Do. 9.10.08 Pädagogische Hochschule, Feldkirch Robert Seeberger
Das Universum:
Vom Mond bis zu
den fernsten Galaxien
Pädagogische Hochschule, Feldkirch
Robert Seeberger
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• Do. 9.10.: Orientierung am Nachthimmel;
Sonnenprojektionsgerät „Solarscope“
Kurze Geschichte der Astronomie;
Unser Sonnensystem
• Do. 16.10.: Struktur der Milchstraße; Die Welt der Galaxien; Kosmologie – die Lehre von der
Entstehung des Universums
• Dritter Termin: Mondbeobachtung durch ein Fernrohr
Das Universum:
Vom Mond bis zu den fernsten Galaxien
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• Uhrzeit, Datum
• Himmelrichtung
• Sternbilder, Fixsterne
• Planeten
Orientierung am Himmel
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Drehbare Sternkarte
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•
Einstellung auf Datum und Uhrzeit
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Die Sternbilder die nicht untergehen nennt man zirkumpolar.
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Blick nach Norden
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Die Sternbilder die nicht untergehen nennt man zirkumpolar.
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Blick nach Norden
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Die Ursache liegt darin, dass unsere Horizontebene schräg zur Erdachse liegt.
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Zirkumpolare Sternbilder
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Durch die Erdrotation gehen im Osten die Sterne auf
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Blick nach Osten
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und im Westen unter
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Blick nach Westen
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Hier die Bewegung des Mars über 6 Monate hinweg.
Wo finden wir die Planeten am Himmel
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Ptolemäus erklärte 100 n.Chr. die Bahnen durch seine Epizykeltheorie.
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Erklärung der Planetenbahnen
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Die Erklärung von Kopernikus 1543 war dann um einiges logischer.
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Erklärung der Planetenbahnen
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Die Eigenbewegungen der Sterne
Der Große Wagen heute und in 1 Million Jahren
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Unten sehen wird die Situation nach 13.000 Jahren
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Die Präzession der Erde
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Links sehen wir die wahre Position der Sonne am 4.3.2008 im Wassermann und nicht wie astrologisch in den Fischen.
Rechts sehen wir die Position der Sonne vor 2000 Jahren am 4.3.08
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Die Präzession der Erde
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Als Folge haben sich die astrologischen Tierkreiszeichen gegenüber dem wahren Himmel verschoben.
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Die Präzession der Erde
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Neben der drehbaren Sternkarte gehört ein Jahrbuch zum Rüstzeug des Hobby-Astronomen.
Astronomische Jahrbücher
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• Finsternisbrille (Transite, gr. Flecken, Finsternisse)
• Fernglas/Teleskop + Weißlichtfilter
• H-Alpha Beobachtungen (Protuberanzen)
• Projektionsteleskope z.B. Solarscope
Sonnenbeobachtung
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• Fernglas/Teleskop + Weißlichtfilter
• H-Alpha Beobachtungen (Protuberanzen)
Sonnenbeobachtung
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Projektionsteleskope z.B. „Solarscope“
Sonnentag, Wahrer Mittag, Rotation der Sonne,
Breite des Ortes, Neigung der Erdachse
Sonnenbeobachtung
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• Älteste aller Naturwissenschaften: Anfänge?
• Archäoastronomie
• Kreisgrabenanlagen 7000 Jahre alt
Kurze Geschichte der Astronomie
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• Zeitbestimmung
• Kalenderbauten
• Planetenpositionen
• Finsternisse
Megalithbauten: Stonehenge zirka 4000 Jahre alt
Großsteinbauten Megalithe
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• Himmelsscheibe von
Nebra, 3500 Jahre alt
Plejaden – Siebengestirn?
Anfänge
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• Babylonien, Ägypten, China, Mittelamerika
Nach Babyloniern (5.-6.Jh v.Chr.) Griechen
Die Griechen
Aristarach von Samos 310-230 v.Chr.
Heliozentrisches Weltbild
Erathostenes: Kugelgestalt der Erde
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• Hipparchos 150 v.Chr. Geozentrisch
•Epizykeltheorie
Die Griechen
Almagest des Ptolemäus
100 -160 n Chr.
