Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Sonntag, 24. Januar 2021

Goldener Henkel, leicht vernebelt

 Irgendwie gibt es am frühen Abend immer ein paar Wolkenlücken. Auch am Samstag war es so, aber so ganz frei war der Mond nie.

Durch die dünne Bewölkung hindurch aber konnte man den sehr früh sichtbaren "Goldenen Henkel" sehen, besonders wenn etwas längert belichtet wurde (linkes Teilbild). Aber durchgehend war das Gebiorge noch nicht beleuchtet, dazu hätte man später in d r Nacht fotografieren müssen.

Aufnahme um 19.00 Uhr am Sa, 23.1.

Das Randgebirge des Sinus Iridium, der Bucht am Rande des Mare Imbriums, wird an den Spitzen schon von der Sonne beleuchtet, während der Mareboden noch im Schatten liegt.



Samstag, 23. Januar 2021

Sonnenaufgang bei Kopernikus

 Ab und an war auch der Mond am Freitagabend einigermaßen zu sehen. Die Aufnahme entstand um 18.23 Uhr. Der Wall des Kraters Kopernikus (Durchmesser etwa 90 km) leuchtet in der Morgensonne auf.

Auch der große Krater Clavius (225 km Durchmesser) ist gut zu sehen. Ungewöhnlich sieht der kleine Tycho mit seinem Zentralberg aus. Bei Vollmond gehen von ihm die Strahlen ab.




Mars verlässt Uranus

Das kurze Zurückgehen der Bewölkung am Freitagabend gestattete auch einen Blick zu Mars und Uranus.

Mars ist deutlich weiter gewandert, auch der Mond steht nun etwas weiter von den beiden Planeten entfernt (stört aber immer noch....). Oben links kommen die Plejaden mit ins Bild.

Der Mond zeigt einen Hof, d.h. sein Licht wird an kleinen Wassertröpfchen in der Atmosphäre gebeugt. 

Die Bilder entstanden um 18.20 Uhr.

In das Übersichtsbild habe ich den Weg des Mars vom 14.1. bis zum 22.1. eingezeichnet und die Konjunktionsstellung vom 20.1. markiert. Uranus hat sich in dieser Zeit nicht wahrnehmbar bewegt.

Im zweiten Bild mit etwas stärkerer Vergrößerung sehen wir auch das kleine Dreieck, an dessen rechter Ecke Urnaus die ganze Zeit zu sehen ist. Deutlich ist die Marsbewegung zu erkennen. Das Vergleichsbild unten rechts im Bild ist vom 10.1.





Freitag, 22. Januar 2021

Flug zum Merkur

Für kurze Zeit gaben die Wolken am Freitagabend den Blick zum SW-Horizont frei und Merkur war zu sehen.

Links der Turm der Christuskirche, unten die Seniorenresidenz im Druseltal. Ein Flugzeug links von Merkur ist im Anflug.

Aufnahme um 18.04 Uhr.



Neue Webseite online: ELT

 Die ESO hat vom im Bau befindlichen 39 m Teleskop ELT eine Webseite gestartet. Sehr informativ und optisch toll aufgemacht!

https://elt.eso.org/

ESO-ELT


 

Stellungnahme zu Starlink

 

Gemeinsame Stellungnahme von Astronomen, Amateurastronomen und Planetarien zu Satellitenkonstellationen

 Abdruck einer Stellungnahme zur  Zunahme von Satelliten und die  erheblichen Auswirkungen auf die Wahrnehmung des Sternenhimmels und die Erforschung des Universums.

Astronomische Forschungs­einrichtungen, Stern­warten und Planetarien haben in den vergangenen Monaten eine Vielzahl von teils besorgten Anfragen erhalten. Hinter­grund sind die Satelliten der vom privaten US-Raumfahrt­unter­nehmen SpaceX seit Mai 2019 massen­haft in mehreren Starts in die Erd­umlauf­bahn gebrachten Starlink-Satelliten, die in Gruppen über den Himmel ziehen.

