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Mittwoch, 09 Mai 2007 00:20 |
                
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| Solare Röntgenstrahlung: Geomagnetisches Feld: |
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Faszinierender Sternenhimmel
Eine leicht verständliche Einführung in die Himmelskunde
Astronomiekurs an der VHS Gilching
Der Saturn ist 1,5 Mrd. km entfernt von der Erde. Eine Sonde würde 10-15 a
für diese Entfernung brauchen. Der Durchmesser des E-Ringes beträgt ca.
260 000 km, also ca. die Entfernung Erde-Mond. Die Ringe haben
verschiedene Farben, wodurch man das Alter der Ringe datieren kann.
Sein Durchmesser beträgt etwa das Zehnfache der Erde. Der Saturn ist
nach dem Jupiter der zweitgrößte Planet des Sonnensystems. Der Jupiter
ist wie alle Planeten am besten zu beobachten, wenn er im Zenith steht, das
ist der höchste Punkt auf der Eklipse. Auf ihm toben Wirbelstürme, mit einem
Durchmesser von 100 000– 200 000 km. Seine Atmosphäre bzw. Gasschicht
hat eine Höhe von 60 000 km, wobei die Erde nur 600 km hat. Der Jupiter ist
wie die Erde abgeplattet und an den Polen im Schnitt 8 000 km kleiner.
Man geht davon aus, dass die Saturnringe aus zerplatzten Monden, deren
Teile zerstreut sind, hervorgegangen sind. Uranus und Neptun haben solche
Ringe. In der Mythologie als doppelköpfige Schlange dargestellt.
Bei der Beobachtung der Planeten kann man die mit einer Lufthülle von den
hüllenlosen unterscheiden. Die Spitzen der halbmondförmigen Sichel von
beschienen Planeten sind durch die Atmosphäre abgerundet, weil das Licht
von der „Lufthülle“ gestreut werden. Die hüllenlosen haben im Gegensatz dazu
scharfe Spitzen.
Auf der Venus herrschen 500 °C bei einem CO2-Gehalt von 96 %, einem
Luftdruck von 100 bar (Erde: 1 bar), wobei der Durchmesser mit dem
Erddurchmesser fast identisch ist (dØVenus = 12650 km, dØErde =
12073 km).
Das leichtbläuliche „Neulicht“ des Mondes, kurz nach dem Neumond,
kannten schon die Ägypter. Es handelt sich um eine lasurfarbenes
also durchscheinendes Licht, das von der blauen Erde reflektiert wird.
Die künstlichen Bärte der Pharaonen sind in diesem Blau gehalten.
Man erkennt schon mit bloßem Auge die Mondmeere. Es handelt sich
dabei um mit Magma voll gelaufene vulkanische Krater.
Die früher irrtümlich als planetarische Nebel bezeichneten
Himmelserscheinungen sind keine Planeten mit Hülle, sondern
Sternleichen. Diese Staub- und Gaswolken stammen von zerplatzten
Sternen. Der Eskimonebel (NGC 2392, MG 10) ist ein gutes Beispiel.
Es gibt jedoch auch Nebel, die Sternengeburtsorte sind. Dazu gehört
der Orionnebel (M42, NGC 1976, 1500 LJ) mit seinen Molekülwolken.
Seine 5 Monde sind zu sehen. Uranus braucht für einen Sonnenumlauf
84 a. Der Neptun vergleichsweise 163 a. Er ist 5 Mrd. km entfernt,
das entspricht 6 Lichtstunden. Sein Durchmesser ist viermal so groß
wie der der Erde. Besonders gut sind Uranus und Neptun im Juli und
August zu beobachten.
Kometen werden so beobachtet, dass der vorderste Kopf des Komets
scharf gestellt wird. Trifidnebel (HP 92459, MG 8,06, 982,4 LJ) besteht
aus Gas und Staub.
Im Vakuum breitet sich Licht unbehindert aus (Vlicht= 300 000 km/s).
Kann bis zu 10 Mrd. Jahre alt sein. 10-100 LJ entfernt. 0,5 Mio. Sterne
200-300 Mrd. Sonnen pro Galaxis. Entfernung zischen zwei unserer
Milchstrasse und Andromeda-Galaxie 20 Mio. LJ.
