Astronomie in Theorie und Praxis
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13 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis Beobachtungsinstrumente und -methoden 1 Beobachtungen mit bloßem Auge 22 Abendhimmel in Europa, Sternbilder, ausgewählte Deep-Sky-Objekte. 2 Atmosphäre der Erde 31 Aufbau, atmosphärische Fenster, Extinktion, Refraktion, Durchsicht, Luftunruhe (Seeing), Taupunkt, Rayleigh-Streuung, Solar-terrestrische Beziehungen, Halo-Erscheinungen. 3 Optische Teleskope 41 Fernrohrtypen, Montierungen, Nachführfehler, Stative, optische Grundgrößen, optische Fehler, Objektive, Okulare, Blickfeld, Lichtstärke, Kontrast, Dämmerungszahl, Auflösungsvermögen, Strehlwert, Seeingeinfluss, Selbstbau, Tauschutz, Kauftipps. 4 Astrophotographie 76 Aufnahmeverfahren, Sternfeldaufnahmen, Polaufnahme, nachgeführte Kamera, Fokalaufnahmen, Barlowlinse, Reducer, Spiegelrückschlag, Projektionsaufnahmen, Sonnenphotographie, Äquivalentbrennweite, Bildgröße, Belichtungszeit, Filter. Digitaltechnik: Datenformat, digitales Okular, Webcam, digitale Videokamera, Digitalkamera, CCD-Astrokamera, Notebook, Aufnahmesoftware, Fokussierung. Hintergrund des Bildes: Zahlensysteme, Dunkelbild, Himmelshintergrund, Hellbild. Nachbearbeitung: Bildüberlagerung, Ebnen und Glätten, Kontrastverstärkung, Schärfung, Rauschunterdrückung. 5 Photometrie 123 Zielsetzung Dynamikbereich, Sättigung, Datenformat, Umrechnungsfunktion, Punktspreizfunktion (PSF), Polsequenz, Spektralphotometrie, Farbfilter, RGB-Trennung, Messmethoden, Vorgehensweise, Extinktion, Linearität im Sättigungsbereich, Genauigkeit, Zeitreferenz, Aufgabenbereiche, Zusammenfassung und Ausblick. 6 Hochauflösende Astronomie 146 Großteleskope, adaptive und aktive Optiken, Prinzip der Interferometrie, MichelsonInterferometer, Radio-Interferometer, optisches Interferometer, Speckle-Interferometrie, alternative Techniken, Doppler-Tomographie, Gravitationswellendetektoren, VIRGO, LISA. 7 Radioastronomie 164 Radioteleskope, Lofar, Square Kilometre Array, Beobachtungstechniken, Radioquellen, Physik der Radiostrahlung, optische Tiefe, Emissionsmaß, Beteigeuze, Spektralindex, einfaches SAT-Radioteleskop. 8 Ultraviolett- und Infrarotastronomie 179 UV-Satelliten, Auflösung im Infrarotbereich, IR-Satelliten und -Raumsonden, InfrarotBänder, Kühlung. 9 Röntgen- und Gammaastronomie 181 Satelliten, Röntgenteleskope, Wolterteleskop, Gammadetektoren, Cherenkov-Teleskop, H.E.S.S., MAGIC, Gamma-Spektrometer. 10 Raumsonden Fluchtgeschwindigkeit, kosmische Geschwindigkeiten, Langrange-Punkte, Raumsonden zur Erforschung von Mond und Planeten, Satelliten zur astronomischen Beobachtung. 184 14 Inhaltsverzeichnis Astronomische Grundlagen 11 190 Strahlung und Helligkeit Strahlungsintensität, Strahlungsstrom, UBV-System, RGB-System, Tycho-Helligkeiten, Referenzfeld M67, Auge, Farbindex, Gesamthelligkeit, Größenklassen, Helligkeit der Sonne, Weber-Fechner-Gesetz, Entfernungsmodul, Helligkeiten der Planeten, Farbenskalen. 