SpaceX will mit Starlink eine satelliten­basierte Infra­struktur für Hoch­geschwin­dig­keits-Internet­anbindungen weltweit bereit­stellen. Hierfür sind im endgültigen Ausbau der Konstel­lation über 30.000 Satelliten vorgesehen, was die Zahl aller bislang in der Erd­umlauf­bahn befind­lichen Satelliten bei weitem übersteigt. Weitere Unter­nehmen wie OneWeb, Amazon und andere planen oder beginnen teilweise ähnliche Projekte. Auch bei deutschen Unter­nehmen gibt es entsprechende Planungen große Zahlen von Mikro­satelliten billig in Erd­umlauf­bahnen zu starten.

Die Astronomie ist sich der Bedeutung der Internet­anbindung entlegener Regionen der Erde sowie weiterer techno­lo­gischer Entwicklungen bewusst. Gleichwohl birgt die Umsetzung über den gewaltigen Zuwachs an künst­lichen Satelliten am Himmel auch erheb­liche Ein­schrän­kungen und Risiken, deren Folgen verant­wortungs­voll abgewogen und möglichst reduziert werden müssen.

Für Astronominnen und Astronomen ist der Schutz des Sternen­himmels als einzig­artigem Kultur­erbe der Mensch­heit ein zentrales Anliegen. Das Erleben dieses Natur­wunders ist bereits jetzt in großen Teilen der Erde in höchstem Maße durch ineffi­ziente und über­mäßige künst­liche Beleuch­tung stark beein­trächtigt. Ein unge­trübter Blick in den Sternen­himmel wird durch die Vielzahl an Licht reflek­tierenden künst­lichen Satelliten selbst in bislang von der Licht­ver­schmutzung weit­gehend unbehel­ligten Regionen der Erde nicht mehr möglich sein.

Bereits vor dem Start der ersten Starlink-Satelliten waren am Nacht­himmel zahl­reiche künst­liche Satelliten beobachtbar. Mit Zehn­tausenden zusätz­lichen Objekten in der Erd­umlauf­bahn ist es ein realis­tisches Szenario, dass am Nach­thimmel mehrere Tausende über das Firmament ziehende Satelliten die Stern­beob­achtung behindern. Ihre Zahl über­steigt dann die der mit bloßem Auge sicht­baren Sterne.

Dies wird den Nachthimmel, dessen Anblick die Menschheit seit Anbeginn fasziniert und inspiriert, für immer verändern. Zudem wird die Erforschung des Universums für die profes­sio­nelle und Amateur­astronomie erheblich beein­trächtigt. Aufnahmen von Nacht­land­schaften und Himmels­objekten, die seit jeher die Faszination der Astronomie in die Bevölkerung tragen und einen Beitrag zur Allgemein­bildung leisten, sind erheblich betroffen.

Die Astronomie bildet die Grundlage für unsere Erforschung und Nutzung des Weltraums. Mit der Entwick­lung hoch­ent­wickelter Observa­torien wurden zahl­reiche Fort­schritte bei der Erforschung unseres Universums erzielt. Astro­no­mische Beobach­tungen mit modernen Teleskopen, die den Himmel durch­mustern und in die Tiefen des Weltalls blicken und so unser Verständnis für das Universum fördern, werden aber durch die Vielzahl der Satelliten erheblich gestört. Zu nennen sind insbesondere alle Studien des dynamischen Universums. Bei optischen Teleskopen für empfindliche und häufige Weit­winkel­aufnahmen – wie zum Beispiel beim zukünftigen Vera C. Rubin Observatory – wird es genauso Einflüsse geben wie bei der Verfolgung und Über­wachung von Klein­körpern im Sonnen­system, die poten­ziell auch mit der Erde kolli­dieren können. Neben der optischen Astronomie werden aber auch die Beobach­tungen der Infrarot- und Radio­strahlung aus dem Weltall erheblich beein­trächtigt.

Die Radioastronomie wird ohnehin immer stärker von menschen­gemachten Signalen gestört, beispiels­weise durch das stetig wachsende Mobil­funk­aufkommen. Daher errichten die Wissen­schaft­lerinnen und Wissen­schaftler ihre Observa­torien in sehr abgelegenen Gebieten. Das Problem mit Störungen durch die Vielzahl der zu erwartenden Satelliten ist aber, dass diese rund um den Globus und damit selbst an den entlegensten Orten auf der Erde operieren und es somit auch für die Radio­astronomie kein Entkommen gibt.