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• Wende zum heliozentrischen System
• Kugelgestalt der Erde
• Epizyklen, da er Kreisbahnen mit konstanter Geschwindigkeit der Planeten annahm
• Genaue Beobachtungen von Tycho Brahe
• Keplerschen Gesetze
Kopernikus 1473 - 1543
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• Fernrohrbeobachungen ab 1609:
•Jupitermonde, Venusphasen, Sonnenflecken, Mondkrater, Sterne der Milchstraße…
Daher UNESCO und UNO: 2009
Internationales Jahr der Astronomie
Sir Isaac Newton: Gravitationsgesetz
als physikalische Erklärung
Galileo Galilei 1564 -1642
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• Fraunhoferlinien
19. Jhdt.: Astrophysik
• Dopplereffekt
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• Natur der Nebel
• Galaxienflucht
• Urknalltheorie
• Pulsare
• Quasare
• Gravitationslinsen…
20. Jahrhundert - Wissensexplosion
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Sonn
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Das Sonnensystem: die Sonne
• 4,6 Mrd. Jahre alt
• Besteht aus Wasserstoff und Helium
• ca. 100 Erddurch- messer
• im Inneren rund 15 Millionen Grad
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Eine riesige Protuberanz
Energieerzeugung der Sonne
• Jede Sekunde werden mehr als 4 Millionen Tonnen Masse in Energie umgewandelt
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Die Rotation der Sonne
Die Sonne rotiert nicht wie ein Festkörper.
25 Tage am Äquator
28 Tage an den Polen
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Sonnenflecken
Das sind kältere Zonen auf der Sonne (nur rund 4500 °C)
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Die Sonnen-Corona
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Unsere 9 Planeten
Mein Merkur Vater Venus Erklärt Erde Mir Mars Jeden Jupiter Sonntag Saturn Unsere Uranus Neun Neptun Planeten Pluto
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Merkur Venus Erde Mars
Die erdähnlichen PlanetenGr
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Foto von Mariner
Der Merkur
• Größe rund 1/3 der Erde
• Masse 1/20 der Erde
• Größter Temperaturunterschied im Sonnensystem -180 bis 430°C
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Der mondähnliche Merkur
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Die Entstehung der Krater
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Venus im sichtbaren Licht und Radar
• Ein Venustag dauert 116 Erdtage
• 90-facher Luftdruck
• Temperaturen um 470 °C
Die Venus
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Radarbilder der Venus
Auf Grund der Wolken sind optisch keine Oberflächenstrukturen erkennbar.
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Unsere Erde
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Der ErdmondM
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• Mittlerer Abstand 384.405 km 9,6 facher Erdumfang
• Radius rund ¼ der Erde
• Temperaturen -150°C bis 130°C
• Masse 1/82 der Erde
• Schwerkraft nur rund 1/6 der Erde
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Ein Ausschnitt des Mondes
Oben Ptolemäus (150 km)
Mitte Alphonsus
Unter Arzachel
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Die Theorie wurde erst durch die Mondlandungen abgesichert
Die Mondentstehung
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Die erste Mondlandung 1969
Aldrin fotografiert vom Kommandanten Armstrong
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Die erste Mission mit dem Mondauto
Die Besatzung von Apollo 15 bei der Hadley-Rille
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lDie letzte Mondlandung 1972
Astronaut Cernan von Apollo 17 im Tal Taurus-Luttrow
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• Größe rund ½ der Erde
• Masse 1/10 der Erde
• Monde: Phobos, Deimos
Valles Marineris im Vergleich mit Nordamerika
Der Planet Mars
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• Polkappen aus Wasser- und Kohlendioxid-Eis
• Staubstürme
• wüstenartige Oberfläche
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Der Mars
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Die Marskanäle von Schiparelli
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Weitere Marslandungen
Oben Pathfinder
Rechts Opportunity
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NASA
Position des Asteroidengürtels
Der Asteroidengürtel
• 1801 Ceres entdeckt
• Millionen von Fels- und Metallbrocken
• Jupiter verhinderte die Planetenentstehung
• Manche kommen auch der Erde nahe „Near-earth Objects“
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243 Ida (54 km lang) mit „Mond“
Zwei Asteroiden
433 Eros (33 km)
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Entfernungen im Sonnensystem
• Die Erde ist von der Sonne ca. 150 Millionen Kilometer entfernt.
• Diese Strecke bezeichnet man als Astronomische Einheit = 1 AE
• Entfernungen zu anderen Planeten gibt man oft in Vielfachen dieser Einheit an.
Beispiele:Entfernung Sonne – Merkur ca. 0,39 AE
Entfernung Sonne – Mars ca. 1,52 AE Entfernung Sonne – Pluto ca. 39,4 AE
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Lichtlaufzeiten
• Lichtgeschwindigkeit rund 300.000 km/Sekunde
• Laufzeit zum Mond: 1,25 Sekunden
• Laufzeit zur Sonne: ca. 8 Minuten Wir blicken 8 Minuten in die Vergangenheit!
