Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Sonntag, 13. Oktober 2019

Vollmondaufgang vom Herkules aus gesehen

Heute am Sonntag ist Vollmond, das Wetter einigermaßen klar...also auf zum Herkules...

18.55 Uhr: Warten auf den Mondaufgang:



Man ist hier oben nie allein, der Kerl wartet auch...

19.03 Uhr: Der Mond kämpft sich durch die Horizontwolken....


Wäre vor 14 Tagen Vollmond gewesen, wäre er genau im Osten über der Wilhelmshöher Allee aufgegangen. Jetzt geht er leicht nördlich vom Ostpunkt auf (Bilder 19.05 Uhr)




Quer über Kassel hinweg ist das Seeing natürlich schlecht (19.08 Uhr)....

Um 20.30 Uhr bedecken noch dünne Wolken den Mond. Er steht aber höher und das Seeing ist doch etwas besser geworden.


Unser Planetensystem 12: Die Monde

Planet/Zwergplanet           Anzahl der Monde
 Merkur                                 0
 Venus                                   0
 Erde                                     1
 Mars                                    2
Jupiter                                 69
Saturn                                 82 (s.u.)
Uranus                                27
Neptun                                14
Pluto                                     5

Die Monde im Planetensystem sind auf eine der drei folgenden Arten entstanden:
- Reste aus der Planetenwolke formen einen Mond
- Planet fängt kleinen Himmelskörper ein (viele der kleinen Jupiter- und Saturnmonde sind so entstanden)
- Planet erleidet einen Crash mit einem größeren Himmelskörper, zerbricht oder Teile des Planeten brechen ab und bilden mit den Resten des stoßenden Körpers einen Mond (vermutlich nur Erdmond so entstanden).

Mit einigen neuen Erkenntnissen wird die Serie über das Planetensystem abgeschlossen:

Die Cassini-Mission entdeckte Wolken aus Eispartikeln und Dampf, die der Saturnmond Enceladus am Südpol ausstößt. Wie eine genaue Analyse des Datenmaterials jetzt ergab, enthalten die Eiskörner Vorstufen der Aminosäuren, die Bauteile der Proteine sind, wie z.B. Azetaldehyd und Methylamin. An  heißen Quellen im warmen Ozean von Enceladus könnten sich daraus komplexere Moleküle, vielleicht sogar Leben gebildet haben.

Bisher sind vom Jupiter 79 und von Saturn 62 Monde bekannt. Das hat sich geändert. Bei einer Beobachtungskampagne am Subaru-Teleskop auf Hawaii wurden jetzt 20 weitere Saturnmonde entdeckt: Mit 82 Monden führt also Saturn jetzt die Liste der Planetenmonde an.


Geysire am Südpol eines Eismondes

Mondfinsternis

Fußabdruck im Mondstaub





Samstag, 12. Oktober 2019

23 Stunden bis Vollmond

...noch sieht man einige Strukturen an der Schattengrenze (21.30 Uhr):

Krater Pythagoras: 145 km Durchmesser, bis zu 5000 m tiefe Kraterebene, Zentralberg
Krater Aristarchus: hellster Bereich des Mondes, junger, ev.noch aktiver Krater
Krater Grimaldi: dunkelster Bereich



Nobelpreis Physik an Astronomen: 3. Kosmologische Modelle

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Kosmologie zu einer echten Wissenschaft gewandelt.
In der vor über 50 Jahren entdeckten kosmischen Hintergrundstrahlung CMB (oder 3 K - Strahlung) konnte man letztlich kleinste Temperaturschwankungen erkennen, die man als Keime für spätere Strukturen erkannt hat. Diese bahnbrechende Idee wird durch das Ergebnis von Himmelsdurchmusterungen von Galaxien und Galaxienhaufen gestützt: Großräumige sichtbare Strukturen gehorchen heute diesem anfänglichen Verteilungsgesetz. Sie sind eine Folge der Mikrostrukturen des Urknallplasmas.
Zwischen den Beobachtungen 380 000 Jahre nach dem Urknall und der heutigen Struktur des Kosmos kann ein einziges fundamentales Modell eine Verbindung herstellen. Ein Modell, an dessen Entwicklung Peebles maßgeblich beteiligt war.

380 000 Jahre nach dem Urknall bildeten sich bei 3000 K aus Protonen und Elektronen Wasserstoffatome. Vorher war das auf Grund der hohen Temperatur nicht möglich. Atome aber sind bis auf wenige Wellenlängen als Ausnahmen lichtdurchlässig: Der Kosmos wurde durchsichtig und das Licht aus dieser Zeit trägt die Information über die Struktur mit sich.
Sie zeigt sich am Himmel heute in der Mikrowellenstrahlung: Der Kosmos dehnt sich aus und damit werden alle Wellenlängen verlängert. Aus dem langwelligen rotem Licht des Urknallgases ist die Mikrowellenstrahlung mit einer 1100 - mal längeren Wellenlänge geworden. Aus den 3000 K sind die knapp 3 K des heutigen Kosmos geworden.

© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
 
Temperaturverteilung im CMB (Planck-Consortium)

Entwocklung des Kosmos, ESO)

Strukturen in der Galaxienverteilung, M. Blanton and SDSS

CMB über dem Erdsüdpol (BOOMERANG)

Simulation der Verteilung (Millenium-Simulation)


Basierend auf Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie entwickelte Alexander Friedmann eine erste mathematische Beschreibung des expandierenden Universums. Seine berühmten Gleichungen (die 1. und die 2.Friedmangleichung) kann man auch rein klassisch herleiten:
Die 1.Friedmangleichung beschreibt die Gesamtenergie einer Testmasse (Galaxie) im expandierenden Universum. Die zweite Gleichung entspricht der Newtonschen Kraftformel F = m*a (das sieht man der 2.Friedmangleichung aber nur beim dritten Hinsehen an...).

In den Gleichungen taucht eine Konstante k auf, die die Werte -1, 0 oder +1 annehmen kann.
Mit der Allgemeinen Relativitätstheorie erkennt man, dass k die Raumkrümmung beschreibt:
k= 0 gehört zu einem flachen, euklidischen Universum (Die Innenwinkel eines Dreiecks haben zusammen 180°). Dazu gehört eine besondere mittlere Dichte des Kosmos, die man kritische Dichte nennt.
k=-1 bedeutet einen negativ gekrümmten Raum (mit einer Dichte unter der kritischen Dichte) und k = +1 ein positive gekrümmter Raum (vergl. Kugeloberfläche, Winkelsumme im Dreieck über 180°) mit einer größeren mittleren Dichte.

Unser Universum ist so groß, dass die Daten einen euklidischen Raum nahelegen, also k = 0. Die mittlere Dichte der normalen Materie beträgt aber nur 5 % der notwendigen kritischen Dichte. Da kommen jetzt Peebles und die Dunkle Materie und die Dunkle Energie ins Spiel.

Dazu mehr in den nächsten Posts...



Morgengruß

Nach Mitternacht war es weitestgehend klar, um 6.45 Uhr stand der Orion zusammen mit anderen Wintersternbildern trotz fortgeschrittener Dämmerung gut sichtbar im Süden.
Drehte man sich nach Osten, konnte man die aufziehende Dämmerung sehen.
(siehe auch Post vom 22.9.)




Freitag, 11. Oktober 2019

Unser Planetensystem 11: Kometen

Kometen sind natürlich keine Planeten, aber sie umkreisen auch die Sonne und sind Überbleibsel der Urkörper unseres Planetensystems, aus denen sich wohl auch die Planeten gebildet haben.

Kometen sind wie riesige dreckige Schneebälle, allerdings eher so wie die fast schwarzen Schneereste am Straßenrand, wenn sonst der Schnee schon weggetaut ist:
Zu 80% bestehen die Kometenkerne aus Wassereis, aber auch aus Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak und Methan. Neben den Staubkörnern gibt es auch komplexe organische Moleküle.

Kommen die Eisklumpen näher an die Sonne sublimiert das Eis zu Gas, es entsteht die etwa erdgroße Koma (nur die kann man von der Erde aussehen).
Eine etwas jupitergroße Hülle aus Wasserstoffgas umgibt die Koma (nicht im sichtbaren Licht zu sehen).

Nähert sich der Komet noch mehr der Sonne drückt das Sonnenlicht die Staubteilchen nach hinten weg, es bildet sich der Staubschweif. Der Sonnenwind zieht die Gasatome und Moleküle mit und erzeugt so den längeren Gasschweif. Die Schweife können viele Millionen km in den Raum reichen.

Die meisten Kometenkerne bedinden sich in der sog. Oortschen Wolke am Rande des Sonnensystems, manche werden von dort ausgelenkt und geraten in das innere Plantensystem. Werden sie dabei von großen Planeten eingefangen, so bilden sie kurzperiodische Kometen, sind immer wieder im Abstand von Jahren oder Jahrzehnten zu sehen, bis alles Material aus dem Kern verdampft ist.

Alle Kometenkerne sind im ursprünglichen Zustand, Zeugen des Anfangs unseres Planetensystems. Und sicher ist ein Teil des Wassers auf der Erde durch einstürzende Kometen entstanden.
Und vielleicht bilden die organischen Bestandteile im Wasser die Grundlagen der Entstehung von Leben auf der Erde.

