Einführung in die Astronomie I - Teil 1

Einführung in die Astronomie I
Teil 1
Peter Hauschildt
[email protected]
Hamburger Sternwarte
Gojenbergsweg 112
21029 Hamburg
20. März 2017
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Geplante Themen
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sonnensystem
Gravitation, Keplersche Gesetze
Physik der Planeten
Monde, Asteroiden, Kometen, Meteoriten
Strahlung & Teleskope
Charakteristische Größen von Sternen
Sonnen- und Sternatmosphären
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Geplante Themen
8.
9.
10.
11.
12.
Sternaufbau
Sternentwicklung
Endstadien der Sternentwicklung
Stern- und Planetenentstehung
Veränderliche Sterne
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Überblick
I
I
I
I
Astronomie nicht mit Astrologie verwechseln!
Astronomie ist vielleicht die älteste Wissenschaft
dadurch viele seltsame Eigenheiten (Namen etc)
praktische Bedeutung durch Zeitmessung
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Überblick
I
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I
Moderne Astronomie ist Teil der Physik
→ Astrophysik
Astronomie ist aber von je her interdisziplinär!
Mathematik, Physik, Chemie, Philosophie
seit neuestem: Informatik, Meteorologie, Biologie
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“Powers of ten”
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Astronomie überspannt “astronomische” Größenordnungen
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Einige Zahlen
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Radius der Erde: R⊕ = 6 382 km
Radius von Jupiter: RJup = 11R⊕
Radius der Sonne R = 7 × 108 m = 109 R⊕
Entfernung Sonne-Erde:
≈ 150 × 106 km = 1 AU ≈ 214 R
Entfernung Sonne-Jupiter: 5.2 AU
Entfernung Sonne-Pluto: 39.5 AU
Entfernung zum nächsten Stern (Proxima Cen):
≈ 1.3 pc ≈ 4.22 ly ≈ 267000 AU ≈ 4 × 1013 km
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Einige Zahlen
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Entfernung zum Zentrum der Milchstraße: ≈ 8 kpc
Durchmesser der Milchstraße: ≈ 50 kpc
Entfernung zu den Magellanschen Wolken: ≈ 50 kpc
Entfernung zum Andromeda Nebel (M31): ≈ 780 kpc
Radius der lokalen Galaxiengruppe: ≈ 1.4 Mpc
Entfernung zum Virgo Cluster: ≈ 16 Mpc
Radius des beobachtbaren Universums: ≈ 4 Gpc...
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Sternbilder
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Ein Blick in den Himmel sieht ungefähr so aus:
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Sternbilder
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Mythologisch wurde daraus
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Sternbilder
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und heute
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Sternbilder
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Modern: 88 Sternbilder, definiert durch die IAU
Sternnamen:
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Eigennamen: Vega
Griechischer Buchstabe & Sternbild: α Lyrae
Katalogname: BD +38◦ 3238, HD 172167, GC 25466,
SAO 67174 etc.
Sternbilder auch verwendet zur ungefähren Angabe der
Position nicht-stellarer Objekte (z.B. Galaxien)
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Koordinatensysteme !!
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Horizontsystem
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Zenithdistanz z
Höhe h
Azimut A
hängt von Ort und Zeit
ab!
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Koordinatensysteme !!
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Äquatorialsystem
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Deklination δ
Rektaszension
(“right ascension”) α
Stundenwinkel t
(Abstand vom
Meridian)
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Koordinatensysteme !!
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warum?
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Erdachse geneigt um ≈ 23.5◦
→ Jahreszeiten!
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Koordinatensysteme !!
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Sonne (und Planeten etc.) wandert auf der Ekliptic
→ Abstand Sonne – Himmelsäquator variabel
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Sonne im
Himmelsäquator:
→ Frühlingspunkt
(“vernal equinox”)
→ Herbstpunkt
(“autumnal equinox”)
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Koordinatensysteme
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Weitere Systeme sind
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Ekliptikalsystem →
Länge λ (Frühlingspunkt)
Breite β
Galaktisches System →
Länge l (Zentrum der Galaxis)
Breite b
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Präzession !!
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Erde → Kreisel
Neigung der Erdachse → Sonne/Mond versuchen Kreisel
aufzurichten
→ Präzession
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25700 Jahre Periode
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Präzession
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Himmelspol folgt Kreis
um den Pol der Ekliptik
→ Frühlingspunkt
wandert entgegen der
scheinbaren Bewegung
der Sonne
→
Äquatorialkoordinaten
ändern sich langsam!
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Nutation !!
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Mondbahn → Kreisel
Sonne → Präzession
der Mondbahn
18.6 Jahre Periode
variiert Drehmoment
auf Erdkreisel
→ erzwungene
Schwingung
→ Nutation
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Nutation
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Nutation ändert den
Winkel der Erdachse
periodisch
→ extra
Nutationskegel mit 8”
Öffnung
+ zusätzliche Effekte
(z.B.
Planetenpräzession)
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Zeitmessung !!
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astronomische Zeit am genauesten . . .
aber Atomuhren sind jetzt genauer
Sternzeit
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Stundenwinkel Θ des
Frühlingspunkts
Sterntag = 24h
Sternzeit
astronomisch sehr
brauchbar
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Zeitmessung !!
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Sternzeit
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scheinbare Bewegung der Sonne
→ Aufgangs/Untergangszeit ändert sich ca. 4min pro
(Sonnen) Tag
→ Sternzeit nicht brauchbar für “normale” Zeitmessung
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Zeitmessung
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Wahre Sonnenzeit
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Stundenwinkel der Sonne
+12h → Tagesanfang um Mitternacht
Problem: nicht
gleichförmig!
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Erde schneller im
Winter (179 Tage),
langsamer im
Sommer (186 Tage)
Tageslänge hängt
von Abstand Sonne
– Himmelsäquator
ab
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Zeitmessung
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Mittlere Sonnenzeit
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I
mittlere Sonne: konstante Winkelgeschwindigkeit
360◦ /Jahr
24h mittlerer Sonnenzeit → Zeit zwischen Kulminationen
der mittleren Sonne
Zeitgleichung =
Wahre Zeit − mittlere
Zeit
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Definition: Jahr
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I
I
I
Tropisches Jahr (Jahreszeiten):
Frühlingspunkt zu Frühlingspunkt
365.24219d
(Gregorianisches) Kalenderjahr:
365.24250d (27s länger, 1d pro 3200 Jahre)
siderisches Jahr:
relativ zu Fixsternen
365.25636d (Präzession et al)
anomalistisches Jahr:
Periheldurchgänge der Erde
365.25964d (nicht konstant!)
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Parallaxe !!
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Erde ”kreist” um Sonne → scheinbare Änderung der
Position eines relativ nahen Sternes
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Parallaxe !!
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Parallaxe sin π = a/r
π = 100 → 206265 AU
→ Definition des
parsec (pc)
a/r 1 → sin π ≈ π
→ π/100 = 1 pc/r
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