Was ist Astronomie
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Von der Mythologie zum modernen Weltbild der Astronomie – Teil I Max Camenzind Akademie HD März 2016 Astronomie = Überleben Aufgehen des Sirius Kündigt Nilschwemmen Auswandern zum Mars ? Spätmittelalterliche Astronomen unter der Anleitung der Muse Astronomia Astronomie = Wissen = Mensch Was ist da draussen? Astronomie = Überwachen Astronomie muss nicht teuer sein! MEarth-South Array (Harvard): 8 x 40 cm Teleskope robotisch The MEarth Project consists of two robotically controlled observatories. The MEarth-North telescope array observes from the Fred Lawrence Whipple Observatory (FLWO) on Mount Hopkins, just south of Tucson, Arizona. The MEarth-South telescope array observes from the Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) on Cerro Tololo, just east of La Serena, Chile. By having observatories in both the Northern and Southern hemispheres, we can cover the entire sky in our search for exoplanets transiting the closest M dwarfs. Both arrays of telescopes are controlled remotely from our offices in Cambridge, MA. Inhalt • Himmelsbeobachtungen in der Bronzezeit • Die Welt der Griechen – heliozentrisches Weltbild, Almagest – der erste Sternkatalog • Astronomie der Renaissance Durchbruch • Das 18. Jahrhundert: Messier Katalog NGC • Das 19. Jahrhundert: Refraktoren & Physik • Das 20. Jahrhundert: Astronomen erobern das Universum mit Spiegelteleskopen • Das 21. Jahrhundert: junger Kosmos, Planeten und Leben, Gravitationswellen, … Was ist Astronomie ? • Die Astronomie, Himmelskunde (oder Sternkunde) ist die Wissenschaft von der räumlichen Anordnung, der Bewegung und der physikalischen Beschaffenheit der Himmelskörper und des gesamten Universums. • Astronomie ist heute auch Kosmologie, die Lehre von Aufbau und Entwicklung des Universums Anfang mythologisch ! Einige Historische Marksteine • Anfänge in China im 3. Jahrtausend v.Chr. mit Beobachtungen von Kometen und Sonnenfinsternis. • Die Inder und Babylonier berechneten 2000 v.Chr. die wichtigsten Himmelserscheinungen. • Die Griechen entwickelten im 5. Jahrhundert v.Chr die Astronomie zur Wissenschaft. Ptolemäus faßte 130 n.Chr. das astronomische Wissen des Altertums zum geozentrischen Weltbild zusammen. Dieses Weltbild hat im Abendland bis ins 15. Jahrhundert Gültigkeit! • Nikolaus Kopernikus (1473-1545) entwickelt im 16. Jahrhundert das heliozentrische Weltbild. • Tycho Brahe (1571-1630), Johannes Kepler und Galileo Galilei (15641642) belegen mit ihren Forschungen dieses Weltbild. • Isaac Newton (1643-1727) liefert mit seiner Theorie der Gravitation die himmels-mechanische Begründung für die Bewegung der Gestirne. Bis in das 17. Jahrhundert war fast ausschließlich das Sonnensystem Gegenstand der Astronomie. • Seit dem Ende des 18. Jahrhunderts kennt man das System der Fixsterne, das Milchstraßensystem (F. Wilhelm Herschel (1738-1822)). • Im 20. Jahrhundert ist man in der astronomischen Forschung, nicht zuletzt mit Hilfe der Raumfahrt, bis zu den Grenzen des Weltalls vorgestoßen. Grundlagen der Astrophysik • Joseph von Fraunhofer (1787-1826): Der Physiker stellte als erster große Objektive für Fernrohre sowie Beugungsgitter her. die nach ihm benannten Fraunhofernschen Linien (Absorptionslinien) im Sonnenspektrum. • Robert Wilhelm Bunsen (1811-1899), Chemiker und Gustav Robert Kirchhoff (1824-1887) Physiker entwickelten die Spektralanalyse und schufen damit die Grundlage der Astrophysik. • Ejnar Hertzsprung (1873-1967) und Henry Norris Russel (1877-1957), beide Astrophysiker, erarbeiten das Hertzsprung-Russel-Diagramm, das die Beziehung zwischen Leuchtkraft (Helligkeit) und