Einfuhrung in die. Astronomie & Astrophysik Vorlesungsskript

137 Pages·2002·15.55 MB·German

by  Thomas Gehren

Einfu¨hrung
in die
Astronomie & Astrophysik
Teil I
Vorlesungsskript
Thomas Gehren
Universit¨ats-Sternwarte Mu¨nchen
SS 2002
(cid:1)c 1986 – 2002 Thomas Gehren
INHALTSVERZEICHNIS i
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
1.1 AstronomieinderGeschichte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 HierarchienderAstronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2 BeobachtungenundInstrumente 7
2.1 DieErdatmospha¨re . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.1 Refraktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.1.2 SzintillationundSeeing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.1.3 ExtinktionundStreuung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2 Satellitenastronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.2.1 insitu-Experimente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3 TeleskopeundihrewichtigstenEigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.1 MontierungenundFokalebenen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.2 Interferometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.3 Radioteleskope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.4 Instrumente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.1 Photometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.4.2 Spektrographen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.4.3 Interferometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4.4 KamerasundDetektoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3 Strahlung 37
3.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.1.1 Strahlungsstrom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
3.1.2 Leuchtkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2 AstronomischeHelligkeitssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.2.1 InterstellareVerfa¨rbung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.2.2 BolometrischeKorrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.2.3 AbsoluteHelligkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
3.3 Atomphysik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.3.1 Einelektronen-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.2 Mehrelektronen-Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
3.3.3 AuswahlregelnundTermschemata . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
3.3.4 Moleku¨lspektren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
3.3.5 KinetischeProzesseundderBegriffderTemperatur . . . . . . . . . . . . . 48
3.4 Strahlungstransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
ii INHALTSVERZEICHNIS
3.4.1 AbsorptionundEmission . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.4.2 ExtinktionundoptischeTiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.4.3 Lo¨sungenderStrahlungstransportgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.4.4 RelativistischeModifikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
4 Dynamik 67
4.1 Himmelsmechanik undPlanetensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.1.1 DieMechanikNewtonsundKeplers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
4.1.2 Sto¨rungsrechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
4.1.3 Erde-Mond-System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
4.1.4 Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4.1.5 Kosmogonie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.2 GrundlagenderPotentialtheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
4.2.1 PotentialeundDichteverteilungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
4.2.2 SternbahnenundBewegungsintegrale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
4.2.3 SternbahneninaxisymmetrischenundinScheibenpotentialen . . . . . . . . 91
4.3 Stellardynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3.1 PhasenraumundBoltzmanngleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3.2 Virialgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
4.3.3 Spha¨rischeSysteme,Polytropen undisothermeSpha¨ren . . . . . . . . . . . 98
5 Stellarastronomie 101
5.1 AstronomischeBeobachtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1.1 Hertzsprung-Russell-Diagramm undSpektralklassifikation . . . . . . . . . . 101
5.1.2 FundamentaleSternparameter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.2 PhysikderSternatmospha¨ren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2.1 Sternatmospha¨renimStrahlungs- gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.2.2 KonvektiverEnergietransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114
