Wie misst man Entfernungen im All?
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Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 Wie misst man Entfernungen im All? Wie weit sind Sterne[1], Galaxien[2] oder andere Himmelsobjekte[3] von uns entfernt? Wie kann man das ´rausfinden? Im All gibt’s ja keinen Zollstock[4], kein Metermaß[4]. durch bestimmen, das wir es sehen können. messen[6] können, wie auch immer. Etwas das keine Strahlung aussendet kann auch nicht gemessen werden. Denn hingehen können wir ja schlecht. Und Nun hat eine Entfernung im Strahlung breitet sich mit All immer etwas damit zu tun, Lichtgeschwindigkeit[7] aus. das es eine Zeitreise[5] ist. Das sind schlapp 300.000 Km/sec. Wir können die Existenz eines kosmischen Objektes nur da- Kurz am Rande: Man stelle Thema 34 sich mal vor, das so ein Photon Milliarden von Lichtjahren zu Dir unterwegs ist um in dein Fernrohr zu fallen, nur stehst du unter einem Baum. Das Photon[8] fällt auf ein Blatt, wird absorbiert[9] und gibt keine Information[10]. Tja das wäre doof jetzt. Oder? trifft, kommt es immer aus der Vergangenheit[11]. Denn das Photon[8], das Lichtteilchen, war ja mit einer Geschwindigkeit von schlapp 300.000 Km/sec unterwegs. Es hat also eine gewisse Zeit[12] gebraucht, bis es bei uns ankam. Also immer wenn wir EntferNee aber weiter. nungen[13] bestimmen, machen wir eine Zeitreise[14] in die Wenn diese Photon hier ein- Vergangenheit[11]. Wir sehen HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Seite 1 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? nie was ist, sondern immer nur dringt und tastet, die Anfangswas war. gründe des Menschlichen, seiner Geschichte, seiner GesitThomas Mann, der ja 1943 in tung, sich als gänzlich unerdie Vereinigten Staaten lotbar erweisen und vor unseemigrierte, schrieb zum rem Senkblei, zu welcher Thema Vergangenheit in abenteuerlichen Zeitenlänge seinem Vierteiler, „Joseph und wir seine Schnur auch abspuseine Brüder“[16], eine Passage, len, immer wieder und weiter im Vorspiel mit dem Titel ins Bodenlose zurückweichen. „Höllenfahrt“[17], da heißt es: Zutreffend aber heißt es hier »Tief ist der Brunnen der ›wieder und weiter‹; denn mit Vergangenheit. Sollte man ihn unserer Forscherangelegennicht unergründlich nennen? heit treibt das Unerforschliche Dies nämlich dann sogar und eine Art von foppendem Spiel: vielleicht eben dann, wenn nur es bietet ihr Scheininhalte und und allein das Menschenwe- Wegesziele, hinter denen, sen es ist, dessen Vergangen- wenn sie erreicht sind, neue heit in Rede und Frage steht. Vergangenheitsstrecken sich Da denn nun gerade geschieht auftun, wie es dem es, daß, je tiefer man schürft, Küstengänger ergeht, der des je weiter hinab in die Unter- Wanderns kein Ende findet, welt des Vergangenen man weil hinter jeder lehmigen Thema 34 Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 Dünenkulisse, die er erstrebte, Samos, lebte 310 v. Chr.- 230 neue Weiten zu neuen Vorge- v Chr. birgen vorwärtslocken.« Der wusste bereits, das der Mond[19] der Erde[20] näher sein Und das ist genau das, was musste als die Sonne[21]. sich in der Astrophysik ab- Warum? spielt. Wir schauen hin, und wenn wir meinen etwas er- Wegen der Sonnenfinsternis. reicht zu haben, stellt sich her- Der Mann hat offensichtlich aus, es ist nur ein neuer Start- erkannt, das sich der Mond punkt zu noch weiter entfern- vor die Sonne schiebt. ten Zielen. Wir sehen immer etwas Neues, etwas Neues et- Er war der Meinung, das sich was Neues. der Mond viel näher an der Erde befände als die Sonne Also zunächst einmal können und er hat auch schon gewir wirklich exakt nur Entfer- glaubt, das sich die Erde mit nungen bestimmen, die bei dem Mond zusammen um