Astronomie und Astrophysik: ein Grundkurs
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Weinheim
Wiley-VCH
2005
|
| Ausgabe: | 4., völlig überarb. und erw. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Lehrbuch Physik
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XVI, 424 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3527403582 9783527403585 |
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| adam_text | Vorwort XIII
1 Bewegung von Himmelskörpern 1
1.1 Gravitationsphysik 1
1.1.1 Das Gravitationsfeld 1
1.1.2 Das Zweikörperproblem Keplersche Gesetze 2
1.1.3 Bahnbestimmung und Bahngeschwindigkeit 5
1.1.4 Roche Grenze 6
1.1.5 Bemerkung zu Vielteilchensystemen 7
1.1.6 Starke Gravitationsfelder 7
1.2 Koordinatensysteme 8
1.2.1 Das Horizontsystem 9
1.2.2 Äquatorialsysteme 10
1.2.3 Das Ekliptikalsystem 12
1.2.4 Das Galaktische System 12
1.3 Bewegung der Erdachse und Koordinatensysteme 12
1.3.1 Lunisolar Präzession 13
1.3.2 Die astronomische Nutation 14
1.3.3 Die Planetenpräzession 14
1.3.4 Koordinaten Änderung durch Präzession 15
1.4 Astronomie und Zeit 16
1.4.1 Die Sternzeit 16
1.4.2 Die wahre Sonnenzeit 16
1.4.3 Die mittlere Sonnenzeit 17
1.4.4 Ortszeit Zonenzeit Weltzeit 18
1.4.5 Das Jahr 19
1.4.6 Präzisionszeitmessungen 20
1.5 Sternörter 21
1.5.1 Sternbilder und Bezeichnungen von Sternen 21
1.5.2 Die Messung von Sternörtern 21
1.5.3 Die Aberration des Lichts 23
1.6 Die Parallaxe 24
2 Strahlung 27
2.1 Das elektromagnetische Spektrum 27
2.2 Astrophysikalische Messgrößen 28
2.2.1 Intensität und Strahlungsstrom 28
2.2.2 Die astronomische Magnitudenskala 30
2.2.3 Helligkeitssysteme 31
2.2.4 Farben 33
2.2.5 Weitere Messgrößen 33
2.3 Elementare Strahlungsprozesse 34
2.3.1 Emission und Absorption 34
2.3.2 Hohlraumstrahlung 36
2.3.3 Spektrallinien 39
2.3.4 Synchrotronstrahlung 40
2.4 Kosmische Teilchen und Gravitationswellen 41
2.4.1 Kosmische Strahlung und Teilchenströme 41
2.4.2 Neutrinos 42
2.4.3 Gravitationswellen 42
2.5 Ausbreitung von Strahlung 43
2.5.1 Absorption in Materie 43
2.5.2 Strahlungstransport 44
2.5.3 Dopplereffekt 45
2.6 Auswirkungen der Erdatmosphäre 46
2.6.1 Atmosphärische Transmission 46
2.6.2 Refraktion 47
2.6.3 Streuung 49
2.6.4 Szintillation und „Seeing 49
3 Astronomische Instrumente 51
3.1 Teleskope 51
3.1.1 Grundlagen 51
3.1.2 Beugung 54
3.1.3 Abbildungsfehler 55
3.1.4 Auflösungsvermögen 56
3.1.5 Astronomische Teleskope 57
3.1.6 Spezielle Teleskoptypen 58
3.2 Detektoren 60
3.3 Beobachtungstechniken 62
3.3.1 Photometrie 62
3.3.2 Spektroskopie 63
3.3.3 Adaptive Optik 66
3.3.4 Interferometrie 67
3.3.5 Elektronische Bildverarbeitung 69
3.4 Observatorien 70
4 Das Sonnensystem 73
4.1 Mitglieder und Dimensionen des Systems 73
4.2 Bahnbewegungen 74
4.2.1 Planetenbahnen 74
4.2.2 Die Erdbahn 76
4.2.3 Bahnen künstlicher Satelliten und Raumfahrzeuge 77
4.3 Das System Erde Mond 78
4.3.1 Bewegung um die Erde 79
4.3.2 Bewegung um die Sonne 80
4.3.3 Rotation des Mondes 81
4.3.4 Finsternisse 82
4.4 Physik der Planeten 83
4.4.1 Energiebilanz und Oberflächentemperaturen 84
4.4.2 Stabilität und Zusammensetzung der Atmosphären 87