Spektralklasse (Temperatur und Farbe) der Fixsterne nachweist. • Edwin Powell Hubble (1899-1953): Der Astronom und Astrophysiker löste die Randpartien des Andromedanebel in Einzelsterne auf und erkannte somit, dass die bisher als Spiralnebel bezeichneten Galaxien selbständige Sternsysteme sind. Außerdem entdeckte Hubble in den Spektren der Galaxien eine Rotverschiebung proportional zu ihrer Entfernung, was als Expansion des Weltalls gedeutet wird. Die Beziehung zwischen Entfernung und Fluchtgeschwindigkeit der Galaxien infolge dieser Expansion nennt man den Hubble-Effekt. • Albert Einstein (1879-1955) stellte 1905 die spezielle, 1915 die allgemeine Relativitätstheorie auf. Die Arbeit Einsteins hatte enormen Einfluß auf die Wissenschaft des 20. Jahrhunderts, insbesondere seine Relativitätstheorien, auf die Astronomie und Kosmologie. Erste Himmelsbeobachtungen Astronomische Deutung einer 18.000 Jahre alten Jagdszene in der Höhle von Lascaux als Großes Sommerdreieck ? [Grafik: Wikipedia] Wega = ? Deneb = ? Altair = ? Sonnenobservatorium Goseck sog. Kreisgrabenanlage Das Sonnenobservatorium Goseck • Die Kreisgrabenanlage liegt auf einem Plateau oberhalb des Saaletals und besteht aus einem deutlich erkennbaren, annähernd kreisrunden Ringgraben von etwa 71 m Durchmesser. Es konnte ein flacher Erdwall rund um den Graben nachgewiesen werden. Die Anlage hat drei grabengesäumte Zugangswege, die nach Norden, Südwesten und Südosten ausgerichtet sind. Im Inneren befinden sich Spuren zweier konzentrischer Palisaden (ca. 56 und 49 m Durchmesser) mit gleich ausgerichteten, zum Zentrum hin schmaler werdenden Toren. Sonnenobservatorium Goseck – Ringgraben an SW Seite Sonnenobservatorium Goseck – SW Seite Sonnenobservatorium Goseck - Interpretation Meridian 4800 v.Chr. Sonnenauf- und untergang zur Wintersonnenwende ca. 4800 v.Chr. Die Interpretation zu Goseck • Nach Untersuchungen des Astroarchäologen Wolfhard Schlosser vom Astronomischen Institut der Ruhr-Universität Bochum, der früher schon die Himmelsscheibe von Nebra interpretiert hatte, sind die beiden südlichen Tore und Zugangswege vom Mittelpunkt der Anlage aus gesehen mit einer Genauigkeit von drei bis vier Tagen auf den Sonnenaufgang und -untergang zur Wintersonnenwende um 4800 v. Chr. ausgerichtet, das nördliche Tor weist annähernd genau auf den astronomischen Meridian, also nach Norden. Dass es sich um ein Observatorium zur Bestimmung der Wintersonnenwende handelt, gilt daher als wahrscheinlich. Der Sonnenstand ca. 180 Grad Himmelsscheibe von Nebra ~ 2000 v. Chr. Himmelsscheibe von Nebra Hier ein Bild aus der Wikipedia, wo Sie viel über Fundgeschichte, Alter und Interpretation finden: Material: Bronze und Gold Herstellungszeit ca. 2100 bis 1700 v. Chr. Vergraben ca. 1600 v. Chr. Gefunden bei Raubgrabung 1999 Am 9.10.2008: Münze und Briefmarke mit dem Abbild erschienen… Scheibendurchmesser: 32 cm, maximale Dicke: 4,5 mm Himmelsscheibe von Nebra Wiki: Die annähernd kreisrunde, geschmiedete Bronzeplatte hat einen Durchmesser von etwa 32 Zentimetern und eine Stärke von 4,5 Millimetern in der Mitte bzw. 1,7 Millimetern am Rand, sie wiegt ca. 2,3 Kilogramm. Das Kupfer der Legierung stammt vom Mitterberg bei Mühlbach am Hochkönig in den Ostalpen. Das Verhältnis der im Kupfer enthaltenen radiogenen Blei-Isotope ermöglicht diese Ortsbestimmung. Neben einem geringen Zinnanteil von 2,5 Prozent weist sie einen für die Bronzezeit typisch hohen Gehalt von 0,2 Prozent Arsen auf. Sie wurde offenbar aus einem gegossenen Bronzerohling getrieben und dabei wiederholt erhitzt, um Spannungsrisse zu vermeiden bzw. zu beseitigen. Dabei verfärbte sie sich tiefbraun bis