1600 Galaxien, Galaxienhaufen, welche sich wiederum im
GROSSEN ATTRAKTOR sammeln.
PHYSIKALISCHE GRENZE DER
BEOBACHTUNG
Durch die Geschwindigkeit von Licht (c = 300 000 km/s) liegt die Grenze für
alle Beobachtungsgeräte theoretisch und physikalisch bei 160 Mrd. LJ.
Heutige Teleskope erreichen eine Beobachtbarkeitsgrenze von 6 Mrd. LJ,
mit Photografie 10 Mrd. LJ. Veranschaulichen kann man das durch ein
Gedankenexperiment:
Eine Taschenlampe fliegt mit Lichtgeschwindigkeit.
Schaltet man nun das Licht an und blickt in den Lampenlichtstrahl hinein, so
würde man denken, dass die Lampe aus ist. Das gesamte abgestrahlte
Licht der Lampe bleibt wörtlich gesagt auf der Strecke und ist demnach
nicht zu erkennen.
Horizont (griechisch: horízon (kýklos) „begrenzend(er Kreis)“)
= Gesichtskreis, Grenze. => natürlicher Horizont nur identisch auf dem
Meer (= Kimm) oder großen Ebenen => mathematischer Horizont
MILCHSTRASSE UND ANDERE GALAXIEN
Im Winter und im Sommer ist die Milchstrasse (von griechisch: "Gala" = Milch)
am besten zu beobachten. Dazu gehören besonders Sternhaufen,
Kugelsternhaufen und planetarische Nebel. Im Frühling und im Herbst kann
man besser in den intergalaktischen Raum blicken (vgl. Grafik 12).
Die gesamten Sterne der Himmelskugel sind zu vom Menschen erfundene
Sternbilder, also Verbindungen zwischen den hellsten Sternen,
zusammengefasst (vgl. Grafik 1).
Grafik 1: Kleiner und großer Löwe (Gratis Programm www.stellarium.org)
Insgesamt wurden 50 Sternbilder aus Gründen der Übersicht gestrichen. Die alten
Sternbilder sind relativ einprägsam. Zum Erlernen der Sternbilder ist ratsam,
die Zirkumpolarsternbilder zu lernen und sich Sternbild für Sternbild weiter
vom Polarstern ausgehend zusätzliche Sternbilder anzueignen.
LOKALISATION VON STERNEN
UND GRADSYSTEM
Der höchste Punkt eines Sterns im Süden wird Kulmination genannt.
Das entspricht etwa der Sonnenstellung zur Mittagszeit, wenn die Sonne
am steilsten zur Erde scheint.
Grafik 2:
Kulmination (höchster Punkt) und Meridian (Mittagslinie)
Am Gradsystem (vgl. Grafik 3) lässt sich die westliche bzw. östliche Breite messen.
Das ist die so genannte Breitenbestimmung.
Grafik 3:
Zenith (Höchstpunkt), Nagir (Fußpunkt) und Gradsystem
STERNE ANPEILEN MIT FAUST
UND DAUMEN
Man kann Sterne mittels einer Faustregel bzw. „Daumen mal Pi“ anpeilen und so die
eigene Position bestimmen. Eine Faust über dem Horizont entspricht etwa 10°, ein
Daumen etwa 2° und ¼ Daumen entspricht 1°. Damit kann man näherungsweise die
Höhe jedes Sterns z.B. die Höhe des Polarsterns bestimmen.
Grafik 4:
Höhenpeilung von Himmelsobjekten ohne Instrumente
Schon die antiken Seefahrer konnten somit anhand des Polarsterns
(Polaris) die geographische Breite (Nord-Süd-Position) bestimmen.
Für München beträgt die Höhe des Polarsterns konstant 48,06°.
Ohne genaue Uhren waren sie bei West-Ost-Reisen immer an den
Sichtkontakt zur Küste angewiesen.
