Inhaltsverzeichnis - Sterne und Weltraum

#7989_titelei Seite 3 Donnerstag, 19. Juli 2001 9:12 09
Inhaltsverzeichnis
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Geschichte der Astronomie . . . . . . . .
1.1 Vom Dunkel der Vorzeit zur
Wissenschaft Astronomie . . . . . . . . . . . .
1.2 Das Weltbild der Griechen . . . . . . . . . . .
1.3 Renaissance-Astronomie in Europa . . . .
1.4 Geburt und Triumphe der
Himmelsmechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.5 Die Entstehung der Astrophysik . . . . . . .
1.6 Die Herausbildung des modernen
astronomischen Weltbildes . . . . . . . . . . .
1.7 Technik der Sternforschung: Vom
Schattenstab zum Riesenspiegel . . . . . .
1.8 Die Entwicklung der Institutionen
und der Kommunikation . . . . . . . . . . . .
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Grundlagen der astronomischen
Beobachtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.1 Die Erde als Beobachtungsstandort . . . .
2.1.1 Einige Angaben zur Erde
und ihrer Umgebung . . . . . . . . . .
2.1.2 Die scheinbare tägliche
Bewegung der Gestirne . . . . . . . .
2.1.3 Die scheinbare jährliche
Bewegung der Gestirne . . . . . . . .
2.1.4 Astronomische
Koordinatensysteme . . . . . . . . . . .
2.1.5 Astronomische Zeitrechnung
und Zeitmessung . . . . . . . . . . . . .
2.1.6 Die Präzession der Erdachse . . . . .
2.2 Astronomische Beobachtungstechnik . .
2.2.1 Optische astronomische
Instrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2.2 Nichtoptische
Beobachtungsgeräte . . . . . . . . . .
2.2.3 Strahlungsempfänger . . . . . . . . . .
3
5
Das Planetensystem . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Himmelsmechanik . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.1 KEPLER und das Erbe
TYCHO BRAHEs . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.2 KEPLERs Aussagen
auf dem Prüfstand . . . . . . . . . . . .
3.1.3 NEWTON, ein Apfel
und der Mond . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.4 Keplersche Gesetze und
NEWTONs Gravitationsgesetz –
eng zusammenhängende
Gesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1.5 Bewegungen
im Gravitationsfeld . . . . . . . . . . . .
3.1.6 Flug ohne Grenzen . . . . . . . . . . . .
3.2 Aufbau des Planetensystems . . . . . . . . .
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39
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3.2.1 Bestimmung der
Astronomischen Einheit . . . . . . . . 80
3.2.2 Die physikalischen
Eigenschaften der großen
Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.2.3 Erdähnliche Planeten . . . . . . . . . . 84
3.2.4 Jupiterähnliche Planeten . . . . . . . 92
3.2.5 Monde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.2.6 Kleinkörper des Planetensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
3.3 Das System Erde – Mond . . . . . . . . . . . . . 108
3.3.1 Ein Überblick zur
Mondbewegung . . . . . . . . . . . . . . 108
3.3.2 Die Mondphasen . . . . . . . . . . . . . 109
3.3.3 Sonnen- und
Mondfinsternisse . . . . . . . . . . . . . 110
3.3.4 Physikalische Wechselwirkungen zwischen Erde und Mond . . . 112
3.4 Die Physik der Planeten . . . . . . . . . . . . . 116
3.4.1 „Irdische“ und
„kosmische“ Physik? . . . . . . . . . . . 116
3.4.2 Das Dichte-Radius-Diagramm
der Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
3.4.3 Die Form der Himmelskörper . . . 117
3.4.4 Ringe und Ringsysteme . . . . . . . . 118
3.4.5 Die Magnetfelder der Planeten . . 119
3.4.6 Die Atmosphären
der Himmelskörper . . . . . . . . . . . . 120
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4
Die Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1 Physikalische Eigenschaften
der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.1.1 Theoretische und
experimentelle Grundlagen . . . . . 123
4.1.2 Zustandsgrößen der Sonne und
Methoden ihrer Bestimmung . . . 126
4.2 Struktur und Aufbau der Sonne . . . . . . . 131
4.2.1 Innerer Aufbau . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.2.2 Erzeugung und Transport der
Energie im Sonneninnern . . . . . . 132
4.2.3 Fotosphäre, Chromosphäre
und Korona . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135
4.3 Aktivitätserscheinungen der Sonne . . . . 138
4.3.1 Sonnenflecken . . . . . . . . . . . . . . . 138
4.3.2 Sonnenfackeln . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.3.3 Protuberanzen . . . . . . . . . . . . . . . 141
4.3.4 Solar-terrestrische
Beziehungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
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5
Die Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.1 Entfernungen und Helligkeiten
der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
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5.2
5.3
5.4
5.5
5.6.
