Stichpunktzettel - physik: das unendliche weltall

Stichpunktzettel – Physik: Das unendliche Weltall   Zeit: Von einen in einen anderen Zustand wechseln (physikalisch).   Zeit ist vergangen, wenn ich Arbeit verrichte. -> Enthopie (steigt stetig an)   Schwarzes Loch: Sterbender Stern, der seine gesamte Energie verbrauch hat und in sich zusammenfällt.   Geburt eines Sterns: In dichten dunklen Wolken aus Gas und Staub. -> verdunkeln einen Teil des Orionnebels.   Galaxienarten (nach Hubblesche Klassifizierungsschema):   Spiralgalaxien : Sc, Sb, Sa Balken – Spiralen : SBc, SBb, SBa SO – Galaxien Elliptische Galaxien : E7, E6, E5, E4, E3, E2, E1, E0   Die Spiralgalaxien: Es wird vermutet, das sie sich ohne einen zentralen Balken entwickeln, weil die magnetischen Kräfte wesentlich kleiner sind, und die Rotation überwiegt.

Die Buchstaben a, b und c vermerken die Größe des zentralen Kernes im Vergleich zu der Ausdehnung der Spiralarme. Galaxien mit kleinem Kern (Sc) haben eine ausgeprägte Spiralarmstruktur.   Balken – Spiralen: Warum sich in einer solchen Galaxie ein zentraler Kern aus Sternen in Balken formiert, ist nicht bekannt. Vielleicht ist es eine Folge aus der Wechselwirkung zwischen Magnetfeldern in der Galaxie und deren Rotation im den Zentralkörper. Balkenspiralen werden in drei Gruppen aufgeteilt: a, b und c.   Die SO – Galaxien: Das scheint der Verbindungspunkt zwischen den anderen drei verschiedenen Galaxientypen zu sein.

Sie sind den E – Typen ähnlich, weil sie keine Spiralstruktur haben und noch stärker abgeflacht sind als die E7 – Typen.   Die elliptischen Galaxien: In diesen Galaxien findet man zwischen den Sternen kaum Wasserstoffgas und Staub, so glaubt man, das keine neuen Sterne mehr entstehen können. Tatschlich sind die fast kugelförmigen elliptischen Nebel nur aus roten Sternen aufgebaut. Aus diesem Grunde sind sie wahrscheinlich alte Sternensysteme. Man teilt sie ein von E0 nach E7. E0 – Systeme zeigen keine große Rotation, diese wächst nach E7 an.

In E7 sind noch einige blaue, also jüngere Sterne, anzutreffen. Elliptische Galaxien werden runder, kälter, röter und älter als andere.   Irreguläre Galaxien: 4% können nicht in das Hubblesche Klassifizierungsschema eingeordnet werden. Sie werden „irreguläre“ System genannt. Im Mittel sind sie kleiner als elliptische Nebel.   Galaxie: ist eine Ansammlung von Sterne, interstellarem Staub und freien Wasserstoffatomen.

Eine mittlere Galaxie hat insgesamt etwa 1000 Milliarden Sterne.   Die „Steady State“ Theorie:   Es gibt eine Theorie, die der bekannten Urknalltheorie Konkurrenz machen will, indem sie annimmt, das sich das einmal vorhandene Universum als ganzes nicht ändern soll. Individuelle Sterne und Galaxien entwickeln sich und sterben wieder ab. Aber ständig werden neue wieder geboren, um die alten Objekte alle zu ersetzen. In dem Maße, in dem sich der Raum zwischen den einzelnen Galaxien durch die Expansion ausdehnt, bildet sich neue Materie, um den leeren Raum auszufüllen. Die mittlere Dichte im Universum bleibt dabei konstant.

Wenn das so ist, dann hat das Universum keinen Anfang, aber es wird auch kein definitives Ende haben. Eine Größe, das heißt einen endlichen Durchmesser, wird es auch nicht haben, da es sich bis ins Unendliche ausdehnt. Hier erhebt sich die Frage, wie Materie im leeren Raum geschaffen werden kann. Die Antwort besagt, das es eine noch andere Art von Feld im leeren Raum geben müsse, ähnlich dem Gravitationsfeld oder einem Magnetfeld. Dieses Feld müsse in der Lage sein, aus der im Raum vorhandenen Energie Materie zu machen. Bisher ist ein solches Feld nicht gefunden worden.