Tagsüber kann mit einer Uhr auch den Meridiandurchgang der Sonne
zur Bestimmung der Ost-West-Position verwenden. Man braucht keinen
Sextanten. Dazu muss man freilich die Himmelsrichtung Süd wissen
(kleiner Zeiger auf die Sonne, Winkelhalbierende zwischen großem
Zeiger und der 12 auf dem Ziffernblatt). Hat man beispielsweise beim
Durchgang der Sonne die Uhrzeit 12:12 h, das macht -1 h Sommerzeit
11:12 h. Woher kommt die zusätzliche 1h und die 12 min? Das Gradnetz
der Welt ist durch den 0° Meridian in Greenwich festgelegt. England ist
durch die Zeitzonen 1 h früher, als die MEZ (Mitteleuropäische Zeit). Das
macht dann wieder 12:12 h. Die zusätzlichen 12 min sind exakt durch die
geographische Breite des Beobachtungsorts (München 11°48“) zu erklären.
Erst durch die Erfindung guter Uhren (Schiffschronometer) war eine sichere
Seefahrt mit Positions- und Kursbestimmung möglich. Ein englischer
Uhrmacher, J. Harrison entwickelte 1761 das erste mobile Chronometer.
Die Sonne wandert, über das Jahr gemessen an dem Meridian (= Mittagslinie
vgl. Grafik1) auf und ab. Man nennt den Durchgang der Sonne von links nach
rechts durch die Mittagslinie auch „Transit“. In München beträgt das durch die
geografische Höhe (48° 06“) bedingte Maximum der Sonnenposition auf der
Mittagslinie bei der Sommersonnenwende (SSW = 21.Juni) 58°. Während
der Wintersonnenwende (WSW = 21.Dezember) 18°. Dazwischen liegen die
zwei Tagundnachtgleichen an denen die Sonne genau im Osten aufgeht mit
42° (TNG: Frühlingstagundnachtgleiche = Frühlingspunkt oder
Frühlingsäquinoktium = 21.März; Herbsttagundnachtgleiche = 23.September).
Der Polarstern (Polaris in Ursa minor (UMI) = kleiner Bär) liegt genau auf
der Verlängerung der Erdachse im Norden. Damit weist er auf den nördlichen
Polpunkt. Er wurde von den Arabern als Arukba bezeichnet. Während alle
Sterne sich scheinbar bewegen, steht der Polarstern (kleiner Bär, αUMi)
immer fest im Norden (vgl. Grafik 5). Durch die Verlagerung der
Rotationsachse der Erde (Präzession) ändert sich der Polpunkt über
die Jahrtausende. So weist zur Zeit des Pyramidenbaus (ca. 2500 v. Chr.)
ein Luftschacht der Cheopspyramide auf den Stern Tubahn (αDra, MG 3,96,
308,86 LJ) im Sternbild Drachen.
Grafik 5:
Erdäquator, Erdachse und Polarstern
Die Zirkumpolarsterne sind die Sterne, die sich kreisförmig um
den Polarstern drehen (vgl. Grafik 6). Dazu gehören Cepheus und
Kassiopeia. Am Nordpol bzw. Südpol gibt es am meisten
Zirkumpolarsterne zu beobachten; am Äquator nur wenige.
Grafik 6:
Polarstern und Zirkumpolarsterne
Die geographische Breite für München beträgt 48,05° nördliche Breite.
In Kairo, Ägypten beispielsweise sind das nur 30° und am Äquator in Quito,
Ecuador 0°. Der Polarstern fällt somit mit dem Fußpunkt (Nagir) auf dem
Horizont im Norden zusammen. Dadurch haben die meisten Sterne eine zum
Horizont senkrechte Bahn. Durch die besondere Situation geht um 6:00 h die
Sonne annähernd im Osten (exakt im Osten nur zur TNG) auf und um 18:00 h
wieder unter, wobei es keine Zeit der Dämmerung gibt.
Grafik 7:
Senkrechte Bahnen der Sterne am Erdäquator (z.B. Quito, Equador)
Zum Erlernen der Sternbilder sollte man mit den Zirkumpolarsternen und
ihren Sternbildern beginnen. Zu den wichtigsten und einfachsten Sternbildern
gehören der Große Wagen und die Kassiopeia. Der Große Wagen im Sternbild
großer Bär ist besonders leicht zu erkennen. Die Verlängerung der „Heckklappe“
des großen Wagens nach oben um die fünffache Länge der „Heckklappe“ weist
direkt auf den Polarstern (Polaris). Die zwei helleren Sterne des kleinen Wagens
im Sternbild kleiner Bär sind nur bei einer guten Beobachtungsnacht mit bloßem
Auge zu sehen (vgl. Grafik 8).