Bilder: ESO, ESA

Komet Hale-Bopp

Kometenkern Tschuri


Donnerstag, 10. Oktober 2019

In drei Tagen ist Vollmond, Aktualisierung um 20.45 Uhr

Mondaufgang über Kassel am Donnerstag, 18.40 Uhr


Zwei Stunden später, um 20.40 Uhr, stand der Mond deutlich höher, die zwischenzeitliche starke Bewölkung war zurückgegangen.

Wie immer sind nur die neu sichtbaren Strukturen markiert. Auffällig ist, dass die Schattenstruktur unterhalb von Tycho immer noch zu sehen ist, obwohl die Sonne dort inzwischen deutlich höher steht (Markierung).
Auffällig ist wieder die helle Kraterinnenwand von Aristarchus.





Nobelpreis für Physik an Astronomen: 2. Allgemeine Begründung

In den folgenden Folgen von Posts (das zu erwartende schlechte Wetter lässt viel Platz im Blog...) möchte ich die fachlichen Hintergründe zu den diesjährigen Preisen für Physik erläutern.
Ich halte mich dabei einmal an die vom Nobelpreis Komitee herausgegebene populäre und ebenfalls an die gegebene fachliche Begründung, nutze auch die dort veröffentlichten Darstellungen. Ich ergänze das mit Hintergrundwissen zur Kosmologie und zu Exoplaneten, das sich in den letzten Jahrzehnten in mir angesammelt hat.

Zuerst die Originalbegründung:

This year’s Laureates have transformed our ideas about the cosmos. While James Peebles’ theoretical discoveries contributed to our understanding of how the universe evolved after the Big Bang, Michel Mayor and Didier Queloz explored our cosmic neighbourhoods on the hunt for unknown planets. Their discoveries have forever changed our conceptions of the world.

James Peebles, born 1935 in Winnipeg, Canada. Ph.D. 1962 from Princeton University, USA. Albert Einstein Professor of Science at Princeton University, USA.
Michel Mayor, born 1942 in Lausanne, Switzerland. Ph.D. 1971 from University of Geneva, Switzerland. Professor at University of Geneva, Switzerland.
Didier Queloz, born 1966. Ph.D. 1995 from University of Geneva, Switzerland. Professor at University of Geneva, Switzerland and University of Cambridge, UK.

Prize amount: 9 million Swedish krona (ca. 830 000 €), with one half to James Peebles and the other half jointly to Michel Mayor and Didier Queloz

Überschrift der fachlichen Begründung:

Physikalische Kosmologie und ein Exoplanet, der einen sonnenähnlichen Stern umkreist.


- Für Beiträge, die Entwicklung des Universums und die Stellung der Erde im Kosmos zu verstehen -


Diese Begründung legt das Gemeinsame der bahnbrechenden Arbeiten fest:

Unser Kosmos besitzt einen Anfang, bei dem physikalisch erfahrbare Eigenschaften den Aufbau und die innere Struktur festlegen. Die Entstehung des Universums ist ein physikalischer, zweckfreier Prozess, der von Eigenschaften, die wir Dunkle Materie und Dunkle Energie nennen, geprägt ist.
Auch sollten wir nicht annehmen, dass die Erde einzigartig ist oder gar die Menschheit kosmisch gesehen bedeutungsvoll ist. Wir können uns eine Bedeutung geben, es ist aber unsere und keine kosmische.

Ein Kosmos mit einem physikalisch verstehbaren Anfang, voller Planeten, auf denen auch Leben existieren kann, das ist wahrlich die "grundlegende Änderung unseres Verständnisses vom Universum".

Im nächsten Post beschreibe ich die Entwicklung der ersten kosmologischen Modelle, die grundlegend sind für Peebles eigene Arbeiten.



Epilog zur neuen Vortragsreihe: Leben und der Wärmetod des Universums, Teil 4

2007, britischer Chemiker Peter Atkins (geb.1940) Vorwort zu "The Four Laws that Drive the Universe":

"Sie werden ein grundlegendes Verständnis über die Rolle der Energie in der Welt erlangen. In Kürze: Sie werden verstehen, was die Welt antreibt. Denken Sie nicht, dass Thermodynamik nur etwas mit Dampfmaschinen zu tun hat, sie behandelt nahezu alles!
Der zweite Hauptsatz ist einer der für alle Zeiten gültigen großen Gesetze der Wissenschaft, er bietet die Erklärung für alles, was irgend wann passiert, alles vom Abkühlen heißer Materie bis zur Entstehung von Gedanken."