12 200 Entfernungen im Weltall Astronomische Einheit, Lichtjahr, Parsec, trigonometrische Parallaxe, dynamische Parallaxe, photometrische Parallaxe, Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, Leuchtkraftentfernung. 13 206 Himmelskoordinaten Horizontalsystem, Äquatorialsystem, Ekliptikalsystem, Galaktisches System, Supergalaktisches System, Umrechnungen der Koordinatensysteme, Präzession und Nutation, Umrechnung des Äquinoktiums, Tagbogen, Morgen- und Abendweite, Ortsbestimmung auf der Erde. 14 218 Kalender und Zeit Gregorianischer Kalender, Tropisches Jahr, Besselsches Jahr, Jahreslängen, Monatslängen, Julianische Tageszählung, Osterformel, Definition der Sekunde, Weltzeit, Ephemeridenzeit, Internationale Atomzeit, Tageslänge, Zeitgleichung, Dynamische Zeiten. 15 226 Teilchenphysik Elementarteilchen, Quarks, Wechselwirkung, Gravitation, Grand Unified Theories (GUT), M-Theorie, SUSY, Quantenschlaufen-Gravitation. 16 233 Physik des Lichtes Wellentheorie, Methoden der Spektralanalyse, astrophysikalische Aspekte, Zeeman-Effekt, Lichtgeschwindigkeit, Cherenkov-Strahlung, Dopplereffekt, Poynting-Robertson-Effekt, Jarkovsky-Effekt, YORP-Effekt. 17 242 Magnetfelder Entstehung kosmischer Magnetfelder, Polarisation, Magnetfelder von Pulsaren und Sonnenflecken, Erdmagnetfeld, Van-Allen-Gürtel. Verwaltungsgebäude der Hamburger Sternwarte Inhaltsverzeichnis 15 Unser Sonnensystem 18 Sonne 248 Übersicht, innerer Aufbau, Rotation, Magnetfeld, Atmosphäre, Supergranulation, Sonnenflecken, Sonnenfackeln, Relativzahl, historische Sonnenfleckenaktivität, Klassifikation der Flecken, gleitendes Mittel, Schmetterlingsdiagramm, Bestimmung der heliozentrischen Koordinaten der Flecken, Beobachtung der Sonne mit einem Feldstecher, Beobachtung von Sonnenfinsternissen. 19 Erdmond 265 Sternbedeckung, streifende -, - von oder durch Planeten, Kraterdurchmesser, Zeichnen von Mondkratern, Bestimmung von Mondberghöhen, Mondfinsternisse. 20 Planeten und ihre Monde 277 Definition eines Planeten, Übersicht, Vergrößerung, Filter, Mittelwertsbildung, planetographische Koordinaten, Bahngeschwindigkeit, Fluchtgeschwindigkeit, Gravitationsbeschleunigung, Atmosphären, Albedo, Temperaturen, Einzeldarstellungen der Planeten, Ringsysteme und Monde, Beobachtung. 21 Zwerg- und Kleinplaneten 321 Entdeckung, Entstehung, Übersicht, Ceres, Vesta, Kommensurabilitäten, Chiron, KuiperGürtel, Haumea, Sedna, Eris, Pluto, Kandidaten, Beobachtung, Sternbedeckung durch Kleinplaneten. 22 Kometen 331 Aufbau, Kern, Staubkoma, Koma, Schweif, chemische Zusammensetzung, Bahnen, Oortsche Kometenwolke, Kuiper-Gürtel, Kometenfamilien, Hauptgürtel-Kometen, Namensgebung, Helligkeit, Kometen: Halley, Tempel 1, Wild 2, 17P/Holmes, Machholz 1, Beobachtung: Größenbestimmung, Positionsbestimmung, Helligkeitsbestimmung, Kondensationsgrad, Komet Halley, Komet Austin. 