Protokoll vom 16.11.2016
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AstronomieProtokoll16.November2016Lucina&Eva Kapitel1:Grundlagen Nachträge: • IsticecuberundumsJahrbesetzt?–Ja,24/7.MancheLeutetauscheninregelmäßigenAbständen, anderebleibenübersganzeJahr. • WievieleNeutrinoskanndieStationerfassen?Etwa275NeutrinosproTag,einhunderttausendim Jahr. • DieStationwirddurchUnisundForschungszentrenfinanziert. 1.4Mondphasenund-finsternisse 1.4.1DiePhasendesMondes AufderSüdhalbkugelnimmtderMondandersherumabundzu,amÄquatoristereineliegendeSichel. • Neumond:WirsehennurdieSeitedesMondes,dienichtvonderSonnebeleuchtetwird. • DerabnehmendeMondtauchtgegenMorgenauf,denZunehmendensiehtmanschonam Nachmittag(Ergehtoftunter,bevoresdunkelwird.).DerVollmondistlangeamHimmel.Eristdie vollbeleuchteteSeitedesMondes,diewirsehen. • Mondumrundetin27TageneinmaldieErdeunddrehtsichdabeieinmalumsichselbst. EshandeltsichumeinegebundeneRotationàWirsehenimmernurdieVorderseite(etwasmehr als50%). BisdieRusseninsAllflogen,wussteniemandwiedieRückseitedesMondesaussieht. • EntfernungErde–Mond:384.000kmetwa(Bahnellipsenförmig). DieEllipsewirdimmergrößer,d.h.derMondentferntsichvonderErde(Gezeitenwarenstärker ausgeprägt). è WARUMTUTERDAS?BodenundWasserwerdendurchMondbewegt/ durchgewalkt,dieRotationderErdewirdabgebremst,esgehtalsoDrehimpuls verloren.DaderGesamtdrehimpulsinderSummeerhaltenbleibenmuss,wandert dasSystemauseinander(einpaarcm/Jahr). • Supermond=MondhatextremeErdnäheundistheller. 1.4.2Finsternisse • Sonnenfinsternis:DerMondgerätzwischenSonneundErde(GeräterdirektindieEbeneder beidenHimmelskörper,sehenwireinetotaleSonnenfinsternis.). • Etwa2-3ximJahrpassiertdasbeiNeumondfürwenigeMinuten.àAberwoaufderErde?Der MondschattenhatnureinenDurchmesservon300-400km.NächstetotaleSonnenfinsternisin Süddeutschland,3.September2081.WiebeieinerLampe,dieaufeinenGegenstandscheint,gibt esauchbeieinerSonnenfinsternisKern-undHalbschatten. • Venus(Venustransit)oderMerkur(Merkurtransit)könnensichauchvordieSonneschieben.Dabei wirdesnichtdunkel,weildiePlanetenvonderErdeaussokleinsind. SonneundMondsindnurzufälligausunsererPerspektivedeckungsgleich(àGeometrieist genial!). • EsgibtbeiSonnenfinsternissenPhänomenewiedenDiamantring,beidemnuraneinerStelledie Sonnezusehenist(ErdnähedesMondesnötig).Erdnäheund-fernedesMondesmüssenbeachtet werden,inderfernenZukunftgibtesalsokeinetotalenSonnenfinsternissemehr,dadasSystem auseinanderstrebt! è EinetotaleSonnenfinsterniskannmannichtverpassen,auchwennWolkendavor sind.Eswirdechtdunkel! • Mondfinsternis:keineVerdeckung,sondernnurVerfinsterung/Verfärbung.DerMondschiebtsich indenSchattenderErde,densiewegenderSonnewirft.DerMondmusswiedermitdenbeiden anderenHimmelskörpernineinerEbenesein. AstronomieProtokoll16.November2016Lucina&Eva EinesolcheFinsterniskannmanüberallsehen,woesdunkelist,weilderSchattenderErdeso gigantischist. • EsgibteinebestimmteFrequenzvonSonnen-undMondfinsternissen,diesicherrechnenlässt. è Saros-Zyklus(ausBabylon):MusterderMond-undSonnenfinsternisse,dasAuskunftüber dieseEreignisseindennächstenpaarhundertJahrengebenkann. • ZuerstschiebtsichderMondindenErdschatten,dannverfärbtersich(Blutmond). è Warum?DasroteLichtentstehtdurchdieStrukturderErdatmosphäre.Daskurzwellige Licht(blau)wirdammeistengestreut.DiesesPhänomenfindenwirauchamblauen Himmel.JelängerderWegdesLichtsist,destomehrwerdendieblauenWellenlängen