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Sammlung zeigen (0 Wikiseiten)
Seiten vorschlagenEinführung in die Astronomie: Überblick
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[Bearbeiten] Vorwort
Dieses Buch richtet sich an den interessierten Laien, der erste Kenntnisse und einen Überblick über die Erscheinungen am Himmel erwerben und vielleicht selbst beobachten möchte. Die Astronomie beschäftigt sich mit allen beobachtbaren, aber nicht greifbaren Phänomenen und Objekten oberhalb der Erdoberfläche. Die Phänomene in der Erdatmosphäre erhielten ihr eigenes Gebiet, das der Meteorologie, so dass die Astronomie heute aus der Beobachtung des Weltraums gebildet ist. Die Astrophysik dagegen versucht, das Beobachtete in Modellen zu beschreiben.
[Bearbeiten] Was gibt es am Himmel zu beobachten?
Zuerst möchte ich da den Mond nennen, der fast immer gut zu sehen ist. Für die Mondbeobachtung braucht man noch nicht einmal ein gutes Teleskop, weil er ein sehr helles Objekt ist. Ein Fernglas oder ein einfaches Kaufhausteleskop reichen bereits aus, um größere Krater auf der Mondoberfläche beobachten zu können. Selbst mit dem größten Teleskop auf der Erde ist es nicht möglich, solch kleine Objekte wie das Mondauto der Apollomission zu sehen. Am interessantesten zu beobachten sind die Krater, die auf dem Terminator liegen. Es ist der Bereich des Mondes, der zwischen Licht und Schatten liegt. Dort kommen durch die längeren Schatten die Krater besonders gut zur Geltung. Der Terminator wandert ständig weiter über die Mondoberfläche, so dass schon einen Tag später andere Krater in diesem faszinierenden Licht beobachtet werden können. Nach dem Neumond geht das Spiel von vorne los.
[Bearbeiten] Milchstraße
Die Milchstraße kann in Gegenden, die nicht von großen Städten umgeben sind, in klaren Nächten schon mit dem bloßen Auge beobachtet werden. Fern von Straßenbeleuchtungen kann nach Ausschalten der Taschenlampe und ein paar Minuten Wartezeit, damit sich die Augen an die Dunkelheit anpassen, am Himmel deutlich ein hellerer Bereich erkannt werden, der sich über den ganzen Himmel erstreckt. Das ist unsere Galaxie mit Milliarden von Sternen, von der unsere Sonne nur einer ist.
Foto vom Sternenhimmel: In diesem Bild sind ein paar hellere Sterne zu sehen, die sich deutlich von den anderen Sternen abheben. Diese hellen Sterne gehören zum Sternbild Orion, welches in Deutschland nur im Winter zu sehen ist. Der gelbliche Stern am oberen Rand, fast in der Mitte des Bildes, wird Beteigeuze genannt und ist ein roter Riesenstern. Die drei gleichhellen weißen Sterne, die auf diesem Bild diagonal übereinander angeordnet sind, sind die drei „Gürtelsterne“ von Orion, die zwischen Beteigeuze und Rigel zu finden sind. Über das ganze Bild verteilt sind einige Milliarden Sterne der Milchstraße zu sehen, was aber nur ein kleiner Teil der Milchstraße ist. Wäre die Erde am Rande der Galaxie, wäre es möglich diese im ganzen zu sehen, aber da die Erde irgendwo im äußersten Drittel, nur fast am Rande ist, umspannt sie die Erde und macht sie dadurch zu einem Teil der Milchstraße. Es ist möglich, andere Galaxien, wie zum Beispiel die Andromedagalaxie, komplett zu sehen.
[Bearbeiten] Polarlichter
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Polarlichter können in Polnähe, also in Norwegen, Schweden, Alaska, Sibirien und in der Antarktis, bei starker Sonnenaktivität sehr häufig nachts beobachtet werden. Elektrisch geladene Teilchen der Sonne – schnelle Protonen und Elektronen – werden an den Magnetfeldern spiralförmig entlang der Magnetfeldlinien zu den Polen der Erde gebracht. Die geladenen Teilchen bringen die Teilchen der Atmosphäre – also Gase wie Sauerstoff und Stickstoff – auf ein höheres Energieniveau. Wenn diese Teilchen wieder auf ihr normales Energieniveau zurückkehren, was Rekombination genannt wird, dann senden sie die überschüssige Energie in Form von Licht aus. Rotes und grünes Leuchten wird von angeregtem Sauerstoff in unterschiedlicher Höhe erzeugt. Angeregter Stickstoff leuchtet violett. Es ist äußerst selten, dass Polarlichter in Deutschland gesichtet werden, weil die hochenergetischen Sonnenteilchen nur an den Polen in die Atmosphäre eintreten können. Das hängt von der Stärke des magnetischen Feldes der Erde und der Stärke und Menge der Sonnenteilchen ab. Die Sonnenaktivität ist einem elfjährigen Zyklus unterworfen. Das bedeutet, dass die Sonnenaktivität in diesem Zeitraum einmal zu- und wieder abnimmt. Im Jahr 2008 ist das Minimum der Sonnenaktivität erreicht. Sie steigt ab diesem Zeitpunkt wieder langsam an und wird etwa 2013 das Maximum erreicht haben. Der Anstieg und der Abfall der Aktivität ist nicht linear. Deshalb kann das Maximum schon früher erreicht werden.