Aber das ist noch kein Beweis gegen seine Existenz. Das Feld brauch nur sehr schwach zu sein, um nur ein Wasserstoffatom pro Liter in einigen 1000 Milliarden Jahren erzeugen zu können. Inzwischen gibt es aber doch einige neuere Beobachtungsergebnisse, die es ziemlich wahrscheinlich machen, das die „Steady State“ – Theorie die Natur nicht richtig beschreibt. Es gibt allerdings auch viele Gründe, die gegen den Urknall sprechen.   Das schwingende Universum:   Nach einer anderen möglichen Theorie schwingt das Universum als Ganzes hin und her, indem es sich einmal ausdehnt und wieder zusammenzieht. Die Sterne werden während der Expansionsperiode gebildet.

In der Kontraktionsphase des Universums brechen sie in einem Kollaps wieder auseinander. Wir würden uns dann heute gerade in der Mitte einer Expansionsperiode befinden. Früher oder Später würde sich die Blase Universum wieder zusammenziehen.   Theorie des Urknalls:   Das Uratom mit einem Durchmesser von etwa 100 Millionen Lichtjahren explodierte. Es enthielt Protonen, Neutronen und Elektronen, die Elementarteilchen, die für den Atomaufbau notwendig sind. Bald nach der Explosion, wenn die Temperatur im Uratom 1000 Millionen Grad beträgt, beginnen die Bausteine, sich zu den Atomen zusammenzufügen.

Sie fliegen alle auseinander. Nach etwa 30 Millionen Jahren ist die Temperatur auf wenige tausend Grad abgesunken, so das die Möglichkeiten wachsen, das die Materie sich zu Sternen und Galaxien kondensieren kann. Das Universum ist jetzt etwa 10000 Milliarden Jahre alt. Teile des Uratoms, die die größte Geschwindigkeit bei der Explosion erhalten haben, befinden sich am weitesten vom Zentrum entfernt.     Allgemeine Relativitätstheorie: Sagt aus, dass das Licht durch die Gravitationskraft der Sonne (oder anderer Sterne) gebeugt wird. Es fällt sozusagen im Schwerefeld der Sonne auf diese zu.

Dadurch wird die Position der in der Nähe der Sonne stehenden Sterne verändert. Diese Veränderung hat man tatsächlich gemessen.   Die Rotverschiebung: Die Rotverschiebung kann z. Zt. nur als Doppler – Effekt gedeutet werden. Wenn der Stern sich von der Erde fortbewegt, dann werden die von ihm ausgesandten Lichtwellen sozusagen in die Länge gezogen.

Ihre Wellenlänge wird größer, das Licht erscheint röter. Bewegt sich der Stern auf die Erde zu, dann werden die Lichtwellen zusammengeschoben, d.h. ihre Wellenlänge verkürzt sich. Das Licht wird blauer.   Zu den erdnahen Planeten:   Merkur Entfern.

v. der Sonne (in Mill. Km): 57,9 Durchmesser (km): 4840 Volumen (Erde = 1): 0,06 Masse: (Erde = 1): 0,06 Dichte (Wasser = 1): 5,62 Tag:88 Tage Jahr: 88 Tage Bahngeschwindigkeit (km/s): 47,9 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 4,29 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 0,39 Satelliten: keine   Venus Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km): 108,2 Durchmesser (km): 12228 Volumen (Erde = 1): 0,88 Masse: (Erde = 1): 0,81 Dichte (Wasser = 1): 5,09 Tag: 30-224,7(??) Jahr: 224,7 Tage Bahngeschwindigkeit (km/s): 35 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 10,3 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 0,89 Satelliten: keine   Mars Entfern.

v. der Sonne(in Mill. Km): 227,9 Durchmesser (km): 6770 Volumen (Erde = 1): 0,15 Masse: (Erde = 1): 0,11 Dichte (Wasser = 1): 3,97 Tag: 24 h 37m Jahr: 687 Tage Bahngeschwindigkeit (km/s): 24,1 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 5,03 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 0,38 Satelliten: Phobos, Deimos   Jupiter Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km): 778 Durchmesser (km): 140720 Volumen (Erde = 1): 1347 Masse: (Erde = 1): 317,8 Dichte (Wasser = 1): 1,30 Tag: 9h 50m Jahr: 11,86 Jahre Bahngeschwindigkeit (km/s): 13,1 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 57,5 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 2,35 Satelliten: Amalthea, Jo, Europa, Ganymed, Callisto (die anderen 7 haben keine Namen)   Saturn Entfern.