Gehrtsen, Lehrbuch der Physik, Einleitung des Kapitels über Entropie:

"In einem Gas ist Wärme einfach ungeordnete Molekülbewegung. Gibt es verschiedene Grade dieser Unordnung? Wie kann man sie messen? Geben sie Auskunft über den Ablauf von Vorgängen in Physik, Chemie, Biologie?"

2018, israelitischer Physiker Arieh Ben-Naim (geb.1934) in seinem Buch "The Four Laws that do not Drive the Universe":

"Mein Schreibtisch tendiert nicht dazu immer unordentlicher zu werden, und wenn er es tun würde, dann hat das nichts mit dem zweiten Hauptsatz der Wärmelehre zu tun. Der sog. "nicht aufhaltbare Anstieg der Entropie" erklärt überhaupt nichts."

Zu jedem der vier Hauptsätze fragt er:

"Gilt das Gesetz absolut oder gibt es Ausnahmen?
Kommen wir auch ohne das Gesetz aus?
Können wir erwarten, dass das Gesetz für Milliarden von Jahren gültig ist, sowohl in der Zukunft als auch in der Vergangenheit?
Und schließlich die entscheidende Frage: Treibt dieses Gesetz irgendetwas an, ein einzelnes Experiment, Lebensprozesse oder das gesamte Universum?"

Antworten gibt es in der  Vortragsreihe

Information, Entropie, Zeitpfeil, Leben und der Wärmetod des Universums  

immer jeden zweiten Donnerstag ab 24.10., 18.00 Uhr im SFN



Mittwoch, 9. Oktober 2019

Unser Planetensystem 10: Zwergplaneten

Der Schock war groß, die Enttäuschung sitzt tief: Der einzige Planet, der von einem Amerikaner entdeckt wurde, ist seit 2006 keiner mehr...

Pluto, Erix und Ceres sind sog. Zwergplaneten: sie sind nahezu kugelförmig, aber haben ihre Umgebung nicht aufgeräumt...d.h. es gibt viele weitere kleinere oder ähnlich große Himmelskörper um sie.
Ceres gehört zu den zwischen Mars und Jupiter kreisenden Asteroiden, etwa 30% ihrer Masse stecken in Ceres.
Ceres wurde 2015 von der Raumsonde Dawn besucht. Auf seiner Oberfläche gibt es viele weiße Flecken, die verkrustetes Eis darstellen, mit Wasserdampf als Nebel oben drüber.

Bilder: NASA




Ebenfalls 2015 war New Horizon bei Pluto: Seine Oberfläche ist mit riesigen Eisgebirgen überzogen, Nebel steigt bis zu 80 km Höhe auf. Komplexe Kohlenwasserstoffe erzeugen riesige rötliche Gebiete. Sie sieht man auch auf seinem Mond Charon, der etwa die halbe Plutogröße hat.

Pluto hat etwa 2/3 des Monddurchmessers und 1/6 der Mondmasse, wahrlich ein Zwerg. Pluto und der etwa gleichgroße Eric stehen im sog. Kuipergürtel am Rand unseres Planetensystems.


Pluto(vorne) und Charon (hinten)

Mond ohne Dunst mit Henkel und tiefen Schatten

Man glaubt es nicht...nach dem Regen kam für wirklich kurze Zeit der Mond durch, ohne Wolke davor! Man sieht dies auch sehr schön an dem dunkler werdenden Himmel in der Helligkeitsmessung.

Um 23.26 Uhr am Dienstagabend entstanden die Aufnahmen. Neu aufgetauchte Formationen sind beschriftet, für die anderen siehe frühere Posts.

Interessant: Der Goldene Henkel beginnt zu leuchten! Die Wand des Sinus Iridium wird von der aufgehenden Sonne bestrahlt, während die Bucht selbst noch im Schatten der Nacht liegt.

Auch beim riesigen Krater Clavius sieht man eine interessante Schattenstruktur.Neben ihn steht der Krater Blancanus, vom Schatten der Claviuswand bedeckt. Aber die Wand des Kraters Blancanus erhält das Morgenlicht der Sonne.Auch die rechte Claviuswand wirft einen seltsamen länglichen Schatten. Neben ihm stehen eine dunkle mareartige kleine Hochfläche und darunter ein kleiner tiefer Krater, dessen Boden im Schatten ist.