5.7
5.1.1 Die trigonometrische
Entfernungsbestimmung . . . . . . . 145
5.1.2 Scheinbare und absolute
Helligkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Die wahren Bewegungen der Sterne . . . 150
Strahlungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
5.3.1 Die Schwarzkörperstrahlung . . . . 153
5.3.2 Anwendungen der Schwarzkörperstrahlung in der
Astrophysik . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155
5.3.3 Linienstrahlung und angeregte
Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157
5.3.4 BOLTZMANN-Statistik und die
Analyse von Spektrallinien . . . . . . 159
Die Zustandsgrößen der Sterne
und Methoden ihrer Ermittlung . . . . . . . 162
5.4.1 Die Oberflächentemperatur der
Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162
5.4.2 Die Spektraltypen . . . . . . . . . . . . . 163
5.4.3 Die Leuchtkraftklassen . . . . . . . . . 164
5.4.4 Die Massen von Sternen . . . . . . . . 165
5.4.5 Die Radien von Sternen . . . . . . . . 168
5.4.6 Die chemische Zusammensetzung der Sternmaterie. . . . . . . 169
5.4.7 Die Wertebereiche der
Zustandsgrößen . . . . . . . . . . . . . . 170
Zusammenhänge zwischen
Zustandsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
5.5.1 Das HERTZSPRUNG-RUSSELLDiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
5.5.2 Das HERTZSPRUNG-RUSSELLDiagramm, das Farben-Helligkeits-Diagramm und die
PLANCK-Funktion . . . . . . . . . . . . . . 173
5.5.3 Die Masse-LeuchtkraftBeziehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5.5.4 Die Masse-Radius-Beziehung . . . . 175
Aufbau und Entwicklung der Sterne . . . 176
5.6.1 Einige Grundzüge des inneren
Aufbaus der Sterne . . . . . . . . . . . . 176
5.6.2 Annäherung an Sternmodelle . . . 177
5.6.3 Homologe Sterne . . . . . . . . . . . . . 178
5.6.4 Strahlungsdruck und Stabilität
der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
5.6.5 „Herleitung“ der Masse-Leuchtkraft- und der Masse-RadiusBeziehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
5.6.6 Die Lage der Hauptreihe im HRD. 182
Die Entwicklung der Sterne . . . . . . . . . . 183
5.7.1 Das Vor-Hauptreihenstadium. . . . 183
5.7.2 Das Hauptreihenstadium . . . . . . . 184
5.7.3 Das Nach-Hauptreihenstadium . . 185
5.7.4 Endstadien der Sternentwicklung. . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
5.7.5 Cepheiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
5.7.6 Materiescheiben im All und die
Entstehung von Planetensystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
6
Die Galaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.1.1 Der Bau der Galaxis und
wichtige Strukturelemente im
Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192
6.1.2 Das galaktische Koordinatensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
6.2 Strukturbestimmungen der Galaxis
aus Sternzählungen . . . . . . . . . . . . . . . . 197
6.3 Das interstellare Medium . . . . . . . . . . . . 199
6.3.1 Grundlagen und
Entdeckungsgeschichte . . . . . . . . 199
6.3.2 Das ionisierte Gas . . . . . . . . . . . . . 200
6.3.3 Das neutrale Gas . . . . . . . . . . . . . . 203
6.3.4 Molekülwolken, Staub und
Sternbildung . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
6.3.5 Heißes Gas in der Galaxis . . . . . . . 205
6.4 Die Kinematik der Milchstraße . . . . . . . . 206
6.4.1 Systematische Bewegungen
der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.4.2 Die Pekuliarbewegung
der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
6.4.3 Strukturuntersuchungen der
Galaxis mithilfe der
21-cm-Strahlung . . . . . . . . . . . . . . 207
6.4.4 Die Rotation der Galaxis und
die dunkle Materie . . . . . . . . . . . . 209
6.5 Die Spiralarme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210
6.6 Der galaktische Halo . . . . . . . . . . . . . . . . 211
6.7 Die zeitliche Entwicklung der Galaxis . . 211
6.8 Extragalaktische Sternsysteme
6.9 Die Entwicklung des Kosmos
7
Mensch und Kosmos . . . . . . . . . . . . . . 213
7.1 Sternenkinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
7.2 Das anthropische Prinzip . . . . . . . . . . . . 214
7.3 Wo sind die kosmischen Brüder? . . . . . . 215
8
Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Übersichten über
Sternbilder, häufig genutzte Symbole
und Abkürzungen, Zeit- und Entfernungseinheiten, Naturkonstanten, die
wichtigsten Daten von Sonne und Erde
und Spektralklassen . . . . . . . . . . . . . . . . 217
Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
Bildanhang