Deutsche Forschende betreiben nicht nur Europas größtes Radio­teleskop, das 100-Meter-Teleskop in Effelsberg nahe Bonn, sondern sie sind auch an einer großen Zahl von modernsten Radio­observa­torien in der Welt beteiligt, wie etwa dem Atacama Large Milimeter Array oder dem im Bau befindlichen Square Kilometre Array in Australien und Südafrika. Auch diese abgelegenen Standorte werden dann betroffen sein. Auch für die bemannte und unbemannte Raumfahrt stellt die aktuelle Entwicklung ein Risiko dar, da mit ihr zwangs­läufig die Gefahr von Kollisionen steigt.

Die Beeinträchtigung des Nachthimmels wirkt sich weltweit aus, doch die Genehmigung der Starts von Satelliten erfolgt ausschließlich durch nationale Behörden, wie der US-amerika­nischen Federal Communi­cations Commission. Wir bringen hiermit unsere Besorgnis darüber zum Ausdruck und rufen dazu auf, durch inter­nationale Verein­barungen beim zukünftigen Ausbau von Satelliten­konstella­tionen den Schutz des Nacht­himmels über das gesamte elektro­magnetische Spektrum als mensch­liches Kulturgut und Forschungs­objekt zu gewähr­leisten.

Astronomische Gesellschaft / Vereinigung der Sternfreunde / Gesellschaft deutschsprachiger Planetarien

Bild: Andreas Hänel


 

Donnerstag, 21. Januar 2021

Mars zieht weiter...

 Am Donnerstag war es doch recht bedeckt, der Mond hatte sogar einen Hof (Beugungserscheinung an Wassertropfen, siehe frühere Posts), Mars sah man kaum. Außerdem stand der Mond unmittelbar neben Uranus....(siehe Post vom 14.1. im Blog).

Trotzdem konnte ich Mars und Uranus durch die Wolkenschicht fotografieren...der Mond ist natürlich dann hoffnungslos überbelichtet....

Man erkennt aber gegenüber Mittwochabend, dass Mars weiter gezogen ist.

Durch die Nebelwolken hindurch habe ich auch einen Blick auf den Mond geworfen.

Aufnahmen 18.01 Uhr und 18.03 Uhr (Mond)




Neuer Post im PhysikBlog

 Im PhysikBlog ist ein neuer Post: Maxwells Gleichungen ohne Formeln

PhysikBlog

 https://www.natur-science-schule.info/phy

 


 

 

Halbmond am Mittwoch

 Neben der Konjunktion Mars/Uranus am 20.1. war auch noch Halbmomnd (20.1. um 22.03 Uhr)

Angefangen hatte ich den Abend mit einer Suche nach Merkur um 17.30 Uhr im SW, vergeblich...

Der Mond stand da noch komplett hinter einer Wolkenwand.

Später kam er halbwegs gut durch...Die Aufnahme entstand um 18.14 Uhr mit 600 mm Tele, also knapp vier Stunden vor Halbmond..

Bei der Ausschnittsvergrößerung sieht man die abwechslungsreiche Kraterwelt an der Schattengrenze gut.

Links oberhalb vom Mond sah man Mars (siehe letzter Post)

 







Mittwoch, 20. Januar 2021

Konjunktion Mars Uranus

 Heute erreicht Mars seinen kleinsten Abstand zu Uranus.

Ich habe Glück gehabt: Die Wolkendecke wurde am Abend dünner.

Aber leider stand der Halbmond unmittelbar daneben, trotzdem aber war Uranus gut sichtbar. Mit freiem Auge hätte man vielleicht in den Alpen Chancen gehabt ihn zu sehen (5,9 mag). Ich habe einmal mit 128 mm Tele 3,2 sec bei ISO 1000, Blende 4,0 belichtet. Aufnahme um 18.20 Uhr

Dann noch etwas näher herangezoomt: 205  mm Tele, 5 sec belichtet, ISO 1000, Blende 4,0, Aufnahem um 18.21 Uhr.