Mit Sonnenaktivität ist nicht die Helligkeit der Sonne gemeint, sondern die Stärke und Häufigkeit der Ausbrüche an ihrer Oberfläche, bei denen die heiße Materie der Sonne – ähnlich einem Vulkanausbruch – in das Universum katapultiert wird. Diese Materie – Sonnenwind genannt – erreicht die Erde nach zwei bis vier Tagen.
[Bearbeiten] Meteoritenschauer
Meteoritenschauer sind jedes Jahr zu ungefähr gleichen Zeitpunkten mit bloßem Auge zu beobachten. Meteoriten sind kleine Partikel, die in unsere Atmosphäre eindringen und darin verglühen. Sie können so klein wie ein Staubkorn oder so groß wie ein Fußball sein, was für uns Menschen nicht gefährlich ist, da diese meist vollständig in der 100 Kilometer dicken Atmosphäre verglühen, bevor sie den Boden erreichen können. Sie stammen von früheren Kometen, die auf ihrem Weg durch unser Sonnensystem erhebliche Mengen an Materie verloren haben. Diese „Staubwege im All“ werden von der Erde auf ihrer Bahn um die Sonne regelmäßig durchquert, was die Häufigkeit von Meteoritenschauern zu diesen Zeitpunkten stark erhöht. Die Häufigkeit variiert dabei von einem Meteoriten pro Minute bis etwa 100 pro Minute. Sie kommen dabei alle aus der gleichen Richtung.
Zu diesen Zeitpunkten lohnt es sich, abends abseits der Stadt den Himmel zu beobachten:
- Perseiden 20. Juli bis 19. August
- Orioniden 15. Oktober bis 25. Oktober
- Leoniden 11. November bis 20. November
- Geminiden 06. Dezember bis 16. Dezember
- Quadrantiden 1. Januar bis 4. Januar
[Bearbeiten] Weltraumstation ISS
Die ISS ist eines der künstlichen Objekte am Himmel, die je nach aktueller Position zumeist morgens oder abends kurz zu beobachten ist. Sie bewegt sich zügig, innerhalb von fünf Minuten, über den Himmel. Dabei ist sie dann eines der hellsten Objekte, da sie mit ihren großen Solarzellenflächen das Licht der Sonne nach unten auf die Erde reflektiert. Sie hat (bedingt durch die Solarpaneele) eine Breite von 80 Metern und soll voll ausgebaut im Jahr 2010 eine Länge von 107 Metern haben (zurzeit ist sie 57 Meter lang). Sie ist etwa 350 Kilometer von der Erdoberfläche entfernt und benötigt für eine Erdumrundung 92 Minuten. Das entspricht einer Geschwindigkeit von 28.000 km/h. Zu sehen ist allerdings nur ein heller Punkt, der gleichmäßig schnell über den Himmel wandert.
[Bearbeiten] Satelliten
Die Anzahl der künstlichen Satelliten ist in den letzten vier Dekaden gewaltig angestiegen. Mittlerweile tummeln sich über tausend verschiedene künstliche Satelliten um unseren Globus. Fernsehsatelliten befinden sich immer auf einer sogenannten geostationären Position. Das heißt, sie ändern ihre Position nicht. Doch Wetter-, Forschungs-, Telekommunikations-, Navigations- und Spionagesatelliten bewegen sich ständig im Orbit um die Erde. Einige davon haben große Parabolantennen, welche auf die Erde gerichtet sind. Wenn diese in einem bestimmten Winkel zur Sonne stehen, kann der Beobachter auf der Erde ein Objekt mit hoher Geschwindigkeit über den Himmel huschen sehen, das langsam heller und anschließend schnell dunkler wird. Die Helligkeit kann dabei soweit ansteigen, dass Zeitung gelesen werden könnte, wenn der Satellit nicht so schnell wieder verschwinden würde. Dieses Schauspiel dauert etwa 15 Sekunden. Satelliten bewegen sich immer auf gerader Flugbahn, sind extrem schnell und blinken nicht, wie Flugzeuge es tun.