die uns in der Nähe sind. Also Sonne dreht. astronomisch gesprochen. Am 14 März 190 v. Chr. gab Da gab es einen alten Grie- es eine totale Sonnenfinsterchen namens Aristarch von nis[23] und da hat sich ein Grie- HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Seite 2 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? che Namens Hipparchos[22] den Winkeln zum Mond ein Gedanken gemacht. Dreieck mache, kann ich genau ausrechnen, wie weit [24] Er wohnte auf Rhodos und der Mond weg ist. hatte dort eine Totale Sonnenfinsternis[25] gesehen. Ein paar Wie geht das? Mit den TrigoTage später erfuhr er, das in nometrischen Funktionen. Alexandria (Ägypten) die glei- Kurz, wenn ich an den Enden che Sonnenfinsternis zu sehen einer Strecke einen Winkel anwar, aber nur zu 4/5. Also eine lege, kann ich ausrechnen in partielle Sonnenfinsternis[26], welcher Entfernung der wie man sagt. Schnittpunkt liegt. Nun hat er sich überlegt, das es damit zu tun haben muss, das die Ägypter die Sonnenfinsternis aus einem anderen Winkel gesehen haben müssen, als er selbst auf Rhodos. C ist Rhodos, D ist Alexandria, ich habe einen Rechten Winkel zum Mond, Alexandria einen anderen, den muss ich wissen, und schon kann man das Dreieck ausrechnen. Wenn ich also mit den Eck- Und er hat ungefähr geschätzt punkten zwischen mir auf 30 Erddurchmesser. Zur ErinRhodos, und Alexandria und nerung, die Erde[20] hat einen Thema 34 Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 Durchmesser von etwas mehr als 12.756,32 Km mal 30 sind = 382.689,6 Km. Tatsächlich ist er 384.400 Km entfernt. Also er war schon mal verdammt dicht dran. Syene, dem heutigen Assuan[31], am 21.Juni ein Stab keinen Schatten warf und das Licht der Sonne fiel Schattenlos bis zum Grund eines Brunnens. Das konnte nur sein, weil die Sonne senkrecht Also eine ganz erstaunliche drauf scheint. Von dort zur Leistung über 100 Jahre vor Sonne gibt es also einen rechChristus. Nur aus der Beob- ten Winkel. achtung einer Sonnenfinsternis heraus, und durch Überlegun- In Alexandria war dem aber gen am Schreibtisch. nie so. An keinem Tag schien die Sonne wirklich senkrecht Aber woher wusste er den nach unten. Erddurchmesser? Nun maß er die Schattenlänge Etwa 100 Jahre vor ihm hat und berechnete daraus den AbEratosthenes[29] bereits den stand zwischen Syene und Erddurchmesser[30] ausgerech- Alexandria. Er kam auf 5.000 net. Stadien. Das ist eine uns nicht wirklich bekannte LängeneinEr hat gehört, das in der Stadt heit. Aber den Aufzeichnun- HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Seite 3 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 gen zu Folge ist ein Stadion wurf heraus berechnet. Faszi- denken herausgefunden, das die Länge von 157 Metern. nierende Leistung. wenn in einem Ort ein Schatten fällt und an einem anderen Aus der Schattenlänge konnte Und er ging noch weiter. Er Ort nicht, die Erde keine er einen Unterschied der Son- überlegte sich nämlich, das Scheibe sein kann. neneinstrahlung von 7,2° er- wenn am 21 Juni um 12 Uhr mitteln. Was also bedeutet, Mittags in Alexandria ein Die Scheiben – Theorie hielt das? Schatten von einem senkrech- sich allerdings dennoch hartten Stab fällt und in Syene näckig bis ins Mittelalter, aber 5.000*157 = 785 Km nicht... na? Aufgemerkt! naja, das ist ein anderes Thema. 