 Mars ist etwa 100 Mill. km von der Erde entfernt, zu Uranus sind es 3 Milliarden km.


 

Der Mond stand sehr dicht dran...


Marsposition am 10.1.:

Eine Bewegung von Uranus kann man nicht erkennen.



Überall taut der Schnee

 Kometenkerne sind nichts anderes als riesige verschmutzte Schneebälle.

Am 18.1. war auch Tauwetter auf der Sonne angesagt...Nahezu gleichzeitig (!) sind zwei vollkommen unabhängige Kometen in die Sonne gestürzt und verdampft.

Auf den Bildern von SOHO ist die helle Sonne (weißer Kreis) abgedeckt, so dass man die äußere  Korona gut erkennen kann. 

Die einzelnen aufblitzenden Punkte oder Streifen sind Teilchen vom Sonnenwind, die in den Detektor fliegen.






Dienstag, 19. Januar 2021

Ring of Fire

 Die Galaxie NGC 1097 liegt 45 Millionen Lichtjahre entfernt. Auf dem Bild vom Hubble Space Teleskop zeigt sie eine ausgeprägte Spiralstruktur, von einem zentralen Balken ausgehend. Die rötlichen Bereiche  längs der Spiralarme sind junge Sternentstehunggebiete.

Mit einem der 8,2 m Teleskope des VLT der ESO in Chile ist nun der innerste Teil der Galaxie fotografiert worden.

Das Supermassive Schwarze Loch im Zentrum hat eine Akkretionsscheibe aus Gas und Staub ausgebildet.

Diese wird durch die Strahlung der in das Schwarze Loch stürzenden Gase aufgeheizt und hat einen Ring neuentstandener, rötlich leuchtender, Sterne gebildet, der einen Durchmesser von etwa 5000 Lichtjahren besitzt.

NASA/HST/ESA

                                                                         ES0



Montag, 18. Januar 2021

Dopplereffekt in der Astronomie: VI Die Masse der Andromedagalaxie

 

 Theoretischer Hintergrund

Eine der wenigen Möglichkeiten, Massen zu bestimmen, ist das 3.Keplersche Gesetz:

Es gilt immer, wenn ein Körper kleinerer Masse um einen massereichen Körper herumläuft.

Die Quadrate der Umlaufszeiten P sind proportional zur dritten Potenz des Abstandes r zum anziehenden Massenzentrum. Die Proportionalitätskonstante enthält die Masse M des anziehenden Körpers.

P² = 4* π²/(G*M) * r³

G = 6,67*10^(-11) m³/(kg s²) ist die Gravitationskonstante.

Wir beobachten nun Sterne weit außen in der Andromedagalaxie. Zur Vereinfachung nehmen wir an, dass sie auf einer Kreisbahn um das Zentrum der Galaxie laufen und das in diesem Zenrum die ganze Masse sitzt..

Dann ist die Umlaufszeit P der Quotient aus Bahnumfang und Rotationsgeschwidnigkeit v:

   P = 2 π r / v.

Das setzen wir nun für P in das 3.Keplersche Gesetz ein und lösen nach v² auf:

  v² = M*G/r

Wenn das Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit umgekehrt proportional zum  Abstand zum Massenzentrum ist, dann spricht man von einer Kepler Rotation. In diesem Fall enthält die Proportionalitätskonstante die Masse des anziehenden Körpers.

v kann man über den Dopplereffekt messen.

Bestimmung der Rotationsgeschwindigkeit v

- Weit außen in den Spiralarmen der Andromedagalaxie gibt es viele Gaswolken aus neutralem Wasserstoff. Diese strahlen bei der Wellenlänge 21 cm im Radiobereich. Die Abweichung der beobachteten Wellenlänge dazu liefert ´über die Dopplerformel die Rotationsgeschwindigkeit.

- Heiße Gaswolken (sog. HII-Regionen) leuchten im sichtbaren Licht und haben Emissionslinien. An deren Wellenlängenverschiebung kann man ebenfalls die Geschwindigkeit messen.

