TFH– Berlin AKPH/ Astronomie Klausur 3. Februar 2006

TFH– Berlin
AKPH/ Astronomie
Klausur
K. Sedlmayr
3. Februar 2006
Name:
Matrikel-Nr.:
Note:
Dritter (letzter) Versuch ? Wenn ja, bitte ankreuzen!
Jedes Blatt muss den Namen oder die Matrikel-Nummer der(s) Studierenden tragen und fortlaufend nummeriert sein.
Gesamtpunktzahl : 80 Punkte, ausreichendes Ergebnis: 20 Punkte
A: Weltbilder, Informationen aus dem Weltall
1. Sonne-Mond
a) Wie unterscheiden sich Sonnen- und Mondfinsternisse?
b) Fertigen sie je eine Skizze an
c) Welche der beiden Finsternisse fällt mit dem Vollmond zusammen?
(5)
2. Weltbilder
a) Erläutern Sie das geozentrische und das heliozentrische Weltbild
b) Wodurch kam es zum Wechsel der Weltbilder?
(4)
3. Keplersche Gesetze
Der Planet Jupiter benötigt für einen Umlauf um die Sonne 11,86 Jahre.
Berechnen Sie seine mittlere Entfernung zur Sonne?
(3)
4. Teleskope
a) Skizieren Sie den Aufbau eines Fernrohrs: (Reflektor oder Refraktor).
b) Erklären Sie, warum leistungsstarke Fernrohre immer Spiegelteleskope sind
c) Unter dem Auflösungsvermögen eines Teleskops versteht man den kleinsten Winkelabstand zweier Sterne, die
man gerade noch getrennt sehen kann. Wie kann man ein möglichst hohes Auflösungsvermögen erreichen?
d) Erläutern Sie das Bauprinzip eines Röntgen-Teleskops?
(8)
B: Physikalische Grundlagen, Koordinatensysteme
5. Helligkeiten
a) Was versteht man unter scheinbarer und absoluter Helligkeit? Zeigen Sie den
Zusammenhang der beiden Größen auf.
b) Die scheinbare Helligkeit der Sonne beträgt -26,7 mag.
Berechnen Sie daraus ihre absolute Helligkeit.
(8)
6. Schwarzer Strahler
Die Abbildung zeigt die spektrale Intensitätsverteilung eines schwarzen
Strahlers von Sonnengröße bei Sonnentemperatur (I) und der beobachteten
Sonnenstrahlung an der Erdoberfläche (II).
a) Berechnen Sie mit Hilfe des Graphen (I) näherungsweise die
Oberflächentemperatur der Sonne.
b) Erläutern Sie die wesentlichen Unterschiede der Spektren (I) und (II).
(4)
7. Sternspektren
a) Wodurch wird die natürliche Linienbreite einer Spektrallinie bestimmt?
b) Welche Prozesse können zur Verbreiterung von Spektrallinien in Sternspektren beitragen?
Nennen Sie mindestens drei Ursachen.)
8. Lage des Himmelsnordpols
Geben Sie an, wo an der scheinbaren Himmelskugel sich für einen Beobachter, der sich
a) am Nordpol der Erde,
b) am Äquator und
c) am Südpol der Erde
aufhält, der Himmelsnordpol bzw. der Polarstern befindet.
(5)
(3)
C: Entfernungsbestimmung, Hierarchische Struktur
9. Entfernungsbestimmungsmethoden
Beschreiben Sie vier verschiedene Entfernungsbestimmungsmethoden in der Astronomie (Reichweiten?).
(10)
10. Aldebaran und die Hyaden
Der Hauptstern im Sternbild Stier ist Aldebaran, der mitten zwischen den Hyaden leuchtet. Seine jährliche
trigonometrische Parallaxe beträgt 0,048''.
a) Begründen Sie, dass Aldebaran nicht zu den 41 pc entfernten Hyaden gehört.
(3)
11. Hubble-Expansion
Mit dem HST (Hubble Space Teleskop) lassen sich noch bis zu einer Entfernung von 1·109 Lichtjahren Supernovae
beobachten. Supernovae haben immer etwa die gleiche absolute Anfangshelligkeit MS. Wie kann unter dieser
Annahme die Gültigkeit der Hubble-Beziehung mit Hilfe von Supernovabeobachtungen überprüft werden?
(3)
12. Galaxis
Beschreiben Sie detailliert die großräumige Struktur unserer Milchstraße.
(4)
D: Sterne
13. Zustandsgrößen
a) Wie können die Zustandsgrößen Oberflächentemperatur, Leuchtkraft und Radius eines Sterns bestimmt
werden?
b) Die Entfernung von Aldebaran, dem Hauptstern im Sternbild Stier, beträgt 20,8 pc. Das Maximum seiner
spektralen Strahlungsintensität liegt bei der Wellenlänge 730 nm. Seine scheinbare Helligkeit beträgt m = 0,86.
Berechnen Sie die absolute Helligkeit MA von Aldebaran und schließen Sie auf seinen Entwicklungszustand
(Begründung!). [zur Kontrolle: MA = – 0,73]
(8)
14. HRD
Ordnen Sie den im HRD eingetragenen Richtungen 1 bis 4 jeweils
eine, zwei oder drei Aussagen a bis f zu.
a) Radius nimmt zu
b) Radius nimmt ab
c) Masse nimmt zu
d) Masse nimmt ab
e) mittlere Dichte nimmt zu
f) mittlere Dichte nimmt ab
(4)
15. Energieproduktion
Erklären Sie einen der beiden Prozesse, die in Sternen zur Fusion von
Wasserstoff zu Helium führen können.
(5)
16. Sternentwicklung
Welche Endstadien der Sternentwicklung gibt es und wodurch werden sie bestimmt?
(3)
Viel Erfolg
Karin Sedlmayr