schwarz. Die heutige, von einer Korrosionsschicht aus Malachit verursachte Grünfärbung ist erst durch die lange Lagerung in der Erde entstanden. N1 Ungewöhnlich für ein archäologisches Artefakt ist die Tatsache, dass an der Scheibe in der Zeit ihrer Nutzung mehrfach Änderungen vorgenommen wurden, was anhand der Überlagerungen von Bearbeitungen rekonstruiert: Anfänglich bestanden die Goldapplikationen aus 32 runden Plättchen, einer größeren, runden sowie einer sichelförmigen Platte. Sieben der kleinen Plättchen sind etwas oberhalb zwischen der runden und der sichelförmigen Platte eng gruppiert. Später wurden am linken und rechten Rand die so genannten Horizontbögen angebracht, die aus Gold anderer Herkunft bestehen, wie dessen chemische Verunreinigungen zeigen. Um Platz für die Horizontbögen zu schaffen, wurde ein Goldplättchen auf der linken Seite etwas zur Mitte versetzt, zwei auf der rechten Seite wurden überdeckt, so dass jetzt noch 30 Plättchen zu sehen sind. Die zweite Ergänzung ist ein weiterer Bogen am unteren Rand, wiederum aus Gold anderer Herkunft. Diese so genannte Sonnenbarke ist durch zwei annähernd parallele Linien strukturiert, an ihren Außenkanten wurden feine Schraffuren in die Bronzeplatte gekerbt. Als die Scheibe vergraben wurde, war sie ein drittes Mal modifiziert worden: Es fehlte bereits der linke Horizontbogen und die Scheibe war am Rand mit 40 sehr regelmäßig ausgestanzten, etwa 3 Millimeter großen N2 Löchern versehen. Nach der Interpretation von Meller und Schlosser stellen die Plättchen Sterne dar, die Gruppe der sieben kleinen Plättchen vermutlich den Sternhaufen der Plejaden, die zum Sternbild Stier gehören. Die anderen 25 sind astronomisch nicht zuzuordnen und werden als Verzierung gewertet. Die große Scheibe wurde zunächst als Sonne, mittlerweile auch als Vollmond interpretiert und die Sichel als zunehmender Mond. Mond und Plejaden stehen nach Meller und Schlosser für zwei Termine der Sichtbarkeit der Plejaden am Westhorizont. Die Plejaden hatten gemäß Schlosser um 1600 v. Chr. ihren Untergang am 10. März greg. sowie ihren heliakischen Untergang am 17. Oktober greg. Schlossers chronologischen Ansetzungen der Plejadenuntergänge wird in der Fachliteratur mehrfach widersprochen, da aufgrund der Witterungs- und Sichtbedingungen die jeweiligen Untergänge an verschiedenen Tagen beobachtet wurden. Die Schwankungsbreite liegt bei etwa sechs Tagen. N3 Zu besichtigen im Nebra Museum Wangen (Sachsen-Anhalt) Megalithe der Steinzeit 3000 – 2000 v. Chr. Stonehenge Stonehenge – Megalithe 3000 v.Chr. s. diverse Videos auf YouTube zu „Stonehenge“ Stonehenge - Rekonstruktion Stonehenge Grabanlage & Observatorium Sonnenuntergang Wintersonnenwende Sonnenaufgang Sommersonnenwende Winter- und Sommersonnenwende Manhattenhenge im Juni eine Methode der Zeitmessung Was ist ein Henge ? Wikipedia: Ein Henge (auch henge monument) ist eine spezielle Art von neolithischem Erdwerk. Es sind runde oder ovale Flächen mit einem Durchmesser von 20–480 m, die von einem Erdwall mit zumeist innenliegenden Graben begrenzt waren. Die meisten Henges haben einen einzelnen Graben; ein paar haben zwei und drei konzentrische oder gar keine Gräben. Der Begriff wurde 1932 von Sir Thomas D. Kendrick (1895–1979) geprägt, der später Kustos für die British Antiquities im British Museum wurde. Er benutzte dabei den Suffix von Stonehenge. Der Begriff henge stammt aus dem Angelsächsischen und bezeichnet eine torartige Struktur. Das 1925 entdeckte Woodhenge, ein Class I Henge (mit einem Zugang) und mit sieben konzentrischen Pfostenringen im Zentrum, wurde aufgrund seiner Ähnlichkeit mit Stonehenge so benannt. • Erbaut wurde