5.2.3 InhomogeneModelleundKonvektion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.4 Sternwinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
ABBILDUNGSVERZEICHNIS iii
Abbildungsverzeichnis
1 SteinkreisvonStonehenge.(cid:1)c CliveRuggles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 A¨gyptischerSternkalender.CAA1 p.10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
3 ChinesischeSternkarteausdem10.Jahrhundert.CAAp.11 . . . . . . . . . . . . . . 2
4 Wandteppichvon Bayeaux.CAAp.10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
5 Aufhellung desHimmelsblaus zumHorizontnachMartinSchaffner(1533). BFH2 p.6 2
6 ErsteDaguerrotypiederSonne(1855).CAAp.11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
7 VomElementarteilchenzurSuperstruktur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
8 DieSonne,einZwergstern(UV-Aufnahme). CAAp.14 . . . . . . . . . . . . . . . . 3
9 Eskimo-Nebel,NGC2392.(cid:1)c NASA/HST,STScI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
10 DerKrebs-Nebel,ExplosionswolkeeinerSupernovaausdemJahr1054n.Chr.(cid:1)c ESO 4
11 Schmetterlings-Nebel, einbipolaresSternentstehungsgebiet.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . 4
12 Tarantel-NebelinderSMC.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
13 KugelsternhaufenNGC6093.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
14 SpiralgalaxieM83.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
15 RadiogalaxieCentaurusA(NGC5128).(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
16 NGC2207undIC2163undderTanzderSterneimSchwerefeld.(cid:1)c NASA/HST . . 6
17 Gravitationslinsen imFelddesGalaxienhaufensAbell2218.(cid:1)c NASA/HST . . . . . 6
18 HubbleDeepField.(cid:1)c NASA/HST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
19 HoheZirrenamNachthimmel(cid:1)c PekkaParviainen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
20 VerlaufvonTemperaturundDichteinderErdatmospha¨re.Trotzbetra¨chtlicherVaria-
tionderTemperaturinTropospha¨reundStratospha¨reistdiebarometrischeHo¨henfor-
mel(1)deutlicherkennbar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
21 DaselektromagnetischeSpektrumunddieUrsachenseinerExtinktion. KKOPD3 p.52 8
22 DieAblenkungdesAusbreitungsvektorseinerWellenfrontinderErdatmospha¨re.Fu¨r
jedes Paar benachbarter Schichten gilt das Snellnius’sche Brechungsgesetz. KKOPD
p.28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
23 Abha¨ngigkeitderatmospha¨rischenRefraktion vonderZenitdistanz. . . . . . . . . . 9
24 A¨nderungdesBrechungsindexmitderWellenla¨nge . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
25 Zeitliche Auflo¨sung (horizontale Achse) der atmospha¨rischen Szintillation eines
Sternbilds.KKOPDp.51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
26 Richtungsa¨nderungen derWellenfronteninderinhomogenen Erdatmospha¨re(Seeing) 9
27 Intensita¨tsverteilung vonSeeingscheibenmit1/e-Breitenvon0.6und1.0arcsec . . . 10
28 Zenitreduktion fu¨rvisuelleHelligkeiteninAbha¨ngigkeitvonderZenitdistanz . . . . 10
29 Zenitextinktion derRayleighstreuung inAbha¨ngigkeit vonderWellenla¨nge . . . . . 10
1Audouze&Israe¨l(eds.):CambridgeAtlasofAstronomy
2Hoeppe:Blau–dieFarbedesHimmels
3Karttunenetal.:Astronomie
iv ABBILDUNGSVERZEICHNIS
30 EuropabeiNacht.DieLichtverseuchungderAtmospha¨re . . . . . . . . . . . . . . . 11
31 Aurora,LichtbenachbarterSta¨dteundMondinAlaska.(cid:1)c JanCurtis . . . . . . . . 11
32 DasEmissionsspektrumderhohenErdatmospha¨remitNachthimmelslinien. AO4 p.52 11
33 Die fu¨r das globale Telefonnetz eingesetzten Iridium-Satelliten ko¨nnen kurzzeitig ei-
neextremeReflexionzeigen.(cid:1)c J.W.Young(NASA) . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
34 DasHubbleSpaceTelescopeinseinerUmlaufbahn.(cid:1)c NASA . . . . . . . . . . . . 12
35 PlanetensondeVoyager.(cid:1)c NASA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
36 Venus-Oberfla¨che(RaumsondeVenera13).CAAp.77 . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
37 Mars-Oberfla¨che(RaumsondeViking 2).CAAp.149 . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
38 RisseinderOberfla¨chedesJupitermondesEuropa,vermutlichdurchvulkanischeAk-
tivita¨tunterderEisoberfla¨cheerzeugt(Galileo-Aufnahme).(cid:1)c NASA . . . . . . . . 14
39 Planetare Bahnen der Pioneer- und Voyager-Raumsonden. Die farbigen Marken zei-
gendenVorbeiflug(swing-by) anJupiterundSaturn . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
