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Astromie: Überblick
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Zunächst ohne Details …
Das Universum
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Ist endlich: Ausdehnung 13,7 Mrd Lj
Die wesentliche Materie: ¼ Helium, ¾ Wasserstoff bei 3 K Temperatur
„Leerer Raum“: 1 Atom / m3 mit erheblichen Dichteschwankungen
Kritische Dichte: 2000 Atome / m3 → Gravitation verdichtet weiter
Bei Konzentrationen darüber und mindestens 1030 t Materie setzt Sternbildung ein:
lokale Verdichtungen entwickeln sich auf komplexe Weise zu Sternen,
aus dem Gasgemisch entstehen einige, Dutzende hunderte bis hunderttausende
Sterne: Sternhaufen
Sterne
Typisch: unsere Sonne, ein etwas überdurchschnittlicher Stern
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Ein Gasball mit 1,4 Mill km Durchmesser = 109 Erddurchmesser
2·1030 kg Masse: ¾ Wasserstoff, ¼ Helium, einige % schwere Elemente bis Uran.
Temperatur an der (sichtbaren) Oberfläche 6000 K
Temperatur im Innern (Kern) 15 Mill K
Energieabstrahlung über alle Frequenzen 3,82·1026 Watt
Sterne entstehen und vergehen Lebenszeit unserer Sonne 10 Mrd Jahre
Die Sonne leuchtet konstant seit 5 Mrd Jahren und wird noch weitere 3 Mrd Jahre
unverändert leuchten.
Danach verändert sie sich in 2 Mrd Jahren äußerst komplex und in mitunter
sekundenschnellen Vorgängen über ein sog. Riesenstadium (Durchmesser Venusbahn)
zum sog. Weißen Zwerg (Erddurchmesser), der mit anfänglich 100 000 K
Oberflächentemperatur langsam ausglüht.
Alles Leben auf der Erde endet in 3 Mrd Jahren.
o Lebenszeit und Ende der Sterne hängt ausschließlich von der Masse ab.
o Schwere Sterne ( 10 x Sonnenmasse) leben nur ca. 1 Million Jahre.
o Leichte Sterne ( 0,1 Sonnenmasse) vermutlich 100 Mrd Jahre
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Aufgabe:
Berechne die sog. Solarkonstante:
Leistung pro Quadratmeter in Erdentfernung
1 AE = 150 Mill km = 8 Min 20´Lichtlaufzeit
1,36 kW / m2
Verteilung der Sterne im Universum
o Nicht wie Rosinen in einen Kuchen
o Chaotische Selbstorganisationseffekte bewirken, dass sich 100 bis 200 Milliarden zu
sog. Galaxien zusammenscharen: sehr komplexe, noch wenig verstandene Gebilde
o Anfangsstadium einer Galaxie: Quasar
o Galaxien sind grob diskusförmige Gebilde
mit Ausdehnung typisch 100 000 Lj x 60 000 Lj und teils komplexer Spiralstruktur
o Sternabstände in einer Galaxie: einige Lj bis einige tausend Lj
o Galaxien rotieren um die Diskusachse
Unsere Galaxie: die Milchstraße
Referat:
o woher der Name
o Form, Größe, Struktur
o Nachbargalaxien
Galaxienhaufen
o Auch die Galaxien sind nicht wie Rosinen im Kuchen verstreut
o Sie bilden zu Dutzenden bis Hunderten gravitativ gebundene Haufen.
Referat
Die Entdeckung von Edwin Hubble
Die Galaxienhaufen bilden Fäden und eine das Universum durchziehende Netzstruktur
mit großen Freiräumen.
Bei entsprechender Anpassung der Parameter liefern unsere kosmologischen Modelle
ein verblüffend ähnliches Bild wie es umfangreiche Messungen mit Teleskopen liefern.
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Die Galaxienhaufen unterliegen der Hubble – Expansion !
Sie entfernen sich alle voneinander – jeder Punkt im Universum ist Zentrum.
Beachte: diese Expansion erfasst nicht lokale Objekte und Strukturen wie
Sonnensysteme, Galaxien oder Galaxienhaufen. Die Fadenstruktur expandiert!
Planeten:
o Die Materiereste beim Entstehen eines Sterns bilden in der Enstehungsphase auf
komplexe noch wenig verstandene Weise feste oder gasförmige Körper im Bereich
bis zu einigen hundertstel Sterndurchmesser
o Diese Körper kreisen um den Stern nach den sog. Keplergesetzen
o Sie erzeugen nicht von sich aus Energie. Sie leuchten nicht selber.
o Sie strahlen nur einen Teil der Sonnenstrahlung wieder ab (einige Prozent)
Referat:
Wann heißt ein die Sonne umkreisender Brocken Planet ?
Unsere Sonne hat im Sinne der Definition derzeit 8 Planeten
und eine Handvoll Kleinplaneten wie eben Pluto …
Mit großer Wahrscheinlichkeit haben alle Sterne Planeten
Nachweis derzeit noch indirekt ( noch nicht visuell im Teleskop)
Referat:
Wie werden Planeten entdeckt, wie viele sind nachgewiesen ?
Monde
o Größere Himmelskörper, die um Planeten kreisen, heißen Monde
o Um alle großen Planeten kreisen Monde
o Um die Erde kreist „Der Mond“ mit 27,5 Tagen Umlaufzeit.
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Aufgabe
Berechne die Bahngeschwindigkeit des Mondes
Referat
Historische Weltbilder
o Ägypter
o Griechen
o Tycho Brahe
o Kopernikus
Referat
Welche Fehler im Heliozentrischen Weltbild eines Tycho Brahe entdeckte Galilei ?
Kometen
o Kometen sind Überreste aus der Urmaterie beim Entstehen der Sonne.
o Es gibt Milliarden im Sog. Kuipergürtel (angrenzend an die äußersten Planeten und
der sog. Oort´schen Wolke in ca 1Lj Entfernung von der Sonne.
Referate
o Was ist ein Komet und woher kommt der Schweif
o Die bedeutendsten Kometen
o Kometen im Mittelalter
o Kometeneinschlag in der Tunguska
Asteroiden
Zwischen Mars und Jupiter kreisen Milliarden Brocken von Staubkorngröße bis zu
kartoffelartigen Brocken mit bis zu 100 km Durchmesser
Wenn ein wenige cm großer in die Erdatmosphäre gerät und verglüht: Sternschnuppe
Wenn ein 10 – 100 m großer die Erde trifft: Riesenkrater
Wenn ein km großer die Erde trifft: Ende allen höheren Lebens.
Referat:
Die Einschläge auf der Erde