[Bearbeiten] Beobachtung mit dem Teleskop
Mit einem Teleskop können lichtschwächere Objekte am Himmel beobachtet werden, was mit bloßem Auge nicht möglich wäre, da das Teleskop das eintreffende Licht bündelt. Waren Galaxien vorher nur als schwache Nebel mit dem Auge zu sehen, können mit einem guten Teleskop einzelne Sterne voneinander unterschieden werden. Bei einem Blick auf einen Kugelsternhaufen oder eine Galaxie am herbstlichen Nachthimmel kann es passieren, dass der Hobbyastronom aus dem Staunen nicht mehr heraus kommt, weil diese wie Diamanten funkeln und strahlen. Allerdings ist das Auge nicht in der Lage, selbst mit einem großen Teleskop nicht, die Objekte wie auf den Fotografien in Farbe zu sehen, da die Farbrezeptoren in unserem Auge dafür zu unempfindlich sind. Es ist allenfalls bei Planeten möglich, sehr schwach Farben wahrzunehmen. Die Vergrößerung eines Teleskops ist für Sterne, welche mit dem Auge beobachtet werden, eine unwichtige Größe, weil Sterne viel zu weit entfernt sind, als dass sie sich vergrößert darstellen ließen. Daraus folgt, dass eine starke Vergrößerung - wenn überhaupt - nur beim Mond und den Planeten sinnvoll ist. Dagegen sollte auf die Lichtstärke eines Teleskopes geachtet werden, wenn häufig Sterne beobachtet werden sollen, um auch dunklere Sterne sehen zu können. Eine Sternwarte, welche für Besucher zugänglich ist, gibt es bestimmt auch in Ihrer Nähe. Das größte öffentlich zugängliche Teleskop steht in der Nähe der niedersächsischen Stadt Melle. Es hat einen Spiegeldurchmesser von etwa einem Meter.
[Bearbeiten] Abstände in unserem Sonnensystem
Entfernungen in unserem Sonnensystem können noch in Kilometern angegeben werden. Da dies bei den riesigen Entfernungen zu unpraktisch langen Zahlen führen würde, wurde eine neue Maßeinheit, die Astronomische Einheit AE eingeführt. Für die Strecke von der Erde zum Mond kann man noch 400.000 Kilometer angeben. Für die Strecke von der Sonne zur Erde wird einfach 1 AE gesagt, was umgerechnet etwa 150 Millionen Kilometern entspricht. Entfernungen außerhalb unseres Sonnensystems werden meist in Lichtjahren angegeben. Ein Lichtjahr ist die Strecke, die das Licht in einem Jahr zurücklegen kann. Da das Licht sich mit etwa 300.000 Kilometern pro Sekunde bewegt, kommt auf das Jahr hochgerechnet eine Zahl mit so vielen Nullen heraus, dass ein Mensch sich diese Entfernungen gar nicht vorstellen kann.
Als Beispiel, um die Entfernungen zu verdeutlichen, kann gesagt werden, dass das Licht vom Mond zur Erde ca. 1 Sekunde braucht und das Licht der Sonne nach 8 Minuten die Erde erreicht. Das bedeutet, dass wir es erst nach acht Minuten bemerken würden, wenn jemand das Licht der Sonne ausknipsen würde.
| Strecke | Abstand in Lichteinheiten |
|---|---|
| Erde – Mond | 1 Lichtsekunde |
| Erde – Sonne | 8 Lichtminuten |
| Erde – Neptun | 270 Lichtminuten |
| Erde – Proxima Centauri | 4 Lichtjahre (Nächster Stern) |
| Erde – Sirius | 8,6 Lichtjahre (Hellster Stern am Nachthimmel) |
| Erde – Andromedanebel | 2,2 Mio. Lichtjahre (Nächste Galaxie) |
[Bearbeiten] Abstände der Planeten von der Sonne
| Planet | Abstand in Millionen Kilometern | Abstand in AE |
|---|---|---|
| Merkur | 58 | 0,3 |
| Venus | 108 | 0,6 |
| Erde | 150 | 1,0 |
| Mars | 230 | 1,5 |
| Jupiter | 778 | 5,0 |
| Saturn | 1430 | 9,8 |
| Uranus | 2870 | 19,2 |
| Neptun | 4500 | 30,0 |
In einigen größeren Städten sind Planetenwanderwege eingerichtet worden. Dort kann der Wanderer meist Modelle der Sonne und den Planeten im Maßstab 1:1 Mrd. im richtigen Größenverhältnis und im richtigen Abstand zueinander sehen. Wenn Sie zügig gehen, erreichen Sie bis zu vierfache Lichtgeschwindigkeit auf dem Planetenweg.
[Bearbeiten] Modell unseres Planetensystems