Dienstag, 8. Oktober 2019

Nobelpreis für Physik an Astronomen

Der Physik-Nobelpreis 2019 geht an Physiker, die maßgeblich die Position der Erde in einem sich entwickelnden Kosmois hinterfragt haben:

50% gehen an den Kosmologen James Peebles, der maßgeblich an der Theporie zur kosmischen Hitnergrundstrahlung betieligt ist.
Die andere Hälfte teilen sich Michael Meyer und Didier Queloz für den Anstoß der Exoplanetenforschung mit der Entdechung von 51 Pegasi b.

Ich lese z.Zt. die Zusammenstellung der wissenschaftlichen Begründung zur Vergabe und werde darüber spätestens am Ende der Woche eine Post-Serie machen.


Epilog zur neuen Vortragsreihe: Leben und der Wärmetod des Universums, Teil 3

Die Hauptsätze der Wärmelehre

0. Hauptsatz "Gesetz des thermischen Gleichgewichts":
Haben je zwei Systeme A und B sowie B und C gleiche Temperatur, so auch A und C

1. Hauptsatz "Energieerhaltungssatz":
Wenn sich die innere Energie eines Systems ändert, dann kann dies durch Zufuhr oder Wegnahme von Wärme oder durch Verrichten von Arbeit (des Systems an der Umgebung oder der Umgebung am System) geschehen.

2. Hauptsatz  "Entropiesatz":
Der Energieerhaltungssatz erlaubt es Wärme aus einer kalten Umgebung zu entnehmen und damit in einer warmen Umgebung Arbeit zu verrichten. Das ist nach dem Entropiesatz verboten: WEärme kann nur von einem wärmeren zu einem kälteren Körper strömen. Der 2. Hauptsatz legt also die Richtung der Energieumwandluing fest: Die Entropie kann sich nur erhöhen.

3. Hauptsatz "Nernstsches Wärmetheorem (1906)":
Je näher man an dne absoluten Nullpunkt kommt, desto unmöglicher werden Entropieänderungen. Das bedeutet konkret, dass der absolute Nullpunkt (O K) nicht erreichbar ist.

Im nächsten Post schauen wir mal, was Physiker zur Bedeutung dieser Hauptsätze sagen.


Montag, 7. Oktober 2019

Der Mond, bevor der Regen einsetzt...

Um 19.30 Uhr kam der zunehmende Mond durch die zunehmend dickere Wolkendecke hindurch....
Erstaunlich, dass man durch die Wolken hindurch im 1200 mm Tele noch die Krater gut erkennen kann. Oben an der Schattengrenze ist Plato, im Original kann man sogar das Alpental rechts neben ihm erkennen.
Die Aufnahmen entstanden noch in Thale am Ostrand des Harzes, ab Dienstag könnte ich wieder von Kassel aus fotografieren...so bald das Wetter besser wird...








Der Wetterumschwung kommt...

die Vögel formieren sich zum Südflug und  ein Tag Sonnenschein lässt die Wälder herbstlich leuchten....die nächste Regenfront erreicht heute Nacht Kassel...

(Handyaufnahmen)


Unser Planetensystem 9: Neptun



ESO/P. Weilbacher (AIP)/NASA, ESA, and M.H. Wong and J. Tollefson (UC Berkeley)

 Wie Uranus hat Neptun eine dicke Atmosphäre aus Wasserstoff und Helium, mit Methanwolken, die ihn blau erscheinen lassen.

Obwohl Neptun der kleinste der Gasplaneten ist und nur 3% der Energie von der Sonne erhält wie Jupiter, besitzt er die strengsten Westwinde aller Planeten, die gegen seine Rotation blasen.

1989 und 1994 tauchten große Wirbelstürme auf, ähnlich wie der Große Roter Fleck auf Jupiter, nur nicht so langanhaltend.

Neptuns Magnetfeld ist 47° gegen die Rotationsachse geneigt und hängt mit inneren elektrischen Strömen zusammen. Voyager 2 hat 1989 mehrere dünne diffuse Ringe um Neptun entdeckt.

Neptun hat mindestens 14 Monde, Triton ist der größte und interessanteste. Auf seiner Oberfläche findet man Eisstrukturen aus Methan, CO und CO2. Aktive Geysire schießen Stickstoff und dunkle Staubpartikel mehrere Kilometer in die Höhe. Die Temperatur auf Triton liegt bei 38 K, seine sehr dünne Atmosphäre reicht 800 km hoch und hat einen äußerst geringen Druck von 14 Mikrobar.

Triton hat für einen Mond eines Gasplaneten eine ungewöhnlich hohe Dichte und läuft in anderer Richtung um Neptun. Vermutlich  ist er ein Zwergplanet, der von Neptun eingefangen wurde.

Das Bild zeigt wie gut die adaptive Optik funktioniert: Von der Erdoberfläche aus sieht man Bilder, die eher schärfer als die vom HST sind.