40 Detaillierte Darstellung der Jupiter und Saturn swing-bys von Voyager 1 und 2. CAA
p.157 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
41 SpektrumvonP/HalleyimnahenIRmitEmissionslinienverschiedenerMoleku¨lgase.
ESS5 p.?? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
42 VerteilungvonStaubundMeteoritenimPlanetensystem(Erdumlaufbahn) . . . . . . 15
43 RadialeKomponentedesinterplanetarenMagnetfelds.ESSp.?? . . . . . . . . . . . 16
44 AzimutaleKomponentedesinterplanetarenMagnetfelds,aufgenommenmitPioneer-
undMariner-Sonden.ESSp.?? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
45 StrahlenganginRefraktorundReflektor.KKOPDp.54 . . . . . . . . . . . . . . . . 16
46 Reflexionaneinerspha¨rischenOberfla¨che.SAO6 p.11 . . . . . . . . . . . . . . . . 16
47 IdealeReflexionsfla¨chefu¨rastronomischePunktquellenimUnendlichen.SAOp.34 . 17
48 GeometrieachsfernerStrahlen.SAOp.42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
49 Transversalespha¨rischeAberration amparaxialenFokus.SAOp.44 . . . . . . . . . 18
50 WegunterschiedzwischenparabolischerundkonischerReflexion.SAOp.45 . . . . . 18
51 ZusammenhangzwischenTSAundASA.SAOp.45 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
52 Kollimierter StrahlunterEinfallswinkelθ.SAOp.50 . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
53 SchematischeDarstellungdesCassegrain-Teleskops.SAOp.16 . . . . . . . . . . . . 19
54 KlassischesCassegrain-TeleskopunddiemodifiziertenSpiegelfla¨chen.SAOp.54 . . 19
55 AufbaudesSchmidt-Teleskops.KKOPDp.63 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
56 Montierungdes80cm-TeleskopsderUSMaufdemWendelstein . . . . . . . . . . . 20
57 Das3.5m-TeleskopdesDSAZaufdemCalarAlto.(cid:1)c DSAZ,MPG . . . . . . . . . 20
58 Herschels48inch-Teleskop.RTO7 p.18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
4Walker:AstronomicalObservations
5Encrenazetal.:TheSolarSystem
6Schroeder:AstronomicalOptics
7Wilson:ReflectingTelescopeOpticsI
ABBILDUNGSVERZEICHNIS v
59 VeryLargeTelescopederESO(8m),Unit4.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
60 Prima¨rfokus.KKOPDp.60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
61 Prima¨rfokus-Ka¨figamLick2.7m-Teleskop.(cid:1)c LickObs. . . . . . . . . . . . . . . . 22
62 Cassegrain-Fokus.KKOPDp.60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
63 FORSamCassegrain-FokusdesESOVLT.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
64 Coude´-Fokus.KKOPDp.60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
65 Coude´-Ableitung durch 4. Spiegel (Vertikalschacht) am DSAZ 2.2m-Teleskop.
(cid:1)c DSAZ,MPG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
66 Nasmyth-Plattform desWHTaufLaPalma.(cid:1)c N.E.I.Parsons . . . . . . . . . . . . 23
67 MultiMirrorTelescope.(cid:1)c SmithsonianObservatory . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
68 AufbaudesMMT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
69 VeryLargeTelescopederESO(VLT)aufdemParanal.(cid:1)c ESO . . . . . . . . . . . 25
70 VeryLargeArray(VLA)inSocorro,NM.(cid:1)c NRAO,VLA . . . . . . . . . . . . . . 25
71 InterferenzderStrahlenbeimVLA.KKOPDp.80 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
72 GalaktischesZentrum,aufgenommenmitdemVLA.NK8 p.340 . . . . . . . . . . . 26
73 Radioquelle3C147,aufgenommen mitdemVLBI . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
74 Anordnung einesMultiteleskop-Interferometers. KKOPDp.81 . . . . . . . . . . . . 26
75 Kurzzeit-Speckleaufnahmen eines nicht getrennten Doppelsterns. Einzelbilddurch-
messerist(cid:2) 1(cid:1)(cid:1),scheinbarerSpeckledurchmesser(cid:2) 0.1(cid:1)(cid:1) . . . . . . . . . . . . . . . 27
76 U¨berlagerung(Addition) dereinzelnenSpecklesausAbb.75 . . . . . . . . . . . . . 27