4.4.3 Gesamtaufbau 87
4.4.4 Oberflächenformen terrestrischer Planeten 91
4.5 Monde 93
4.6 Kleine Körper im Sonnensystem 94
4.6.1 Asteroiden 94
4.6.2 Kometen 95
4.6.3 Trans Neptun Objekte 97
4.7 Zur Entstehung des Sonnensystems 98
4.7.1 Forderungen an die Kosmogonie 99
4.7.2 Von der protoplanetaren Scheibe zu Planetesimalen 99
4.7.3 Entstehung der Planeten 101
4.7.4 Katastrophenszenarien 102
4.7.5 Extrasolare Planeten 103
5 Charakteristische Beobachtungsgrößen von Sternen 105
5.1 Strahlungsleistung 105
5.1.1 Die Leuchtkraft 105
5.1.2 Absolute Helligkeiten 106
5.1.3 Flächenhelligkeit und Effektivtemperatur 106
5.2 Radius, Masse und hieraus abgeleitete Größen 107
5.2.1 Sternradien 107
5.2.2 Masse der Sterne 109
5.2.3 Mittlere Dichte, Schwerebeschleunigung 111
5.3 Spektralklassifikation 112
5.3.1 Definition der Spektralklassen 112
5.3.2 Leuchtkraftklassen 117
5.3.3 Praxis der Spektralklassifikation 118
5.4 Rotation der Sterne 121
5.5 Korrelationen zwischen verschiedenen Messgrößen 123
5.5.1 Hertzsprung Russell Diagramm und Farbdiagramme 124
5.5.2 Beziehungen zwischen R, L und M für Hauptreihensterne 127
5.5.3 Übersicht über charakteristische Größen von Sternen 128
5.6 Veränderliche Sterne 128
5.7 Doppelsterne und Mehrfachsysteme 133
5.7.1 Häufigkeiten 133
5.7.2 Hierarchie 133
5.7.3 Bedeckungsveränderliche 134
6 Die Außenschichten von Sonne und Sternen 135
6.1 Die Außenschichten der Sonne 135
6.1.1 Die Photosphäre 135
6.1.2 Die Chromosphäre 137
6.1.3 Die Korona 138
6.1.4 Der Sonnenwind 140
6.2 Die Aktivität der Sonne 141
6.2.1 Sonnenflecken 142
6.2.2 Andere Aktivitätserscheinungen 145
6.2.3 Radio und Röntgenstrahlung 146
6.2.4 Aktivität bei anderen Sternen 148
6.3 Stellare Magnetfelder 149
6.3.1 Ionisiertes Plasma und Magnetfelder 149
6.3.2 Stellare Dipolfelder 150
6.3.3 Magnetfeld als Energiereservoir 151
6.4 Physik der Sternatmosphären 151
6.4.1 Schichtung einer Sternatmosphäre 151
6.4.2 Modellatmosphären 154
6.5 Analyse von Sternspektren 155
6.5.1 Prinzipielles zur Spektralanalyse 155
6.5.2 Absorptionsquerschnitt 155
6.5.3 Anregung und Ionisation 157
6.5.4 Absorptionskoeffizient und Sternspektren 159
6.5.5 Die chemische Zusammensetzung der Sternatmosphären 160
7 Innerer Aufbau der Sterne 163
7.1 Grundgleichungen des Sternaufbaues 163
7.1.1 Grundlagen 163
7.1.2 Massenverteilung 164
7.1.3 Mechanisches Gleichgewicht 164
7.1.4 Energiesatz 164
7.1.5 Energietransport 166
7.1.6 Gesamtproblem 167
7.2 Materialfunktionen 168
7.2.1 Die Zustandsgieichung 168
7.2.2 Der Absorptionskoeffizient 169
7.3 Nukleare Energieerzeugung 170
7.3.1 Wasserstoffbrennen 172
7.3.2 Heliumbrennen 173
7.3.3 Kohlenstoff , Sauerstoff und Siliziumbrennen 174
7.4 Einfache Sternmodelle 175
7.4.1 Sternmodell für eine Sonnenmasse 175
7.4.2 Hauptreihensterne 176
7.4.3 Weiße Zwerge 178
7.4.4 Sterne mit Konvektion und die Hayashi Linie 179
7.4.5 Solare und stellare Neutrinos 181
7.4.6 Helio und Asteroseismologie 181
8 Sternentstehung und Sternentwicklung 183
8.1 Energiereservoire und Zeitskalen 183
8.2 Stern und Planetenentstehung 185
8.2.1 Gravitativer Kollaps 185
8.2.2 Von Protosternen zu Protoplaneten 186