Grafik 8:
Auffinden des Polarsterns mit Hilfe des großen Wagens
Man kann alternativ auch das Sternbild Cassiopeia, ein aus fünf Sternen
gebildetes W, verwenden. Dazu verbindet man die Beiden oberen Enden des
Ws miteinander und halbiert die Strecke. Dann zieht man eine Linie zwischen
der mittleren W-Spitze mit dem Punkt der halben Strecke nach oben bis zum
nächsten hellen Stern. Das ist der Polarstern (vgl. Grafik 9). Bei guter Sicht kann
man auch das Fünfeck der Konstellation Cepheus verwenden um den Polarstern
zu finden.
Grafik 9: Finden des Polarsterns mit Kassiopeia, Cepheus und Drache
Der große Himmelswagen ist kein offizielles Sternbild, sondern ein Asterismus.
Dieses Sternbild ist jedoch schon lange bekannt und der lange Schwanz des
Bären im Sternbild Großer Bär (UMa) könnte auf einen langschwänzigen
Höhlenbären zurückgehen, wie ihn schon die Neandertaler kannten.
Grafik 10: Sternbild großer Bär mit langen Schwanz (www.stellarium.org)
Bei den Griechen wird der Schwanz dadurch erklärt, dass Zeus der Göttervater den
Bären am Schwanz in den Himmel geschleudert hat. Die Römer nannten das
Sternbild mit den sieben Sternen „septentrialis“, die sieben Dreschochsen. Als
Trauerzug erkannten die Araber das Sternbild. Die nordamerikanischen Indianer
sahen in ihm einen Schöpflöffel. Die Ägypter nannten ihn „Meschketiu“, das große
Ochsenbein. Die Mayas gaben ihm den Namen „Hun Rakan“, Huhnbein. Die Winde
aus dem Norden, das sind tropische Wirbelstürme, die im Golf von Mexiko entstehen,
wurden Hurakan genannt. Daher hat das Wort Hurrikan seine Wurzel.
Die Sterne am Himmel gehören zu den unveränderlichen Sternen. Weil in der Antike
die Planeten noch nicht erkannt wurden, wurde den feststehenden Sternen der Name
Fixsterne gegeben. Die Griechen kannten schon nicht mehr, dass der Morgen- und
Abendstern eigentlich der Planet Venus ist. Im Gegensatz dazu war dieses
Planetenwissen schon vorher den großen Hochkulturen bekannt. Die Fixsterne sind
aber tatsächlich über große astronomische Zeiträume nicht feststehend auf der
Himmelskugel. Vielmehr bewegen sie sich im Zickzackkurs in alle Richtungen.
Die hellsten Sterne sind Procyon (αCMi, HP 37279, MG 0,42, 11,41 LJ, kleiner
Hund, bzw. „Vorhund“) im Sternbild kleiner Hund (Canis minor, CMi) und Sirius
(MG -1,6, 8,7 LJ) im Sternbild großer Hund. Beide Sternbilder liegen östlich und
südöstlich des Orion. Sirius (αCMi, HP 32349, MG -1,42, 8,6 LJ) oder auch
Hundsstern genannt, leuchtet heller als Procyon, obwohl Procyon eine Größenklasse
höher ist. Zur Sommersonnenwende (SSW = 21.Juni) geht Sirius (griechisch:
Seirios = „brennend“) im Morgengrauen auf. Im Altertum brachten die Griechen
diese Konstellation mit der sommerlichen Hitze der folgenden Monate Juli und
August in Verbindung. Dieser Zeitraum wird auch heute noch als Hundstage
bezeichnet. Die Ägypter brachten das Aufgehen des Sirius (ägyptisch: Sothis) mit
dem Ansteigen des Nils in Verbindung, was eine reiche Ernte bedeutete. Die
ägyptische Zeitrechnung basierte auf den so genannten Sothisjahren. Viele
ägyptische Tempel wurden so gebaut, dass das Licht des Sirius bis in die inneren
Kammern reichte. Erst seit kurzem (1862) ist bekannt, dass der Stern taumelt,
also noch einen Begleitstern hat (Sirius B). Dieses Doppelsternsystem war dem
afrikanischen Urvolk der Dogon bereits vorher bekannt (Dogon-Rätsel).