77 ParabolischesGitterdesNanc¸ayRadioTelescope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
78 305m-Radioteleskop vonArecibo.(cid:1)c F.D.Drake&AreciboObservatory . . . . . . 28
79 TypischesEin-Kanal-PhotometermitNachfu¨hrungseinheit,FiltereinschubundCryo-
stat.AOp.230 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
80 Mehrkanal-Photometer MCCPderUniversita¨ts-SternwarteMu¨nchen . . . . . . . . 29
81 Breitbandfilter-System UBVRIundspektraleEnergieverteilung einesku¨hlenSterns . 29
82 Polarimetermitrotierendem Verschluß.KKOPDp.73 . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
83 PrinzipeinesSpektrographen (Prismenspektrograph). NachKKOPDp.72 . . . . . . 30
84 Objektivprismen-Spektrograph . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
85 FeldaufnahmeeinesObjektivprismen-Spektrographs . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
86 ReflexionamGitter.NKp.92 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
87 AufbaudesSpaltspektrographen.NKp.92 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
88 Echelle-Gitter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
89 Echelle-Spektrumeinesku¨hlenSterns . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
90 Michelson-Interferometer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
91 Fabry-Pe´rot-Interferometer. NachAOp.170 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
8Unso¨ld&Baschek:DerneueKosmos
vi ABBILDUNGSVERZEICHNIS
92 EmpfindlichkeitverschiedenerDetektoren(QDE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
93 Wirkungsprinzip vonBildwandlerundTV-Kamera . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
94 ChargeCoupledDevices(CCD).NKp.91 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
95 Flatfield-Belichtung eines aus vier einzelnen CCDs zusammengesetzten Mosaiks
(2080×2048Pixel) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
96 ZurDefinitionderIntensita¨t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
97 InvarianzderIntensita¨t . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
98 Strahlungsstrom einesSterns,beobachtetaußerhalbderErdatmospha¨re . . . . . . . 38
99 Gebra¨uchlicheBreitbandfilterimerweitertenJohnson-System . . . . . . . . . . . . 39
100 Energieverteilung von Sternen verschiedener Spektraltypen. Farbbalken deuten die
U-,B-undV-Filteran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
101 Effektivtemperatur T undFarbindexB–V . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
eff
102 Zusammenhangzwischenbolometrischer undV-Helligkeit . . . . . . . . . . . . . . 41
103 BolometrischeKorrektur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
104 DefinitionderParallaxe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
105 Energie-EigenwerteundU¨berga¨nge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
106 Absorptions- undEmissionsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
107 Linienu¨berga¨ngeimWasserstoffatom . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
108 Abschirmung desKern-Coulomb-Potentials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
109 Aufhebung derEntartunginEinelektronensystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
110 Triplett-Termsystem des Heliums (Grotrian-Diagramm). Es sind der Einfachheit hal-
ber nur die Terme und nicht die einzelnen Niveaus eingetragen. Der Grundzustand
1s2 1SistmitbeidenTeilsystemendurchU¨bergangeverbunden,wobeidieU¨berga¨nge
zumTriplett-SystemnachdenAuswahlregeln(∆S=0)verbotensind . . . . . . . . 46
111 Singulett-Termsystem desHeliums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
112 TermsystemdesCalciums. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
113 Termsystem des Eisens (Fe I und Fe II). Hier sind keine Linienu¨berga¨nge eingetra-
gen, sondern nur gebunden-frei U¨berga¨nge. Die Komplexita¨t des Fe-Termsystems