8.2.3 Vorhauptreihensterne 188
8.2.4 Grenzmassen 188
8.2.5 Braune Zwerge 189
8.3 Vom Wasserstoffbrennen zum Heliumbrennen 190
8.3.1 Heliumbrennen 192
8.3.2 Pulsationsveränderliche 195
8.4 Endstadien der Sternentwicklung 200
8.4.1 Späte Phasen der Sternentwicklung 200
8.4.2 Weiße Zwerge 201
8.4.3 Supernovae 202
8.4.4 Neutronensterne 205
8.4.5 Pulsare 206
8.4.6 Schwarze Löcher 208
8.5 Entwicklung in engen Doppelsternsystemen 209
8.5.1 Bedeckungsveränderliche 209
8.5.2 Äquipotentialflächen 211
8.5.3 Massenaustausch 213
8.5.4 Novae und Zwergnovae 214
8.5.5 Röntgendoppelsterne 215
9 Das Milchstraßensystem 217
9.1 Entfernungsbestimmung 217
9.1.1 Trigonometrische Parallaxen 217
9.1.2 Photometrische Parallaxen 218
9.1.3 Sternhaufenparallaxen 219
9.1.4 Weitere Verfahren 219
9.2 Stellarstatistik 220
9.2.1 Leuchtkraftfunktion 220
9.2.2 Massenfunktion der Sterne 222
9.2.3 Anzahl Helligkeits Relation 222
9.2.4 Sternzählungen und Extinktion 224
9.3 Sterne der Sonnenumgebung 225
9.4 Sternhaufen 226
9.4.1 Offene Sternhaufen 226
9.4.2 Assoziationen 227
9.4.3 Kugelsternhaufen 228
9.5 Rotation der Milchstraße 229
9.6 Komponenten des Milchstraßensystems 234
9.6.1 Die galaktische Scheibe und die Spiralarme 234
9.6.2 Der galaktische Halo 237
9.6.3 Das Zentralellipsoid 238
9.6.4 Das galaktische Zentrum 238
9.7 Die Sternpopulationen 241
9.8 Zur Entstehung und Entwicklung der Milchstraße 243
10 Interstellare Materie 245
10.1 Globale Eigenschaften und Phasen des ISM 246
10.2 Diffuse Wolken 248
10.2.1 Die 21 cm Linie des neutralen Wasserstoffs 248
10.2.2 Beobachtungsergebnisse 249
10.3 Molekülwolken 251
10.3.1 Übersicht über die Ergebnisse 253
10.3.2 Maser und Antimaseraktivität 255
10.4 Emissionsnebel 256
10.4.1 Strahlung klassischer H Il Regionen 256
10.4.2 Ausdehnung und Temperatur von H Il Regionen 258
10.4.3 Zeitliche Entwicklung von H Il Gebieten 260
10.4.4 Besondere Emissionsnebel 261
10.5 Röntgen und Synchrotronstrahlung des ISM 263
10.5.1 Interstellare Stoßfronten 263
10.5.2 Diffuse Röntgenstrahlung 264
10.5.3 Synchrotronstrahlung 264
10.6 Interstellarer Staub 265
10.6.1 Interstellare Extinktion 266
10.6.2 Thermische Strahlung 268
10.6.3 Herkunft und Zusammensetzung des Staubes 269
10.7 Kühlfunktion und Materiekreislauf des ISM 270
11 Galaxien 273
11.1 Extragalaktische Entfernungsbestimmung 273
11.1.1 Standardkerzen 274
11.1.2 Die extragalaktische Entfernungsleiter 275
11.1.3 Die Hubble Beziehung 276
11.2 Klassifikation von Galaxien 278
11.3 Globale Eigenschaften 281
11.3.1 Lineardimensionen und Leuchtkräfte 281
11.3.2 Farben und Spektren 282
11.3.3 Massen 285
11.4 Dynamischer Aufbau von Galaxien 285
11.4.1 Zur Dynamik von Sternsystemen 285
11.4.2 Rotationskurven von Spiralgalaxien 288
11.4.3 Spiralstruktur 290
11.4.4 Balkenspiralen 292
11.4.5 Elliptische Galaxien 292
11.4.6 Schwarze Löcher in Galaxienzentren 294
11.5 Zeitliche Entwicklung von Galaxien 295
11.5.1 Verlauf der Sternentstehung 295
11.5.2 Materiekreislauf und chemische Entwicklung 296
11.5.3 Leuchtkraftentwicklung 297
11.5.4 Wechselwirkung zwischen Galaxien 297
11.5.5 Galaxien im jungen Universum 300
11.6 Aktive Galaxienkerne und Quasare 302