gestreutundgebrochen.Schließlichbleibtnurnochlangwelliges,rotesLichtübrig,dasvom MondwiederzurErdezurückreflektiertwird(wieamAbendhimmel,wenndieSonnetief stehtundihrLichteinenlangenWeghat). WiesiehtdieErdebeiMondfinsternisvomMondausaus?Istsiekomplettrot?Ihre Atmosphäreschimmertrötlich. • BlueMoonist,wenneszweiVollmondeimMonatgibt(weilderZyklusnur27Tagelangist). DarausergibtsichdieRedewendung„Onceinabluemoon“=alleJubeljahremal.DenUrsprung desBegriffskonntenwirnichtermitteln. • MondphasensindfürFrisöre,Landwirte,fürdenHolzeinschlag,Ernährungfetischistenetc.zwarvon unwissenschaftlicher,abervonBedeutung.InderLandwirtschafthastdieseinenempirisch fundiertenHintergrund.Wiewissenschaftlichdasist,istfraglich. 1.5DieKeplerschenGesetze(nachJohannesKepler1571-1630) DurchBeobachtunggefunden,aberheutemathematischherleitbar. • DiedreiGesetzewurdezwischen1609und1618entdeckt.TychoBrahedarfnichtunerwähnt bleiben,weildieserKeplerandenHofKönigRudolphsnachPragzurBeobachtungundzur theoretischenUnterstützungholte. AufgabefürKeplerwaresdort,dieMarsbeobachtungenvonBraheauszuwerten.Marsmachteine SchleifeamHimmel(damalseinRätsel,ebensowiealleanderenBewegungenundPositionender Planeten).DiegutenInstrumenteKeplersbzw.BrahesermöglichtenihmeineexzellenteArbeit. • Keplerarbeiteteheliozentrisch,Brahedagegengeozentrisch.GesuchtwurdeinderAstronomie nacheinerperfektenBahnderPlaneten,daderenBewegungenalsquasigöttlichgegeben angesehenwurden. Lösung:Epizykel(Sg.)=KreisbahnenaufderKreisbahneinführen. è Keplererkennt:Daskannnichtsein.AnnahmedesKreiseswirddurchEllipsen ersetzt! ErstesGesetz: DieBahnenderPlanetensindEllipsen,inderenBrennpunkt(Massenschwerpunkt)dieSonnesteht.Dieses GesetzistauchaufKometen,Monde,etc.anwendbar. • AnhängigvomGewicht.Ideal:kleineMassen,diesichumeinesehrgroßebewegen,damitdiese großeMassequasiaufderStellebleibt. • HierausergibtsicheineMöglichkeit,neuePlanetenzuentdeckenànachkleinen Sternbewegungen(„wackeln“)suchen. • WasisteinBrennpunktundwiebestimmtmanihn?DieSummederStreckenvonden BrennpunktenzueinemPunktaufderUmlaufbahnmussimmergleichsein. ZweitesGesetz: DerRadiusvektorüberstreichtingleichenZeitengleicheFlächen. AstronomieProtokoll16.November2016Lucina&Eva EinPlanetistschnellerinderNähederSonne(Perihel).Wennerweitwegist,bewegtersich langsamer(Aphel). • DieFläche,diesichineinerbestimmtenZeitspanneauszurückgelegtemKreisbogenundRadius ergibt,bleibtimmergleichgroß.InunseremSonnensystemistderUnterschiedder GeschwindigkeitenderPlanetenaufihrerUmlaufbahnnichtbesondersgroß,denndieBahnensind nichtsehrelliptisch. • BeianderenObjektenistderUnterschiedriesig:z.B.HyperbelbahnenbeiKometen Eskannpassieren,dassPlanetenvonderBahnabkommen,dasistaberunvorhersehbar(ebensowiedie VergangenheitderPlanetennichtzurekonstruierenist). DrittesGesetz: DieQuadratederUmlaufzeitenUderPlanetenverhaltensichwiedieKubenihrermittlerenEntfernungen(große Halbachsena)vonderSonne. • • NutzenderFormel:Dingeberechnen,diefehlen,u.a.überseineUmlaufbahndieZentralmasse einesPlanetenbestimmen(FormelimSkript). AnwendungsbeispielmitErdealsZentralmasse: Erdradius6370km;UmlaufbahnMond27,1d MittlererMondabstand384.000km Aufgabe1: UmlaufzeitderRaumstationISSist91min.lang.InwelcherHöheüberderErdoberflächeundmitwelcher GeschwindigkeitfliegtdieRaumstation? SieheLösungsblattvonThorsten. Aufgabe2: WieweitmusseinFernseh-Satellitwegsein,damiterSinnmacht? Ermussin24hdieErdeumkreisen(geostationär). SieheLösungsblattvonThorsten.