sorgtfu¨rMischzusta¨nde(keinereineLS-Kopplung),sodaßeskaumwirklich”verbo-
tene”Liniengibt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
114 Vektorkopplung imMagnetfeld.NKp.144 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
115 Hyperfeinstruktur-Aufspaltung einerMn I-Linie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
116 Typische Spektren heißer Sterne im Bereich der Hα-Linie. Wega hat eine starke Ab-
sorptionslinie, wa¨hrend das Spektrum des noch heißeren Rigel ein sogenanntes P
Cygni-Profil zeigt – mit einer blauverschobenen Absorption und einer rotverscho-
benenEmissionskomponente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
117 Das Linienspektrum der Sonne in der Umgebung der Mg Ib-Linie demonstriert die
außerordentlicheVielfalt vonAbsorptionslinien derunterschiedlichstenElemente . . 48
118 ZurDefinitiondesstatistischenGleichgewichts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
119 TypischerAbsorptionsquerschnitt einerSpektrallinie . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
ABBILDUNGSVERZEICHNIS vii
120 Voigt-Profil. Die asymptischen Gu¨ltigkeitsbereiche fu¨r Dopplerprofil und Da¨mp-
fungsprofilsinddeutlichzuerkennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
121 TypischeKantenstruktur vonbf-Querschnitten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
122 Logarithmische Darstellung der kontinuierlichen Absorptionskoeffizienten [Einhei-
ten: m2 pro Kern] in ku¨hlen (oben) und heißen (unten) Plasmen. Die x-Achse ist die
Wellenla¨nge in [A˚]. Oben: Photospha¨re der Sonne bei 5000 K. Unten: Photospha¨re
von τ Sco bei 28000 K. Die in Tab. 5 beschriebenen Prozesse sind zumeist deutlich
zu erkennen. Linienabsorption wurd nicht beru¨cksichtigt. Auch einige neuere Fe I-
Querschnittefehlen.NKp.162 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
123 Zur Entstehung der Synchrotron-Emission. Der O¨ffnungswinkel ist θ (cid:2) m c2/E.
0
NachNKp.331 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
124 Abschwa¨chungderIntensita¨tbeimDurchgangdurcheinGas . . . . . . . . . . . . . 57
125 EmpirischeBestimmungderatmospha¨rischenExtinktion . . . . . . . . . . . . . . . 57
126 EntstehungvonAbsorptions-undEmissionsspektrenbeimStrahlungstransportdurch
einNa-Plasma . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
127 Strahlungstransport durcheinplanparallelgeschichtetesMedium . . . . . . . . . . . 58
128 Strahlungstransport durcheinspha¨rischesMedium . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
129 ZurLo¨sungderStrahlungstransportgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
130 MittlererTemperaturverlauf inderSonnenatmospha¨re . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
131 Mitte-Rand-Verdunklung derSonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
132 Wellenla¨ngen-Abha¨ngigkeit derMRVderSonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
133 DasSpektrumalsTiefensonde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
134 Entwicklung der Anisotropie der Intensita¨t I(τ,θ) mit der Tiefe nach der Milne-
Eddington-Na¨herung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
135 DieAblenkungdesLichtvektorsimSchwerefeldderSonne.NachMTW9 p.1101 . . 63
136 Einfluß des Gravitationspotentials der Sonne auf die Ausbreitung des Lichts in der
Na¨hedesSonnenrands.CO10 p.637 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
137 PhasenraumvolumenkosmologischerPhotonenbeiderBeobachtung.NachMTWp.589 65
138 DasZweiko¨rperproblem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
139 DerFla¨chensatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
140 ParameterelliptischerUmlaufbahnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