11.6.1 Seyfert Galaxien 302
11.6.2 Radiogalaxien 303
11.6.3 Quasare 304
11.6.4 Der extragalaktische Röntgenhintergrund 306
11.6.5 Struktur von aktiven Galaxienkernen 306
11.6.6 Energieerzeugung durch Akkretion 308
11.6.7 Die kosmische Entwicklung der Quasare 310
12 Die Verteilung der Materie im Universum 311
12.1 Die Umgebung der Milchstraße 311
12.1.1 Die Lokale Gruppe 311
12.2 Die räumliche Verteilung von Galaxien 313
12.2.1 Galaxienkataloge 313
12.2.2 Gruppen, Haufen, Superhaufen 313
12.2.3 Großräumige Struktur der Galaxienverteilung 315
12.3 Galaxienstatistik 317
12.3.1 Anzahldichte und radiale Verteilung von Galaxien 317
12.3.2 Leuchtkraftfunktion 319
12.3.3 Entwicklung der Galaxienpopulation 320
12.4 Galaxienhaufen 321
12.4.1 Charakterisierung von Haufen 321
12.4.2 Masse und Stabilität 322
12.4.3 Zur Entwicklung von Galaxien in Haufen 325
12.5 Dunkle Materie 326
12.5.1 Das intergalaktische Medium 326
12.5.2 Gravitationslinsen 327
12.5.3 Nicht baryonische Dunkle Materie 329
13 Kosmologie 331
13.1 Das empirische Fundament der Kosmologie 331
13.1.1 Die Expansion des Universums 331
13.1.2 Die kosmische Hintergrundstrahlung 332
13.1.3 Olbers Paradox 335
13.1.4 Das kosmologische Prinzip 335
13.2 Weltmodelle 336
13.2.1 Vorbetrachtung im Rahmen der klassischen Mechanik 336
13.2.2 Zur allgemeinen Relativitätstheorie 338
13.2.3 Grundgleichungen der Kosmologie 341
13.2.4 Rotverschiebung und Distanzen 345
13.3 Kosmologische Parameter 346
13.3.1 Expansionsrate und kritische Dichte 347
13.3.2 Materiedichte 347
13.3.3 Strahlungsdichte 348
13.3.4 Raumkrümmung 348
13.3.5 Die kosmologische Konstante 348
13.3.6 Das Alter des Universums 350
13.4 Der Urknall und das frühe Universum 351
13.4.1 Bausteine des Kosmos 351
13.4.2 Zeitabhängigkeit der kosmologischen Parameter 352
13.4.3 Die Temperatur des Universums 354
13.4.4 Der Hochenergiekosmos; Inflation 355
13.4.5 Entstehung der leichten Elemente 356
13.4.6 Die Entkopplung von Strahlung und Materie 358
13.5 Die Entstehung von Galaxien 359
13.5.1 Fluktuationen der Hintergrundstrahlung 360
13.5.2 Wachstum von Dichtekontrasten 361
13.5.3 Strukturbildung im Universum 363
13.5.4 Kollaps und Galaxienentstehung 365
13.5.5 Die ersten Sterne 366
13.6 Die Zukunft des Weltalls 367
14 Leben im Weltall? 369
14.1 Suche nach Leben 369
14.1.1 Entwicklung von Leben auf der Erde 370
14.1.2 Suche nach Leben im Sonnensystem 370
14.1.3 Beobachtungsnachweis extrasolarer Zivilisationen 371
14.2 Zur Wahrscheinlichkeit extrasolaren Lebens: Die Drake Formel 372
14.3 Bemerkungen zur Raumfahrt 373
14.4 Das anthropische Prinzip 375
Farbtafeln 377
Anhang 393
Physikalische Konstanten, Einheiten und Notationen 393
Astronomische Daten 394
Übungsaufgaben 395
Lösungen der Übungsaufgaben 403
Literatur 406
Abbildungs und Quellennachweis 409
Register 411
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| author | Weigert, Alfred Wendker, Heinrich J. 1938-2008 Wisotzki, Lutz |
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Inhaltsverzeichnis
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| Exemplar 1 | ausleihbar Verfügbar Bestellen |