Im Sternbild Löwe (lateinisch: Leo) ist der hellste Stern Regulus (α-Leonis, von
griechisch „Basilikus“ = kleiner König, HP 49669, MG 1,4, 85 LJ). Die
Besonderheit ist, dass dieser Stern exakt auf der Ekliptik (lateinisch: linea
ecliptica) liegt. Diese ist eine Projektion des Erdäquators an die Himmelskugel.
Durch die Neigung der Erdachse steht diese Kreisbahn scheinbar schief. Die
Ekliptik ist anders gesagt die Ebene, mit der die Erdumlaufbahnbahn um die
Sonne die gedachte Himmelskugel schneidet. Sie wird so genannt, weil
Verfinsterungen des Mondes oder der Sonne (griechisch Eklipsen) nur auftreten,
wenn sich der Mond auf diesem oder in der Nähe dieses Kreises befindet.
Die Sonne, der Mond und die Planeten bewegen sich auf der Ekliptik. Die
Ekliptik wird in der Astrologie in 30° Sektoren unterteilt, in denen sich die 12
Tierkreiszeichen befinden. Die Bahnen der anderen Planeten scheinen über
lange Zeiträume gesehen auf der Ekliptik zu zittern. Das ist eine optische
Täuschung, die dadurch zustande kommt, dass die Erde manche Planeten
überholt, bzw. von Merkur und Venus überholt wird.
Die Sterne wurden entweder nach ihren historischen arabischen, ägyptischen
oder römischen Namen benannt. Die für uns sichtbaren Sterne befinden sich
alle in unserer Milchstrasse. Die dunkleren Sterne werden meist mit der
Abkürzung des Sternbildes und dann der Helligkeit abwärts mit dem griechischen
Alphabet (α, β, γ, δ, ε, ζ, η, θ, ι, κ, λ,…) bezeichnet. Heute gibt es
Katalogbezeichnungen wie z.B. HIP 47011 oder den Messierkatalog (Mxy).
Da es pro Galaxie 200 000 – 300 000 Sterne gibt, reichen die aktuellen
Sternenkataloge nicht aus.
SCHEINBARE
(RELATIVE) GRÖSSE (HELLIGIGKEIT)
Die Helligkeit eines Sterns resultiert aus den Faktoren Sterngröße und Entfernung.
Man hat als den Polarstern (Polaris) als Eichmaß für alle Sterne gewählt. Die
Helligkeit MG (Magnitudo) ist eine logarithmische Größenklasse. Demnach sind
Sterne der 1. Größenklasse 2,512mal heller als die der 2.Größenklasse.
Die heutige Größenklasseneinteilung geht auf die sechsstufige Einteilung von
Ptolemäus zurück: Die hellsten Sterne wurden als Sterne 1.Größe, die
lichtschwächsten (mit dem bloßen Auge sichtbaren) als Sterne 6. Größe
(ca. 9000) bezeichnet. Die vom Auge empfundenen Helligkeitsdifferenzen sind
dem Logarithmus der Intensitätsverhältnisse proportional. Es gibt 20 Sterne, die
heller als MG 1,5 sind.
Tabelle 1: Helligkeiten verschiedener Himmelsobjekte
|
Name |
Helligkeit |
|
Aldebaran |
1,1 |
|
Altair |
0,8 |
|
Wega |
0,1 |
|
Sirius |
-1,6 |
|
Sonne |
-26,7 |
|
Mond |
|
|
Vollmond |
-12,5 |
|
Halbmond |
-10 |
|
Planeten |
|
|
Merkur |
-1,2 |
|
Venus |
-4,4 |
|
Mars |
-3,1 |
|
Jupiter |
-2,7 |
|
Saturn |
-0,6 |
|
Uranus |
5,3 |
|
Neptun |
7,5 |
|
Pluto |
14,7 |
Wega (0,1) und Uranus (5,3) sind gerade noch mit bloßem Auge sichtbar.