v. der Sonne(in Mill. Km): 1427 Durchmesser (km): 116820 Volumen (Erde = 1): 771 Masse: (Erde = 1): 95,1 Dichte (Wasser = 1): 0,68 Tag: 10h 38m Jahr: 29,46 Jahre Bahngeschwindigkeit (km/s): 9,6 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 33,1 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 0,93 Satelliten: Janus, Mimas, Enceladus, Thetys, Dione, Rhea, Titan, Hyperion, Japetus, Phoebe   Uranus Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km): 2870 Durchmesser (km): 47100 Volumen (Erde = 1): 50,6 Masse: (Erde = 1): 14,5 Dichte (Wasser = 1): 1,58 Tag: 10h 48 m Jahr: 84,02 Jahre Bahngeschwindigkeit (km/s): 6,8 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 21,6 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 0,99 (Besonderheit: Rotationsachse fast auf Bahnebene) Satelliten: Miranda, Ariel, Umbriel, Titania, Oberon   Neptun Entfern.

v. der Sonne: 4496 Durchmesser (km): 4460 Volumen (Erde = 1): 42,8 Masse: (Erde = 1): 17,2 Dichte (Wasser = 1): 2,22 Tag: 15h 48m Jahr: 164,79 Jahre Bahngeschwindigkeit (km/s): 5,4 Entweichgeschwindigkeit (km/s): 24,6 Schwerebeschleunigung (Erde = 1): 1,38 Satelliten: Triton, Nereide   Pluto Entfern. v. der Sonne(in Mill. Km): 5950 Durchmesser (km): 6000 Volumen (Erde = 1): 0,1 Masse: (Erde = 1): 0,93? Dichte (Wasser = 1): ? Tag:6 Tage 9h Jahr: 247,7 Jahre Bahngeschwindigkeit (km/s): 4,7 Entweichgeschwindigkeit (km/s): ? Schwerebeschleunigung (Erde = 1): ? Satelliten: keine   Eine Seltsamkeit ist, das Plutos Bahn 17o gegen die Erdbahnebene geneigt ist, stärker als die Bahnebene irgend eines anderen Planeten. So passt Pluto gar nicht in das allgemeine Bild hinein, das wir uns von den Planeten machen können.

Manche Forscher nehmen deshalb an, das Pluto nicht mehr zu unserem Sonnensystem gehört. Es gibt aber auch Astronomen, die vermuten, das Pluto ein entlaufener Mond des Jupiters ist.   Meteore: Meteore werden erst dann sichtbar, wenn sie in die Erdatmosphäre eingedrungen sind. Die Reibungshitze erwärmt sie so stark, das sie glühen und leuchten. Gewöhnlicht erscheinen sie zuerst als schwach leuchtende Objekte, werden heller und dann wieder schwächer, um oft in einem kurzen aufleuchten zu verglühen. Wird ein Meteor von verschiedenen Beobachtungsstationen gesehen und verfolgt, dann kann aus den Angaben über ihre scheinbare Bahn am Himmel die wahre Bahn und ihre Geschwindigkeit bestimmt werden.

Der Durchmesser des Meteors lässt sich aus seiner Helligkeit abschätzen.   Meteoriten: Größere Meteore, dessen Gewicht etliche Tonnen betragen kann. Der größte bekannte Meteorit fiel in prähistorischen Zeiten in der Nähe von Südafrika nieder. Er wog etwa 60 Tonnen. Man hat berechnet, das er ursprünglich 80 Tonen schwer war. Gewöhnlich kann man unter den Meteoriten zwei verschiedene Sorten unterscheiden: Steinmeteoriten (Äroliten) und Metallmeteoriten (Sideriten).

90% aller bekannten Meteoriten gehören zur ersten Klasse. Ihr Material besteht hauptsächlich aus Silikaten und unterscheidet sich kaum von den irdischen Gesteinen. Die Metallmeteoriten bestehen zu 90% aus Eisen, etwas Nickel und Spuren anderer Elemente, die wenigen Siderolite haben Silikate und Eisen. Man hat das Alter dieser Weltenbummler feststellen können und fand, das es mit dem heute angenommen Alter des Universums übereinstimmt.   Komet: Der Komet besteht aus einem festen Kern (wahrscheinlich meteoritisches, festes Material), der etwa einen Durchmesser von 600 km haben kann. Um ihn herum liegt die gasförmige Koma (Kometenkopf) mit einem Durchmesser von etwa 130000 km.