• Laufzeit zum Mars: Minimum 4 Minuten
• Laufzeit zum Jupiter: rund 42 Minuten
• Laufzeit zum Pluto: über 5 Stunden Probleme mit der Kommunikation
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Flugzeiten eines Flugzeugs
• Annahme 1000 km/h
• Flugzeit Europa – Amerika: ca. 7 Stunden
• Flugzeit zum Mond: ca. 16 Tage
• Flugzeit zur Sonne: ca. 17 Jahre
• Flugzeit zum Mars: ca. 9 Jahre
• Flugzeit zum Jupiter: ca. 72 Jahre
• Flugzeit zum Pluto: ca. 660 Jahre
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Beim Maßstab 1 zu 2 Milliarden ergeben sich folgende Werte:
Durchmesser
Entfernung
Planetenorte
Sonne 69,7 cm Eingang Jahngasse
Merkur 2,5 mm 29 m Auf dem Weg zum Hauptgebäude
Venus 6,1 mm 54 m
Erde 6,4 mm 75 m Haupteingang Mars 3,4 mm 114 m WasserradJupiter 71,6 mm 389 m SpitalSaturn 60 mm 714 m PostgarageUranus 25,8 mm 1436 m KarrenseilbahnNeptun 24,5 mm 2249 m Waldbahn EnzPluto 1,2 mm 3687 m Gütle
Planetenweg Übersicht
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Das äußere SonnensystemNA
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Weitere „Planeten“NA
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Die RiesenplanetenGr
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Jupiter Saturn Uranus Neptun
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Jupiter mit dem Mond Io
Der Jupiter
• 11 Erddurchmesser
• 317 Erdmassen
• Viele Wolkenbänder
• mehr als 60 Monde
• starke Abplattung
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Der große rote Fleck und die Galileische Monde
Jupiter mit den größten Monden
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Der große rote Fleck
Hier handelt es sich um einen riesigen Wirbelsturm der schon seit Jahrhunderten tobt.
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Der Vulkan Loki
Der Mond Io
• Vulkanisch aktivster Körper im Sonnen- system
• Bedeckt von Schwefel
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Europa
• Junge flache Oberfläche aus Eis (hell!)
• Unter dem Eispanzer könnte ein Ozean (mit Leben?) sein
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Der Ringplanet Saturn
• Entfernung 9,6 AE
• 9 ½ Erddurchmesser
• 95 Erdmassen
• Geringste Dichte von allen Planeten (würde in Wasser schwimmen)
• Großes Ringsystem
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Die Saturnringe
• Bestehen aus vielen Einzelpartikeln
• Quellen: Kollisionen von Teilchen, von der Oberflächen der Monde
• Auch andere Planeten haben Ringe
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Schäferhundmonde
Die Ringunterteilungen werden von kleinen Monden erzeugt
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Titan in Falschfarben
Der Saturnmond Titan
• Zweitgrößter Mond in unserem Sonnensystem
• Temperaturen um -179°C
• Atmosphäre ähnelt der Uratmosphäre der Erde
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nach der Landung
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während des Sinkfluges
Titanbildes des Landers Huygens
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Mimas und Krater Herschel
Saturnmond Mimas
• Durchmesser ca. 400 km
• Riesenkrater Herschel: 130 km Durchmesser, 10 km Tiefe, 6 km hoher Zentralberg
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Planet Uranus
• 1781 von William Herschel entdeckt
• 4 Erddurchmesser
• Entfernung 19,2 AE
• Rotationsachse nur 8° von Bahnebene geneigt
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• 1846 vorausberechnet und dann von Johann Gottfried Galle gefunden
• 3,9 Erddurchmesser
• 17 Erdmassen
• Etfernung 30,05 AE
Planet Neptun
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• 1930 von Clyde Tombaugh nach langer Suche entdeckt
• Entfernung ca. 40 AE
• Pluto mit Mond Charon im HST
• Seit letztem Jahr kein Planet mehr
Der neunte „Planet“ Pluto
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Der Kuiper-Gürtel
Im Jahre 2002 wurde Quaoar gefunden / 2003 Sedna und UB313. Zwei Jahre später entdeckte man, dass dieses Objekt sogar 1,5 mal größer als Pluto ist.
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Der Komet Hale-Bopp
Kometen• Kern aus Eis und Staub: wenige hundert Kilometer
• Der Plasmaschweif zeigt immer von der Sonne weg
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Kometen
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Der Komet Ikeya-Zhang 2002 (30 Minuten)
Kometen
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Schema der Oortsche Wolke
Die Oortsche Wolke
• 1950 von Jan Oort vorhergesagt
• Kugelförmige Wolke aus Kleinkörpern bei 50.000 AE
• Noch kein Objekt gefunden
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