- Ganz außen umkreisen Kugelsternhaufen das galaktische Zentrum. An deren Spektren lässt sich ebenfalls der Dopplereffekt bestimmen.

Messung der Rotation der Andromedagalaxie, Vera Rubin, 1970

 

Natürlich muss man noch die durch die Bewegung der Galaxie als ganzes erfolgte Wellenlängenänderung berücksichtigen. Dazu misst man den Dopplereffekt im Zentrum der Galaxie.

Nun brauchen wir noch die Größe r zur gemessenen Geschwindigkeit v

Bestimmung des Bahnradius r

Bei der Andromedagalaxie kann man den Abstand r sehr leicht als Winkel am Himmel messen, meist in Bogenminuten (1`= 1/60°). Wir bezeichnen das mit r`.

Der wahre Abstand r in km verhält sich dann zu einem Kreisumfang mit dem Radius E (= Entfernung der Galaxie) wie der gemessene Winkel zu dem Vollwinkel von 360*60 Bogenminuten:

    r/(2πE) = r`/(360*60)`.

Wir können also die Abstände in km ausrechnen, wenn wir die Entfernung E der Galaxie in km kennen.

Bestimmung der Entfernung E

Zur Entfernungsmessung habe ich schon eine Postserie veröffentlicht, deshalb hier nur kurz der Hinweis:

In der Andromedagalaxie fndet man veränderliche Sterne (sog. Cepheiden). Bei ihnen steht die Lichtwechselperiode in unmittelbarem Zusammenhang zur Leuchtkraft, also zur ausgesandten Energie.

Wenn man also diese Helligkeitsperiode feststellt, kann man die Leuchtkraft berechnen und aus dem Vergleich mit der hier ankommenden Energie (der scheinbaren Helligkeit) die Entfernung.

Ich glaube, es ist deutlich geworden:

Der Dopplereffekt allein reicht zur Massenbestimmung nicht aus, man braucht viele andere Informationen.

Weitergehende Betrachtung:

Wir haben angenommen, dass die gesamte Masse im Zentrum sitzt. Das stimmt natürlich nicht. Für genauere Bestimmungen muss man aus einer Massenverteilung ein Rotationsmodell berechnen und das an die Messdaten für v anpassen.

Am Rande des sichtbaren Bereichs der Galaxie bleibt die Rotationsgeschwindigkeit v dann konstant. Dies deutet  auf große Mengen Dunkler Materie hin, in die die Galaxie eingebettet ist, und die für die schnellere Rotation sorgt.

Balkenspiralen nehmen zu

 Bei Balkenspiralen unter den Galaxien beginnen die Spiralarme nicht direkt am Kern sondern erst nach einer balkenartigen Ansammlung von Sternen und Gas.

Der Anteil der Balkenspiralen unter den Spiralsystemen nimmt mit wachsender Entfernung ab, sie waren also früher nicht so häufig wie heute.

Zur Zeit sind etwa 2/3 aller Spiralen Balkenspiralen. Auch unsere Galaxis ist eine Balkenspirale.

Die Balken sind aktive Sternentstehungsgebiete, die von Gas gespeist werden, dass durch diese Balken hindurchfließt.

Das neueste Bild des Hubble Space Teleksops zeigt die 67 Millionen Lichtjahre entfernte Balkenspirale NGC 613  , die 1798 von William Herschel entdeckt wurde.

Bild: ESA/HST/NASA



Sonntag, 17. Januar 2021

Vom Ende eines Maulwurfs...

 Seit 26.11.2018 ist die NASA Sonde MarsInsight auf dem Mars. An Bord ist eine Vorrichtung der DLR, genannt Maulwurf, die sich etwa 5 m in den Marsboden hämmern sollte, um thermische Messungen vorzunehmen.

Zwischen dem 28.2.19 und dem 9.1.21 wurdne imemr wiede Versuche unternommen. Es herrschte so wenig Reibung in der Oberflächenschicht, dass die Sonde nicht vorankam. Zuletzt wurde mit einer Schaufel Sand nachgeschüttet und festgeklopft...Es half nichts, nach weiteren 500 Hammerschlägen gab man auf. 