23 Meteore und Meteoriten 348 Nördlinger Ries, Barringer Krater, Tunguska-Krater, Prager Becken, Chicxulub-Krater, Sintflut, Meteorströme, Leonidenschauer, Beobachtung. 24 Planeten- und Kometenbahnen 353 Kegelschnitte, Exzentrizitäten, Ellipse, Newtonsches Gravitationsgesetz, Virialsatz, Keplersche Gesetze, Lagrangepunkte, Hill-Radius. Bahnlage- und Bahnformparameter, Distanzen, rechtwinklige und polare Koordinatensysteme, Bahnelemente der Planeten und Kleinplaneten. 25 Ephemeridenrechnung und Bahnbestimmung 362 Wahre Anomalie: Ellipsen, Parabeln, Hyperbeln, parabelnahe Bahnen. Koordinatenberechnung, Helligkeitsberechnung, Jupiter, Komet Kohler. Bahnbestimmung: Reduktion der Beobachtungen, Parabelbahn, Komet Halley, Komet Austin. 26 Kosmogonie 381 Historische Weltbilder: Ptolemäisches und Kopernikanisches Weltbild, Katastrophenhypothese, Nebularhypothese, Turbulenztheorie. Proplyd, Planetesimale, Protoplaneten, Einzelphänomene, Kuiper-Gürtel, Planet X (Transpluto), Titius-Bodesche-Abstandsregel, Braune Zwerge, extrasolare Planeten (Exoplaneten). Epsilon Eridani. 27 Astrobiologie Exobiologie, Green-Bank-Formel, flüssiges Wasser, Eiweiß, mittlere Distanz, technische Zivilisation, Antwortzeiten. 394 16 Inhaltsverzeichnis Aufbau und Entwicklung der Sterne 28 Aufbau der Sterne 400 Übersicht: Zentraltemperaturen, Kernradien, Konvektionszonen, Dichte, Relationen, Wega, Population der Sterne. Masse der Sterne: Masse-Leuchtkraft-Beziehung für Hauptreihensterne, Doppelsternbeobachtung, Eta Carinae. Radius der Sterne: Bedeckungsveränderliche, Sternbedeckung, Masse-Radius-Beziehung, Interferometrie, Lichtkurve. Temperatur der Sterne: Effektive Temperatur, Strahlungstemperatur, schwarze Temperatur, Farbtemperatur, Wiensche Temperatur, kinetische Temperatur, Ionisationstemperatur, Anregungstemperatur, Ionisations-Anregungs-Temperatur. Modellrechnung: Differentialgleichungen, Energietransport, Materialfunktionen, Lösung des Gleichungssystems. 29 Energieprozesse 431 Kernreaktionen, Proton-Proton-Reaktion, Bethe-Weizsäcker-Zyklus, Tunneleffekt, Energien der Erde: Energiebedarf, Reichweite der Vorkommen, Fusionsreaktoren. 30 Entstehung der Sterne 440 Kritische Masse, Gravitationsinstabilität, Globul, Elefantenrüssel, Gasfinger, Mikroturbulenz, Bildung von Sternhaufen, Sternentstehungseffizienz, Molekülwolken, Drehimpulsproblem, Entstehung eines 1 M À-Sterns, Lada-Klassen, MN Lupi, Epsilon Aurigae. 31 Entwicklung der Sterne 451 Hydrostatische Zeitskala, Kelvin-Helmholtz-Zeitskala, nukleare Zeitskala, Entartung, Schönberg-Chandrasekhar-Grenze, kritische Masse, Brenndauer bei massereichen Sternen, thermische Instabilität, Übergang zum Helium-Brennen, Schalenbrennen um einen entarteten Kern, Helium-Flash, Riesenstadium, Zweischalenbrennen, Wiederbelebung eines Weißen Zwergs. Pulsation der Sterne: Periode, Pulsationsstreifen im HRD, Polarstern, Beteigeuze, Schwingungsdauer, hydrostatische Zeitskala. 