Der Kometenschweif kann bis zu 300.000.000 km lang sein.   Asteroiden: Kleine Planetenkörper mit Durchmesser von 1 bis etwa 700 km, deren Bahnen um die Sonne hauptsächlich zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter liegen.   Erklärung von Fachausdrücken:   Aberration: Eine kleine Verlagerung der scheinbaren Position eines Sternes, durch die Rotation und Revolution der Erde in der Zeit verursacht, in der das Licht des Sternes sich vom Objektiv des Fernrohrs bis zum Okular bewegt.   Absorption: Verminderung und Auslöschung des Lichtes durch Materieteilchen, die im Ausbreitungsweg des Lichtes liegen.

  Absorptionslinien: Die Atome aller chemischen Elemente können Licht bestimmter Farben oder bestimmter Wellenlinien absorbieren. Anstelle des Lichtes treten im Spektrum eines Sternes dunkle Linien auf, deren Lage von der Art des absorbierenden Atoms und seines physikalischen Zustandes abhängig ist.   Albedo: Himmelskörper, wie z.B. Planeten und ihre Monde, können kein eigenes Licht aussenden. sie reflektieren nur das auf sie fallende Licht der Sonne.

Die Albedo ist dann das Verhältnis der reflektierten zu der von der Sonne empfangenen Lichtmenge.   Aphel: Der Punkt in der elliptischen Bahne eines Planeten, Kometen oder Planetoiden, der die größtmöglichste Entfernung von der Sonne hat.   Apogäum: Der Punkt der Mondbahn, der die größte Entfernung hat. Dieser Ausdruck wird auch bei der Bahnbeschreibung von künstlichen Satteliten benutzt.   Äquatoriale Montierung: Eine Möglichkeit, ein Astronomisches Fernrohr so aufzustellen, das nur die Rotation um eine Achse erforderlich ist, um das Fernrohr der täglichen Bewegung der Gestirne nachzuführen. Diese Achse liegt am Aufstellungsort parallel zur Erdrotationsachse.

  Astronomische Einheit: AE. Entfernungseinheit der Astronomie. Es ist die mittlere Entfernung der Erde von der Sonne, rund 149;6 Millionen km.   Atmosphäre: Gasschicht, die einen Himmelskörper umgibt und durch dessen Gravitationskraft am entweichen in den Weltraum gehindert wird.   Äußere Planeten: Planeten, deren Bahnen außerhalb der Erdbahnen liegen.   Azimuth: Eine Koordinate, um zusammen mit der Höhe den Ort eines Objektes am Himmel festzulegen.

Es ist der Winkelabstand des Vertikalkreises vom Meridian des Beobachtungsortes.   Bedeckung: Ein Himmelsobjekt wird durch den Mond oder einen Planeten bedeckt, so das dieses Objekt hinter der Mond- oder Planetenscheibe verschwindet und später wieder hervorkommt, nach dem sich Mond und Planet auf ihrer Bahn weiterbewegt haben. Sternenbedeckung.   Bode – Titiusches Gesetz: Es gibt in einfacher mathematischer Form die Abstände der Planeten im Sonnensystem bis auf die von Neptun und Pluto richtig wieder.   Breite und Länge: Die beiden Koordinaten zur Festlegung einer Position am Himmel im System der Ekliptik.   Cepheiden – Veränderliche: Veränderliche Sterne, die in regelmäßiger Weise ihre Helligkeit ändern.

Da die Periode dieser Änderung mit der wahren Leuchtkraft dieser Sterne zusammenhängt, dienen diese Sterne zu Entfernungs- bestimmungen.   Ekliptik: Die scheinbare Bahn der Sonne am Himmel, die sie in einem Jahr durchläuft.   Nova: Sterne, die plötzlich sehr hell geworden sind, so das man früher glaubte, das sie echte „neue“ Sterne seien. Heute weiß man, das es Sterne in bestimmten Entwicklungsstadien sind, in denen sie explodieren und einen Teil ihrer Masse in den Weltraum hinaus verlieren. Dabei werden sie plötzlich enorm hell, können ihre alte geringe Helligkeit erst wieder nach vielen Tagen oder auch einigen Jahren erreichen.   Doppelsterne: Zwei Sterne, die einen gemeinsamen Schwerpunkt umlaufen.

Dieser liegt meistens im massereicheren Hauptstern. Etwa 50% aller Sterne sind Doppelsterne.

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