Mit dem Feldstecher kann man MG 7 bis MG 12 sehen (Ø= mind. 70 mm).
Das sind dann ca. 2-12 Mio. Sterne. Hubble kann noch ein Feuer auf dem
Pluto erkennen (MG 28).
Am besten eignet sich die Zeit des Neumonds, wenn die Sterne nicht vom
Mond überstrahlt werden. Allgemein sollte man Lichtverschmutzung durch
Siedlungen usw. vermeiden. Im ersten Viertel des Mondes, über den
Halbmond bis zum letzten Viertel sind noch Beobachtungen möglich. Selbst
bei Vollmond kann man noch die hellsten Sterne sehen. Mit einem
Feldstecher kann man bereits planetarische Nebel außerhalb unserer
Milchstrasse sehen. Empfehlenswerte Objekte sind folgende.
-Trifidnebel (M20, NGC 6514, MG 6,3)
-Lagunennebel (M8, NGC 6583, MG 5,0)
-Adlernebel (M60, NGC 4649, MG 8,8)
-Andromedanebel (M31, NGC 224, MG 3,6, 2,5 Mio. LJ)
Grafik 11: Nachbargalaxie Andromedanebel (M31) (www.stellarium.org)
-M95 (NGC 3351, MG 9,7) und M96 (NGC 3369, MG 9,3)
-Whirlpoolgalaxie (M51, NGC 5194, MG 8,4) verwendet mit Hubbel-
Teleskop zum Bestimmung des Alters des Universums.
Kugelsternhaufen (globular cluster)
-M53 (NGC 5024, MG 7,7) im Sternbild Coma Berenices (Haar der Berenike),
Polpunkt auf der Achse unserer Milchstrasse
-M3 (NGC 5272, MG 6,4)
Das sind kleine, unregelmäßige Galaxien, in relativer Nähe der Milchstraße.
Die Große Magellan’sche Wolke (LMC = Large Magellanic Cloud, 150 000 LJ)
im Sternbild Schwertfisch und die Kleine Magellan’sche Wolke
(SMC = Small Magellanic Cloud, 173 000 LJ) im Sternbild Tukan sind in der
südlichen Hemisphäre mit bloßem Auge sichtbar. Es gibt auch noch kleinste
Magellan’sche Wolken (MMC = Mini Magellanic Cloud). Eine Supernova konnte
1987 in der Großen Magellan’schen Wolke beobachtet werden. Solche Objekte
können neue außerhalb der galaktischen Ebene beobachtet werde, weil sie
dort nicht überstrahlt werden.
Grafik 12: Ausblick aus unserer Milchstrasse
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1. Saturn, 2. Planeten mit Hülle, 3. Venus, 4. Mond,
5. Planetarische Nebel, 6. Uranus und Neptun, 7. Kometen,
8. Licht, 9. Kugelsternhaufen, 10. Galaxien, 11. Lokale Gruppe,
12. Physikalische Grenze der Beobachtung, 13. Horizont,
14. Milchstrasse und andere Galaxien, 15. Sternbilder,
16. Lokalisation von Sternen und Gradsystem,
17. Sterne anpeilen mit Faust und Daumen,
18. Geografische Länge, 19. Sonnendurchgang,
20. Polarstern (Polaris, α UMi), 21. Geografische Breite,
22. Bestimmung von Sternbildern, 23. Der große Wagen,
24. Casseiopeia, 25. Fixsterne, 26. Großer und kleiner Hund,
27. Regulus und Ekliptik, 28. Benennung von Sternen,
29. Scheinbare (relative) Größe (Helligkeit), 30. Beobachtungstipps,
31. Offene Sternhaufen, 32. Galaxien, 33. Kugelsternhaufen,
34. Magellansche Wolken und 35. Literaturtipps
E-Mail Formular,
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Diese Website wurde zuletzt aktualisiert: 09.05.07