32 Zustandsdiagramme 464 Hertzsprung-Russel-Diagramm, Alter-Null-Hauptreihe, Hayashi-Linie, Farben-HelligkeitsDiagramm, Zwei-Farben-Diagramm. 33 Endstadium der Sterne 470 Übersicht, Weiße Zwerge, Neutronensterne, Schwarze Löcher. 34 Weiße Zwerge 473 Zustandsgleichungen, Entartung, Photonengas, Chandrasekhar-Grenzmasse, Helium-Flash der zweiten Generation. 35 Neutronensterne 476 Entstehung, Zwei- und Dreischichtenmodell, Magnetfeld, Dichte, Magnetare, QPOs, Gamma-Ray- und Röntgenburster, Quarksterne, Cyg X-3, Cir X-1, RRATs. 36 Pulsare 484 Rotationszeiten, Rotationsenergie, Periodenverlauf, Verteilung, Magnetfeld, Lebensdauer, Periodensprünge, Krebspulsar, Vela-Pulsar, PSR0950+08, Hercules-Pulsar, CentaurusPulsar, Vulpecula-Pulsar, PSR1257+12, PSR1737-30, PSR1913+16 (GravitationswellenPulsar), PSR J0737-3039, Entfernungsbestimmung, Synchrotonstrahlung. 37 Schwarze Löcher Schwarzschild-Radius, Entstehung, Hawking-Strahlung, Mini-Löcher, Planckblase, supermassive Schwarze Löcher, Kerrsche Löcher, Holosterne, Gravasterne, V861 Sco, Cyg X-1, SS 433, M33 X-7. 497 17 Inhaltsverzeichnis Unser Milchstraßensystem 38 506 Milchstraße Kenndaten, Gezeitenkräfte, Balkenstruktur, Sternströme, Schnellläufer, Ausstoß von Wasserstoffwolken, Kern der Milchstraße, IRS 13. 39 510 Interstellare Materie Massenverlustsraten, Lokale Blase, Wasserstoffmoleküle, Organische Moleküle, Interstellare Extinktion, Farbexzess, Q-Methode. 40 514 Galaktische Nebel Kenndaten, Erscheinungsformen, HII-Regionen, bekannte Emissionsnebel, Reflexionsnebel, Tarantelnebel, Orionnebel, Pferdekopfnebel, Nordamerikanebel, Herbig-HaroObjekte, Beobachtungsobjekte, Aufsuchekärtchen. 41 522 Planetarische Nebel Kenndaten, Entstehung eines Ringnebels, bekannte Planetarische Nebel, Hantelnebel, Ringnebel M 57, Supernovae, SN 1680 (Cas A), Cygnus-Loop, Katzenaugennebel, V838 Mon, Supernova-Überreste (SNR), Beobachtungsobjekte, Aufsuchekärtchen. 42 529 Sternhaufen Offene Sternhaufen, Westerlund-1, Kugelsternhaufen, Omega Centauri, NGC 2808, Entwicklung eines Sternhaufens, Altersbestimmung, Farben-Helligkeits-Diagramm, Altersbestimmung mittels UBV-Photometrie, Aufsuchekärtchen. 43 546 Doppelsterne Visuelle, astrometrische und spektroskopische Doppelsterne, photometrische Doppelsterne (Bedeckungsveränderliche), Statistik, Gravitationswellensender, Z Chamaeleontis, Massenaustausch bei Doppelsternen, Periodenänderungen, HM Cancri, Beobachtungsobjekte, Porrima (ã Vir), Castor, Bestimmung von Abstand und Positionswinkel. 