Abriß der Astronomie
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Abriß der Astronomie von Prof. Dr. Hans-Heinrich Voigt Universitäts-Sternwarte Göttingen 5., überarbeitete Auflage Wissenschaftsverlag Mannheim/Wien/Zürich I n h a l t s v e r z e i c h n i s I . Sphärische Astronomie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 .1 .2 .3 Koordinatensysteme 1 Zeit Sternörter 5 Refraktion 12 Aberration 14 9 Parallaxe 15 Präzession und Nutation 17 Astronomische Konstanten Sternkataloge 21 Orts- und Zeitbestimmung 24 24 25 27 Instrumente Die wichtigsten Methoden Präzisionszeitbestimmung 22 II. Das Planetensystem 1 Überblick 29 2 Planetenbahnen Definitionen, Bahnelemente Bewegung der Planeten in der Bahn (Ephemeriden) Erdbahn Geozentrische (scheinbare) Bahnen 31 31 33 36 37 H i s t o r i s c h e Entwicklung Das Zwei-Körper-Problem Gravitationsgesetz und Bewegungsgleichungen Drehimpuls, Flächensatz Die Bahnform Energiesatz Drittes Keplersches Gesetz 38 43 43 44 44 45 47 5 Bahnbestlmmung 47 6 .1 .2 .3 .4 n-Körper-Problem, Störungsrechnung Allgemeine Integrale Vlrialsatz Sonderfälle Störungen 48 48 50 51 52 7 .1 .2 .3 .4 Das System E r d e - Mond Störungen der Mondbahn durch die Sonne Libration Wechselwirkung Erde - Mond Finsternisse 54 55 58 58 60 .1 .2 .3 .4 3 4 .1 .2 .3 .4 .5 - JBondflnsternis - Sonnenfinsternis - Zahl und Zyklus der Finsternisse 60 62 63 8 .1 .2 .3 9 .1 .2 Bahnen k ü n s t l i c h e r Raumfahrzeuge Raketenformel Bahnen künstlicher S a t e l l i t e n Interplanetare Bahnen 65 66 67 67 Die g r o ß e n P l a n e t e n und i h r e Monde Zusammenstellung mechanischer und physischer Daten Allgemeines zu den Planeten 68 69 70 .3 Direkte Beobachtungsgrößen Phasen Temperatur Atmosphäre Allgemeiner Aufbau Röche'sehe Grenze Die großen Planeten - Merkur 73 - Venus 74 - Erde 75 - Mars 77 70 70 71 72 72 73 und ihre Monde im Einzelnen - Jupiter 79 - Saturn 8 2 - Uranus 8 4 - Neptun 8 5 - Pluto 85 73 10 11 Kleine Planeten Kometen 86 88 12 Meteore und Meteoriten 91 13 .1 .2 .3 Interplanetare Materie Interplanetarer Staub Interplanetares Gas Interplanetares Magnetfeld, kosmische Strahlung 95 95 95 98 14 Kosmogonie 98 III. Elektromagnetische Strahlung, Instrumente 1 Spektrum 2 .1 .2 .3 .4 3 Ursprung der Strahlung Hohlraumstrahlung Strahlung im Zusammenhang mit Atomen und Molekülen Magnetobremsstrahlung Inverser Compton-Effekt Fernrohre 101 103 104 106 110 111 114 .1 .2 .3 Grundbegriffe Abbildungsfehler Linsenfernrohre 114 117 119 .4 .5 Spiegelteleskope Montierungen 120 123 4 Spektralapparate 125 5 Lichtempfänger Auge Photoplatte, Speckle-Interferometrie 131 131 131 .1 .2 .3 6 7 Photoelektrische und ähnliche Empfänger Röntgenteleskope Radioteleskope 133 134 135 XI IV. Zustandsgrößen der Sterne 1 .1 .2 .3 Helligkeit, Farbe, Leuchtkraft Scheinbare Helligkeit Farbe Absolute Helligkeit, Leuchtkraft 138 138 141 142 2 .1 .2 .3 .4 •5 Spektralklassifikation Harvard-Klassifikation Yerkes- oder MK-Klassifikation Pariser Klassifikation Schmalband-Klassifikation Klassifikation bei geringer Dispersion 144 144 148 151 152 153 3 -1 .2 .3 .4 Radius Interferometer Sternbedeckung durch den Mond Bedeckungsveränderliche Strahlungsenergetische Methode 154 154 155 156 156 4 Masse, D i c h t e , 157 5 Zustands-Diagramme Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) Farben-Helligkeits- und Farb-Diagramme Masse-Leuchtkraft-Beziehung .1 .2 .3 Schwerebeschleunigung 162 162 165 166 6 Temperatur 167 7 Rotation 170 8 Magnetfelder 9 •1 -2 Chemische Zusammensetzung Allgemeine kosmische Häufigkeitsverteilung Entstehung der Elemente, Änderung der Chemie 173 174 174 175 V. P h y s i k d e r Sonnen- und S t e r n a t m o s p h ä r e n 1 .1 •2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 .10 .11 2 .1 .2 .3 .4 .5 •6 T h e o r i e d e s Kontlnuums Grundbegriffe der Strahlungstheorie Strömungsgleichung Strahlungstransport Kontinuitätsgleichung Ergiebigkeit Absorptions- und Streukoeffizient Graue Atmosphäre, Temperaturschichtung Opazitätskoeffizient Druckschichtung Konvektion und Strahlungsgleichgewicht Atmosphären-Modelle Theorie der Fraunhoferlinien Das Linienprofil, Verbreiterungsmechanismen Strahlungstransport, Berechnung des Linienprofils Wachstumskurve Grobanalyse Turbulenz Feinanalyse 176 176 180 181 183 184 185 186 189 190 191 195 197 197 202 204 208 210 210 XII 3 Sonnenatmosphäre, Oberblick 212 4 Photosphäre 214 5 Chromosphäre 219 6 Korona 222 7 .1 A k t i v i t ä t der Sonne Sonnenflecken 226 226 - Statistik - Phänomenologie des Einzelflecks - Physik und Theorie der Flecken .2 .3 .4 .5 3 .1 .2 .3 Fackeln Protuberanzen, Filamente Eruptionen Gestörte Radiostrahlung Magnetfelder in ionisierter Materie (Magnetohydrodynamik) Effekte und ihre quantitative Beschreibung Elektrodynamik Hydrodynamik VI. 226 228 230 li\ 231 233 235 238 238 239 243 Innerer Aufbau und Sternentwicklung 1 Die Grundgleichungen 250 2 Die Zustandsgieichungen Opazitätskoeffizient 255 Energ ie-Er Zeugung Energieque1len Kernprozesse Energieverlust durch Neutrinos Die Zeitskalen Masse-Leuchtkraft-Beziehung Sternentwicklung Entstehung der Sterne Vor-Hauptreihen-Entwicklung Hauptreihenstadium Nach-Hauptre ihen-Entwicklung Endstadien der Sternentwicklung 261 261 263 266 266 268 3 4 .1 .2 .3 .4 .5 5 .1 .2 .3 .4 .5 VII. 260 269 269 272 275 278 283 Veränderliche und Pekuliare Sterne 1 Allgemeines 285 2 Pulsationsveränderliehe Langperiodische Cepheiden RR Lyrae-Sterne Zwerg-Cepheiden ß Cephei - Sterne Mira-Sterne RV Tauri-Sterne a 2 Canum Venaticorum-Sterne Halbregelmäßige Veränderliche Unregelmäßige Veränderliche 288 2B8 290 291 292 292 293 293 294 294 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 XIII .10 .11 3 .1 T2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 ZZ Zeti-Sterne BY Draconis-Sterne Eruptionsveränderliche Novae und Nova-ähnliche Zwergnovae Supernovae R Coronae Borealis - Sterne Irreguläre Veränderliche UV Ceti-Sterne (Flare-Sterne) S Doradus-Sterne (Hubble-Sandage-Sterne) Z Andromedae-Sterne 295 295 296 296 299 300 304 304 306 307 307 4 Pekuliare Sterne, Allgemeines 308 5 .1 .2 .3 .4 .5 .6 P e k u l i a r e S t e r n e im B e r e i c h O . . . A WR- oder Wolf-Rayet-Sterne Of-Sterne Hüllensterne, Be-Sterne u.a. CNO-Sterne Helium-Sterne P Cygni-Sterne 309 309 310 310 312 312 313 6 P e k u l i a r e S t e r n e im B e r e i c h B . . . F CPl- oder Metallinien-Sterne (Am, Fm) Ap- oder CP2- und CP3-Sterne X Bootis-Sterne HdC = H-defizite Kohlenstoffsterne 313 313 314 316 316 P e k u l i a r e S t e r n e im B e r e i c h G...M Pekuliare G- und K-Sterne - Sterne mit CH-Anomalien - Sterne mit CN-Anomalien - Ba-Sterne Pekuliare K- und M-Sterne - C-Sterne = Kohlenstoff-Sterne - S-Sterne 316 316 316 316 317 317 317 317 .1 .2 .3 .4 7 .1 .2 8 P l a n e t a r i s c h e Nebel 318 9 Weiße Zwerge 319 Kompakte Objekte Neutronen-Sterne (Radio-)Pulsare 321 321 322 10 .1 .2 VIII. D o p p e l s t e r n e und S t e r n h a u f e n 1 .1 .2 .3 Doppelsterne, Allgemeines Klassifikation Statistik, Mehrfachsysteme Spezielle Typen, interessante Systeme 2 3 4 5 V i s u e l l e Doppelsterne A s t r o m e t r i s c h e Doppelsterne Spektroskopische Doppelsterne Photometrische Doppelsterne 325 325 326 327 328 332 334 337 XIV 6 .1 .2 .3 .4 .5 Physik enger Paare, Röntgendoppelsterne Kritische Äquipotentialfläche Beobachtungsbefunde Theoretische Entwicklungswege Röntgendoppelsterne Entstehung von Doppelsternen 341 341 342 344 346 348 7 