Trotzdem wird die Mission fortgesetzt, die Verlängerung bis Dezember 2022 ist genehmigt. Noch viele andere Untersuchungen und Experimente warten auf die Durchführung. Aber der Marsmaulwurf ist Geschichte...

Bilder (NASA/ESA/DLR):

- Schemazeichnung des Landers mit der Bohrung

- Bohrvorrichtung auf dem Mars

- Der Bohrarm istn zurückgezogen worden

- Die Schaufel drückt Sand in das Bohrloch, um die Reibung zu erhöhen.





Samstag, 16. Januar 2021

Breaking News: Supernovaereignis datiert

 Eigentlich ist dieser Post auch eine Abwendung des Dopplereffektes und könnte in die Postreihe passen...

Mit Hifle des Hubble Space Teleskops HST konnte die Bewgeung eines Supernovarestes in der 200 000 Lichtjahre entfernten Kleinen Magellanschen Wolke genauestens verfolgt werden. Klumpen aus Gas (hauptsächlich ionisierter Sauerstoff) zeigen die Bewegung in Blickrichtung anhand des Dopplerfeffektes an.

Im Bild kommen die blau unterlegten Teile auf uns zu, die rot unterlegten Teile fliegen weg. Akltuelle Geschwinndigkeiten liegen bei 3,2 Millionen km/h.

Das lässt den Schluss zu, dass die Supernova vor relativ genau 1700 Jahren explodiert ist.

 Sie hätte von d r Südhalbkugel aus gesehen werden können, es sind aber keine Aufzeichnungen bekannt.

Bild NASA/ESA, Banoretz

Video: Zoom auf den Supernovarest zu




Freitag, 15. Januar 2021

Dopplereffekt in der Astronomie: V Sonnenrotation

Bestimmung der Sonnenrotation über den Dopplereffekt

Die Sonnenrotation kann man einfach dadurch beobachten, dass man die "Wanderung" der Sonnenflecken über die Sonnenscheibe verfolgt.

Den Rand der Sonne, der am Himmel am östlichsten steht, nennt man den Ostrand der Sonne. Die Sonnenflecken wandern auf der Sonne von Osten nach Westen.

Mit dem Dopplereffekt kann man die Bewegung des Sonnenrandes auf uns zu direkt beobachten.

Dazu lässt man Licht, über einen schmalen Spalt, vom Sonnenrand auf ein Gitter fallen und untersucht das Sonnenspektrum.

Im Spektrum sieht man dunkle Absorptionslinien.

Die schmalen unter ihnen entstehen in der Erdatmosphäre, meistens sind sie vom Sauerstoffmolekül. Mit ihnen kann man die Wellenlängenskala des Spektrums gut eichen.

Die etwas breiteren Linien entstehen in der Photosphäre der Sonne.

Sie sind breiter, weil die Photosphäre sehr heißt ist. Auch hier spielt der Dopplereffekt eine Rolle, das kommt aber in einem späteren Post.

Die Absorptionslinien der Photosphäre entstehen, weil die Atome der Photosphäre das Licht der darutner liegenden heißeren Gasschichten absorbieren.Da der Ostrand der Sonne sich durch die Sonnendrehung auf uns zu bewegt, sind alle diese Absorptionslinien leicht nach Blau verschoben.

Typische Verschiebungen bei 630, 25 nm sind 0,0038 nm. Daraus errechnet sich mit der Dopplerformel (siehe frühere Posts) eine Geschwindigkeit von 1,846 km/s.

Ist das die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne?

Nein, denn die Erde bewegt sich auch um die Sonne, und zwar in die Richtung, in  er sich die Sonne dreht. Deswegen sind die gemessenen 1,846 km/s nur die Relativgeschwindigkeit zwischen Erde und dem Ostrand der Sonne.

Die Erde umläuft die Sonne mit einer mittleren Geschwindigkeit von 30 km/s. Das stellen wir durch einen Pfeil dar, der tangential zur Bahn verläuft. Diesen Geschwindigkeitsvektor projizieren wir auf die Verbindungslinie von der Erde zum Ostrand bzw. zum Westrand der Sonne.

