astronomie. Es ist die mittlere Entfernung
der Erde von der Sonne, rund 149;6 Millionen km.
Atmosphäre:
Gasschicht, die einen Himmelskörper
umgibt und durch dessen Gravitationskraft am
entweichen in den Weltraum gehindert wird.
Äußere Planeten:
Planeten, deren Bahnen außerhalb
der Erdbahnen liegen.
Azimuth:
Eine Koordinate, um zusammen mit der
Höhe den Ort eines Objektes am Himmel
festzulegen. Es ist der Winkelabstand des
Vertikalkreises vom Meridian des Beobachtungsortes.
Bedeckung:
Ein Himmelsobjekt wird durch den Mond oder
einen Planeten bedeckt, so das dieses Objekt hinter der
Mond- oder Planetenscheibe verschwindet und später
wieder hervorkommt, nach dem sich Mond und Planet auf
ihrer Bahn weiterbewegt haben.
Sternenbedeckung.
Bode – Titiusches Gesetz:
Es gibt in einfacher mathematischer
Form die Abstände der Planeten im Sonnensystem bis auf die von
Neptun und Pluto richtig wieder.
Breite und Länge:
Die beiden Koordinaten zur Festlegung einer
Position am Himmel im System der Ekliptik.
Cepheiden – Veränderliche:
Veränderliche Sterne, die in
regelmäßiger Weise ihre Helligkeit ändern. Da die Periode
dieser Änderung mit der wahren Leuchtkraft dieser Sterne
zusammenhängt, dienen diese Sterne zu Entfernungsbestimmungen.
Ekliptik:
Die scheinbare Bahn der Sonne am Himmel, die
sie in einem Jahr durchläuft.
Nova:
Sterne, die plötzlich sehr hell geworden sind,
so das man früher glaubte, das sie echte „neue“ Sterne
seien. Heute weiß man, das es Sterne in bestimmten
Entwicklungsstadien sind, in denen sie explodieren
und einen Teil ihrer Masse in den Weltraum hinaus
verlieren. Dabei werden sie plötzlich enorm hell,
können ihre alte geringe Helligkeit erst wieder
nach vielen Tagen oder auch einigen Jahren erreichen.
Doppelsterne:
Zwei Sterne, die einen gemeinsamen
Schwerpunkt umlaufen. Dieser liegt meistens im
massereicheren Hauptstern. Etwa 50% aller Sterne sind
Doppelsterne.