141 ZumAnsatzbeiSto¨rungsrechnungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
142 Sto¨rungenderPlanetenbahnen.CAAp.53 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
143 Beobachtete Schwebungen in der A¨nderung der Bahnexzentrizita¨t des Mondes. P11
p.165 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
144 BeobachteterAufenthaltsort derAsteroiden.Pp.209 . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
9Misneretal.:Gravitation
10Carroll&Ostlie:IntroductiontoModernAstrophysics
11Peterson:WasNewtonnichtwußte
viii ABBILDUNGSVERZEICHNIS
145 Bahnexzentrizita¨t eines hypothetischen Asteroiden mit chaotischen Ausbru¨chen. P
p.217 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
146 Durch Sto¨rungen des Neptun versursachte Ortsabweichungen der Uranusposition im
Verlaufla¨ngererBeobachtungen.Pp.128 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
147 BestimmungdesErddurchmessersdurchTriangulation(nachErathosthenes) . . . . . 72
148 BestimmungderErdmassenachJolly . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
149 Entfernungsbestimmung desMondesdurchdieta¨glicheParallaxe . . . . . . . . . . 73
150 ZurLagedesSchwerpunktesimErde-Mond-System . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
151 Erla¨uterungdessiderischenundsynodischenMonats . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
152 DiePra¨zessionderErdeunterEinflußvonMondundSonne . . . . . . . . . . . . . 74
153 DieGezeitenunterdemEinflußdesMondes.SundTbezeichnendensub-undtrans-
lunarenPunkt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
154 BahnenderPlanetenimSonnensystem.CAAp.50 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
155 EpizykelbewegungdesJupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
156 DieBahnelementederPlaneten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
157 DerDopplereffekt derErdbahnbewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
158 DieOberfla¨chendesPlanetenMerkur(links)unddesJupitermondesCallisto(rechts)
sinddurchKratergekennzeichnet,a¨hnlichwiederErdmond. CAApp.64,65,171 . . 78
159 DieOberfla¨chendesPlanetenVenus(links)unddesSaturnmondesTitan(rechts)sind
verdecktdurcheineoptischdickeAtmospha¨re,ebensowieallegroßenPlaneten.CAA
p.70 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
160 DerAsteroidIdahateineGro¨ßevon∼ 30×20kmundeinengebundenenTrabanten,
Dactyl,mitnur2kmDurchmesser(imBildganzrechts).(cid:1)c GalileoProject,JPL,NASA 78
161 Saturn mit Ringsystem und einigen seiner Monde (nach Aufnahmen von Voyager 1).
(cid:1)c NASA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
162 ZurStabilita¨tvonKo¨rpernima¨ußerenGravitationsfeld . . . . . . . . . . . . . . . . 79
163 DieShepherd-MondeinnerhalbdesF-RingsdesSaturn.CAAp.192 . . . . . . . . . 79
164 Vulkanta¨tigkeit und Gasausbru¨che auf dem Jupitermond Io. Die Ausbru¨che sind be-
sondersaufderRandaufnahme(rechts)zuerkennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
165 Altersbestimmung der Materie im Sonnensystem mit Kosmochronologie von Sr und
Rb.NachESSp.294 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
166 Kollapsderprotosolaren Wolke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83
167 Einfall von Gas und Staub auf das gravitative Zentrum der protosolaren Wolke. Ent-
stehungeinesabgeflachtenRotationsellipsoids.(cid:1)c ScienceGraphics . . . . . . . . . 83
168 Die Sonne im Stadium der Entstehung. Gravitative Kontraktion liefert die Leucht-
kraft,dieihrerseitsdasNachfallenweitererMaterieverhindert.(cid:1)c ScienceGraphics . 83
169 Das Planetensystem entstand aus Planetesimals, proto-planetaren Felsen von maxi-
malwenigenkmDurchmesser.(cid:1)c ScienceGraphics . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
170 TeilchenimPotentialfeld . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85