Sternhaufen, Allgemeines 349 8 Assoziationen 350 9 .1 .2 .3 Offene Sternhaufen Statistik, Klassifikation Aufbau der einzelnen Haufen Bewegungshaufen 357 352 352 354 357 Kugelhaufen Statistik, Klassifikation Aufbau der einzelnen Haufen Relaxationszeit Bahnforroen in der Galaxis Kosmogonie der Kugelhaufen 357 357 358 361 363 363 10 .1 .2 .3 .4 .5 IX. Das Milchstraßensystem oder die Galaxis 1 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 Interstellare Materie Emissionsnebel Reflexionsnebel Dunkelwolken und Molekülwolken Allgemein verteiltes Gas Allgemein verteilter Staub Interstellares Magnetfeld, Polarisation Verhältnis Staub/Gas, Gesamtanteil Zusammenstellung der interstellaren Temperaturen 365 367 372 372 376 378 381 382 382 2 .1 .2 .3 Entfernungsbestimmungen Geometrische Methoden Photometrische Methoden Sonstige Methoden 383 383 385 387 3 .1 .2 .3 .4 .5 Räumlicher Aufbau des Milchstraßensystems Dimensionen des Systems Verteilung der Sterne an der Sphäre Die nächste Sonnenumgebung Stellarstatistische Methoden Großräumige Verteilung spezieller Objekte, Populationen Bewegung der Sterne, Dynamik Beobachtungsgrundlagen - Eigenbewegungen (EB) - Radialgesohwindigkeiten (RG) - Raumgeschwindigkeiten 387 387 388 390 391 4 .1 .2 .3 .4 .5 Pekuliarbewegung der Sonne Rotation des Milchstraßensystems Bewegungen innerhalb der Sterngruppen Dynamik der Galaxis 394 397 397 397 398 399 399 401 407 410 XV 5 .1 .2 .3 .4 .5 Spiralstruktur Optische Beobachtungen Radiobeobachtungen Das galaktische Zentrum Goulds Belt Dichtewellen-Theorie 6 Galaktische Radiostrahlung Diskrete Radioquellen Allgemeine (kontinuierliche) .1 .2 412 412 413 414 416 416 419 419 galaktische Strahlung 420 7 Halo d e r M i l c h s t r a ß e 422 8 .1 .2 .3 Hochenergetische Strahlung Kosmische Strahlung Röntgen- und Gamma-Strahlung Neutrino-Strahlung 424 424 427 429 9 Entwicklung des Milchstraßensystems 430 X. Außergalaktische Systeme 1 Galaxien als Individuen 431 .1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 Bezeichnungen, Kataloge, Karten Scheinbare Verteilung am Himmel Klassifikation, allgemeine Typenbeschreibung Auflösung in Einzelobjekte Interstellare Materie Durchmesser Helligkeit, Farbe, Leuchtkraft - Scheinbare Helligkeit - Absolute Helligkeit - Oberflächenhelligkeit - Farbe - Verteilung von Leuchtkraft und Farbe - Integraler Spektraltyp - Emissionslinien - Energieverteilung im Spektrum 431 432 433 436 438 439 440 440 440 441 441 441 443 444 445 .8 .9 Rotation Massen - Aus - Aus - Aus - Aus •• Aus 445 446 447 448 449 450 450 .10 •11 .12 2 .1 .2 3 •1 .2 •3 der Rotation Doppelsystemen Geschwindigkeitsstreuung und Virialsatz dem Masse-Leuchtkraft-Verhältnis der 21 cm-Linie Radiostrahlung Form der Spiralen Kerne der Galaxien 451 451 452 Entfernungsbestimmungen 453 Primäre Methoden Sekundäre Methoden 453 455 Doppel- und Mehrfachsysteme Statistik Wechselwirkung Entstehung von Doppel- und Mehrfachsystemen 456 456 457 460 XVI 4 Galaxienhaufen .1 .2 .3 .4 .5 5 Statistik, Beobachtungen Klassifikation und Aufbau der Haufen Massenbestimmung Die Lokale Gruppe Superhauf en Aktive Galaxien, Radiogalaxien 461 461 461 464 466 469 470 .1 .2 Definitionen, Klassifizierungen, Zusammenhänge Radiogalaxien - Ausgedehnte Quellen, Doppelquellen - Kompakte Quellen 470 474 475 477 .3 .4 .5 Seyfert-Galaxien BL Lacertae-Objekte Quasare, ßuasistellare Objekte 478 480 481 6 Das Universum .1 .2 .3 .4 .5 .6 Register 485 3°-Kelvin-Hintergrundstrahlung Expansion und Hubble-Konstante Alter der Welt Kosmologien, Weltmodelle - Friedmannsche Kosmologien - Astronomische Nachweise der allg.Relativitätstheorie - Andere Kosmologien 485 486 491 492 493 Der Urknall (Big Bang) vergleich mit der Beobachtung 500 508 497 498 5 jl