785Km /7,2°*360=39.250 Km Dann kann die Erde keine für den Erdumfang. Scheibe sein. Das waren so die ersten Überlegungen, die man in der AntiTatsächlich beträgt der Erdum- Weil... Wenn die Erde eine ke angestellt hat, zum Thema fang an den Polen 39.940 Km Scheibe wäre, dann würde die „Entfernungen im All“. und am Äquator 40.075 Km. Sonne für alle Objekte senkEr lag gerade mal um 1,1% recht auf den Boden strahlen Man wollte ja ganz genau wisdaneben. und alle Objekte würde alle sen, in was für einem Himmel den gleichen Schatten werfen. leben wir eigentlich? Ist das 190 vor Christus!! Tun sie aber nicht! da oben nun voller Götter, oder was? Und alles aus einem Schatten- Er hat also durch pures NachThema 34 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Später im Altertum gab es dann die Überlegung, das ja der astrologische Einfluss wohl auch eher gering sein muss. Aber Astrologie? Naja...Schwamm drüber. Was Entfernungen angeht, so trat man einige Zeit auf der Stelle, bis Johannes Kepler[32] herausfand, wie sich die Planeten um die Sonne drehen. Und zwar stellte Kepler fest, dass die Sonne offenbar so schwer ist, das sich alle Planeten abhängig von ihrem Gewicht und ihrer Geschwindigkeit, mit der sie sich auf ihren Bahnen bewegen, um Seite 4 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? die Sonne kreisen. Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 Die Methoden der Entfer- kann jeder gerne mal auspronungsmessung[33] haben sich bieren, verdecke ich ein ObMan konnte also von den Um- ganz gewaltig verbessert. jekt mit dem Daumen und laufbahnen der Planeten auf schaue erst mit dem einen ihre Masse schließen und na- Nun haben wir hier bisher nur Auge hin, anschließend mit türlich auch, auf die Masse der Dinge vermessen, die in unse- dem anderen. Dabei scheint Sonne, und Kepler berechnete rem Sonnensystem sind. Also sich der Daumen sprunghaft auch den sich daraus ergebe- kosmisch gesehen, haben wir zu bewegen, was natürlich nur nen Abstand zur Sonne. gerade mal aus dem Fenster so aussieht. geguckt. Plötzlich wusste man, dass die Bei der Parallaxe[35] ist es geEntfernung Erde-Sonne[21] Wie misst man denn nun die nau so. Man macht eine Mesetwa 150 Millionen Km be- Entfernung zu einem anderen sung eines Objekts im Frühträgt. Stern? Alpha Centauri[34] als ling, und wartet bis sich die Beispiel. Erde auf die andere Seite der Heute macht man das mit RaSonne bewegt hat. Und macht dar. Man schickt also einen Auch hier spielt wie bei Hip- im Herbst eine 2te Messung. Radarstrahl zu einem Him- parchos[22] die Parallaxe[35] eine Auch hier haben wir nun 2 melskörper hier im Sonnen- Rolle. Bei der Bundeswehr verschiedenen Blickwinkel, system und misst auf den Mil- auch bekannt unter dem Na- die einem ermöglichen, auszulimeter genau, wie weit das men „Dauemsprung“. rechnen wo sich die gedachten Objekt entfernt ist. Strahlen kreuzen würden. Beim Daumensprung, das Thema 34 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Als man das zum ersten mal gemacht hat, staunte man nicht schlecht. Alpha Centauri 4,5 Lichtjahre... Boah! Das ist mal echt weit weg. Man errechnete die Entfernung mit der Lichtgeschwindigkeit, eine Größe die ja bekannt war. Man stelle sich vor, wir sind gerade mal erst beim nächsten Stern angekommen. Das ist winzig, gegen über dem was noch kommt. Die Methode der Parallaxe ist geeignet bis zu sagen wir mal 1000 Lichtjahren. Das ist bei weitem nicht ausreichend, für den ganzen Rest. Wie nun aber eine ganze Milchstraße vermessen, oder die Entfernung bis zur nächsSeite 5 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? ten Galaxie? All diese Daten konstant ist, wissen wir wie sind ja inzwischen bekannt. lange das Licht zu uns gebraucht hat, und somit auch Denn die Entfernung und die von wie weit her es kommt. Zeit ist im Universum das gleiche. Wir wissen um die Wenn es dann noch weiter Entfernungen und können des- raus geht, dann geht’s nur halb auch das Alter des Uni- noch über die Rotverschieversums bestimmen. bung. Da hatten wir uns auch schon mal drüber unterhalten. Da die Lichtgeschwindigkeit Das war die Sache mit dem Thema 34 Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 Formel 1 Wagen, der an uns die Rotverschiebung[36]. vorbeirauscht. Je weiter etwas entfernt ist, Kommt er auf uns zu, klingt desto mehr ist das Licht ins das Motorengeräusch heller, Rote verschoben. So lassen ist er an uns vorbei, wird der sich dann auch unglaublich Klang schlagartig tiefer. weit entfernte Objekte messen. Im All sind tiefere Frequenzen welche, die ins rote verschoben sind. Man nennt es auch HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Seite 6 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II Wie misst man Entfernungen im All? Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 Quellennachweis [1] Stern https://de.wikipedia.org/wiki/Stern https://de.wikipedia.org/wiki/Entfernung s_14._M%C3%A4rz_190_v._Chr..JPG [2] Galaxie https://de.wikipedia.org/wiki/Galaxie [14] Thomas Mann [24] Rhodos http://de.wikipedia.org/wiki/Rhodos [3] Himmelsobjekte https://de.wikipedia.org/wiki/Thomas_Mann [25] Totale Sonnenfinsternis https://de.wikipedia.org/wiki/Astronomisches_Ob [15] Tetralogie http://de.wikipedia.org/wiki/Totale_Sonnenfinster jekt https://de.wikipedia.org/wiki/Tetralogie#Vierteiler nis#Totale_Sonnenfinsternis [4] Zollstock / Metermaß _.28Tetralogie.29 [26] Partielle Sonnenfinsternis https://de.wikipedia.org/wiki/Meterstab [16] Joseph und seine Brüder http://de.wikipedia.org/wiki/Sonnenfinsternis#Par [5] Zeitreise https://de.wikipedia.org/wiki/Joseph_und_seine_ tielle_Sonnenfinsternis https://de.wikipedia.org/wiki/Zeitreise Br%C3%BCder [27] Trigonometrischen Funktionen [6] Messung [17] Höllenfahrt http://de.wikipedia.org/wiki/Trigonometrische_Fu https://de.wikipedia.org/wiki/Messung http://de.wikipedia.org/wiki/Brunnen_als_Motiv# nktion [7] Lichtgeschwindigkeit Das_Brunnenmotiv_in_der_Literatur_der_Neuzei [28] Hipparchos präzision https://de.wikipedia.org/wiki/Lichtgeschwindigkei t http://de.wikipedia.org/wiki/Hipparchos_ t [18] Aristarch von Samos %28Astronom%29#Pr.C3.A4zession [8] Photon https://de.wikipedia.org/wiki/Photon http://de.wikipedia.org/wiki/Aristarchos_von_Sa [29] Eratosthenes [9] Absorption mos http://de.wikipedia.org/wiki/Eratosthenes https://de.wikipedia.org/wiki/Absorption_ [19] Mond https://de.wikipedia.org/wiki/Mond [30] Berechnung des Erddurchmessers %28Physik%29 [20] Erde https://de.wikipedia.org/wiki/Erde http://www.neue-akropolis.de/index.php? [10] Information [21] Sonne https://de.wikipedia.org/wiki/Sonne option=com_content&task=view&id=889&Itemid https://de.wikipedia.org/wiki/Information [22] Hipparchos =115 [11] Vergangenheit http://de.wikipedia.org/wiki/Hipparchos_ [31] Syene / Assuan https://de.wikipedia.org/wiki/Vergangenheit %28Astronom%29 https://de.wikipedia.org/wiki/Assuan [12] Zeit https://de.wikipedia.org/wiki/Zeit [23] Sonnenfinsterniss am 14 März 190 v Chr [32] Johannes Kepler [13] Entfernung http://de.wikipedia.org/wiki/Datei:Sonnenfinsterni http://de.wikipedia.org/wiki/Johannes_Kepler Thema 34 HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Seite 7 von 8 Spike Teleskop Observer Array STOA II [33] Entfernungsmessung http://de.wikipedia.org/wiki/Entfernungsmessung [34] Alpha Centauri http://de.wikipedia.org/wiki/Alpha_Centauri [35] Parallaxe Thema 34 Wie misst man Entfernungen im All? http://de.wikipedia.org/wiki/Parallaxe [36] Rotverschiebung https://de.wikipedia.org/wiki/Rotverschiebung [37] Wie misst man Entfernungen im All Teil 1 http://www.youtube.com/watch? HG: soloton.selfhost.eu:8002:STOA II Venus http://soloton.selfhost.eu Spike Venus, Sim 3 Kapitel 10 von 12 v=IBBRWbAskio&list=PL74CFF4C2B87A11BE [38] Wie misst man Entfernungen im All Teil 2 http://www.youtube.com/watch? v=wspXxHNgIpo&list=PL74CFF4C2B87A11BE Seite 8 von 8