44 564 Veränderliche Sterne Übersicht, Häufigkeit, Pulsationsveränderliche, Eruptionsveränderliche, Rotationsveränderliche, Röntgenveränderliche, Kataklysmische Veränderliche, P Cygni. Novae und Supernovae: Kenndaten, Lichtkurve, Nova Cygni 1975, Nova Cygni 1992, Supernovae Typ Ia und Typ II, Keplers Supernova, SN 2006gy, SN 1987A. Beobachtung: Lichtelektrische und photographische Photometrie, visuelle Schätzung, Beobachtungseinflüsse, Vergleichssterne, heliozentrische Zeit, Pickeringsche Interpolationsmethode, Argelandersche Stufenschätzmethode, Ausgleichsrechnung, künstliche Vergleichsquelle, Lichtkurve, Bestimmung von Minima und Maxima, O-C Diagramm, Periodenänderungen, Lichtzeiteffekt, Massenverlust, SV Vulpeculae, RX Aurigae, RZ Cassiopeiae, Delta Cephei, SZ Lyncis. Kuppelgebäude des Großen Refraktors (60 cm, f/15) 18 Inhaltsverzeichnis Schutzbau des Meridiankreises Extragalaktischer Kosmos 45 632 Galaxien Hubble-Klassifikation, Dimensionen und Häufigkeit, bekannte Galaxien, Bildung der Galaxien, Spinnennetz-Galaxie, Entstehung von Spiralarmen, Rotation, Dunkle Materie, kollidierende Galaxien, Starburst-Galaxien, Galaxienhaufen, Superhaufen, Voids, EinsteinStraus-Vakuolen, Statistik, Projekt Galaxy-Zoo, Beobachtungsobjekte, Aufsuchekärtchen 46 660 Aktive Galaxien Überblick, aktive Galaktische Kerne, Standardmodell, Leuchtkraft, Eddington-Grenze, supermassives Schwarzes Loch, Entwicklung von Quasaren und AGN, Schwarzes DoppelLoch, Quasare, Radiogalaxien, BL-Lacertae-Objekte, Blasare, Seyfert-Galaxien, N-Galaxien, M87, 3C273 47 672 Gravitationslinsen Entstehung, Doppelquasar, Hubble-Konstante, Q 0957+561, Cosmic String, Q 1146+111, Abell 1835 IR 1916, Mikrogravitationswelleneffekt 48 677 Kosmologie Hubble-Gesetz, Sunyaev-Zeldovich-Effekt, Rotverschiebung, Raumkrümmungen, Expansion, kritische Dichte, Alter der Welt, zeitlicher Verlauf der Expansion, Entfernungsmaß, Evolution des Universums, Temperatur, Urknall, Symmetriebrechungen, Cosmic Strings, Inflation, Friedmann-Modell, Big Bounce, Big Rip, Kosmologische Konstante, w-Parameter, Dunkle Energie, Phantom-Energie, Konkordanzmodell, Hierarchie im Weltall Kuppelgebäude des 1-Meter-Spiegels 19 Inhaltsverzeichnis Anhang Zeittafeln • • • • • • 709 Kalender Sonnen- und Mondfinsternisse Fixsternhimmel Planetensystem Entdeckungen im Planetensystem Fernrohre und Messgeräte Kataloge 715 Wörterbuch 716 Symbole und Maßeinheiten 719 Konstanten 720 Chemische Symbole 721 Griechisches Alphabet 721 Kreuzworträtsel 722 Lösungen 724 Parameter für DCRAW 735 Literatur und Quellennachweis 737 • • • • • • • Bildernachweis Quellennachweis Literatur Sternkataloge Fachzeitschriften Jahrbücher PC-Software Kontaktadressen • • • • 752 Astronomische Vereinigungen Spezielle Kontakte für Beobachter Spezielle Bezugsquellen für den Selbstbau Internet Personenregister 761 Sachregister 763 Gastbeträge 793 • Werner Braune: Zur Sichtbarkeit Veränderlicher am Firmament • Uwe Pilz: Astronomie - warum?