Stonehenge, diese weltberühmte Anordnung von Megalithen, ab etwa 2200 v.Chr. 3000 v.Chr. Wahrscheinlich existierte an gleicher Stelle schon vorher ein Heiligtum der Megalithkultur. Über die genaue Bedeutung, die Riten und Feste denen es diente, weiß man nur wenig. Seit dem frühen achtzehnten Jahrhundert weiß man, dass die Achse des Kreises aus Sarsensteinen etwa auf einen Punkt weist, von dem aus ein Beobachter im Zentrum von Stonehenge den Sonnenaufgang am längsten Tag des Jahres in seiner am Horizont am weitesten nördlich liegenden Stellung sehen konnte. Der Eingang wurde ebenfalls während der Zeit der Benutzung von Stonehenge geringfügig neu ausgerichtet, um astronomische Veränderungen des Sonnenaufgangs zur Zeit der Sommersonnenwende über Jahrhunderte hin zu kompensieren. Stonehenge - Grabmal oder Beobachtungsinstrument? • Untersuchungen anderer Steinkreise in Großbritannien sowie in Stonehenge selbst zeigten jedoch, dass die meisten dieser Ausrichtungen rein zufälliger Natur sind und von den Menschen der Jungsteinzeit und Bronzezeit, die diese Steine aufrichteten, nicht beabsichtigt waren. Ausrichtungen hatten ihrer Absicht nach eher Symbolgehalt als wissenschaftliche Grundlage, obwohl sie in vielen Fällen ganz allgemein mit der Richtung des Sonnenaufgangs und -untergangs verbunden waren. Der Gebrauch von Stonehenge als astronomische Beobachtungsstätte der vorgeschichtlichen Zeit wird weiterhin eine Sache der Mutmaßung bleiben. Astronomie der Griechen Die Erde als Scheibe • Das Bild der Erde als Scheibe war in frühen Kulturen, zum Beispiel bei den alten Ägyptern vor Tausenden von Jahren, verbreitet. In ihrer Vorstellung bestand die Erde aus drei Ebenen: In der Unterwelt befanden sich die Verstorbenen, in der Mitte lebten die Menschen des "Diesseits" darüber lag der himmlische "Ort der Götter". Die Menschen damals fürchteten, dass man vom "Ende der Welt" aus in die Unterwelt stürzen könnte. Durch Beobachtungen der Erde und des Alls glaubten aber mit der Zeit immer weniger Menschen an das scheibenförmige Modell der Erde. C. Flammarion 1842-1925 Sicht des 15. Jh. Das Erbe der Griechen Scheinbare Magnitude Im alten Griechenland wurden die Sterne in sechs Klassen aufgeteilt; die hellsten in Klasse 1, die schwächsten noch von Auge sichtbaren Sterne gehörten in Klasse 6 (Almagest von Ptolemäus). Aus der Biologie: fast jede Sinnesempfindung des Menschen ist dem Logarithmus des Reizes proportional (Weber-Fechner-Gesetz) f1 m1 m2 2,5log10 f 2 Für Stern 2 einen Standard wählen f: Energiefluss der Sterne 1 und 2 m: scheinbare Helligkeit auf der Erde der Sterne 1 & 2 Hellere Sterne haben einen kleineren scheinbaren Magnitudenwert. Das Erbe der Griechen Absolute Magnitude - Distanzmodul Scheinbare Magnitude m gibt an, wie hell ein Stern dem Beobachter auf der Erde erscheint. Energiefluss f, der auf der Erde ankommt, hängt von der intrinsischen Helligkeit und der Entfernung des Sterns ab. D 2 f F d Absolute Magnitude M ist die scheinbare Magnitude m bei einer vorgegeben Entfernung von 10 pc f d m M 2,5log10 5log 10 pc F Standard Helligkeitssysteme • im optischen “Standardbänder”: UBVRI (Ultraviolett, Blau, Visuell, Rot, Infrarot), danach JHKLM Durchlässigkeit des Filters als Funktion der Wellenlänge werden von vielen Teleskopen/Instrumenten reproduziert; aber auch andere Syteme gebräuchlich Einige Zaheln Unser Heimat-Stern - die Sonne Mittlere Distanz: 149’597’870 km = 1AE Radius: 695’700 km= 1R Masse: 1,988 x 1030 kg = 1 M Leuchtkraft: 3,846 x 1026 W Alter: 4,6 Mia. Jahre Absolute Helligkeit: +4,83 mag Scheinbare Helligkeit: -26,74 mag Effektivtemperatur: 5770 K Kerntemperatur: 15,7 Mio. Grad Kelvin