Wir erkennen:

Die Erde läuft  vom Ostrand der Sonen weg und auf den Westrand der Sonne zu.

Da der Winkeldurchmesser der Sonne 0°,5 beträgt, ist der eingezeichnete Winkel  α = 89°,75.

Mit etwas Trigonometrie erhält man daraus für die Komponente der Erdbahngeschwindigkeit vom Ostrand weg bzw. auf den Westrand zu: 0,131 km/s.

Diesen Wert müssen wir zu dem gemessenen Wert von 1,846 km/s hinzuzählen.

 Damit erhalten wir die Rotationsgeschwindigkeit der Sonne zu 1,97  km/s

Anmerkung:

Die Sonne zeigt differentielle Rotation, d.h. sie rotiert am Sonnenäquator schneller als in den Polargebieten.  Die Äquatorgeschwindigkeit der Sonne liegt bei 1,98 km/s.

Das oben gerechnete Beispiel zeigt letztlich den Unterschied zwischen der siderischen (wahren) Rotationsdauer der Sonne (ungefähr 25.5 Tage) und der von der Erde aus beobachteten scheinbaren (synodischen) Rotationsdauer von etwa 27,5 Tagen. 

Weil die Erde sich in der gleichen Richtung um die Sonne dreht, erscheint uns die Rotation der Sonne verlangsamt.

Bild:  Fuchs, Haupt, Loose, Astronomie IV, Klett





 


Donnerstag, 14. Januar 2021

Konjunktion Mars-Uranus 2021

 Die nächste Planetenkonjunktion naht, allerdings nur für Besitzer eines Fernglases.

Der Planet Mars läuft recht dicht (ungefähr 1,5°) am nahezu still stehenden Planeten Uranus vorbei.

Während Mars mit etwa 0,8 mag sehr hell leuchtet, benötigt man für Uranus (5,8 mag) ein Fernglas.

Am 14.1. zieht gegen 19.57 Uhr noch ein recht heller Satellit (3,8 mag) sehr dicht an Mars vorbei.

Vom 20.1. bis zum 22.1. wandert die zunehmende Mondsichel durch das Blickfeld. Dadurch wird der Himmel natürlich aufgehellt, aber Uranus dürfte noch gut zu erkennen sein.

Die eigentliche Konjunktion ist dann am Abend des 20.1.

Sternkarten von Stellarium

Bild 1:Mein letztes Bild vom 10.1.

Bild 2: Sternkarte mit Satellit vom 14.1.

Bild 3: Animation der Konjunktion





Neuer Podcast: Was ist real?

 Auf meiner Homepage habe ich einen neuen Podcast veröffentlicht: Was ist real?

Realität, Wirklichkeit und Kants "Ding an sich".

https://www.natur-science-schule.info/podcasts

Podcast Realität

 



Mittwoch, 13. Januar 2021

Dopplereffekt in der Astronomie: IV Radialgeschwindigkeiten

 Nur Bewegungsanteile entlang der Sichtlinie führen zu Wellenänderungen durch den Dopplereffekt (Achtung: Das gilt nur für v<<c). Die dazu gehörenden Geschwindigkeiten nennt man Radialgeschwindigkeiten RG.

Jede Bewegung quer zur Sichtlinie kann man in eine radiale und eine tangentiale Komponente zerlegen.

wikipedia common rot: Raumbewegung, grün: RG, Blau: TG
Die Radialgeschwindigkeit RG führt zum Dopplereffekt, die Tangentialgeschwindigkeit TG führt zu einer Verschiebung am Himmel.

Solche Verschiebungen gibt man oft als Winkel pro Jahr oder pro Jahrhundert an. Dann spricht man von der Eigenbewegung EB am Himmel.

ESO

 

Wie groß die EB am Himmel ist, hängt nicht nur von der TG ab, sondern auch davon, in welcher Entfernung E das Objekt steht:

Für sehr kleine Winkel gilt (im Bogenmaß): EB = TG/E.

Je weiter ein Objekt entfernt ist, desto weniger verschiebt es sich am Himmel. Das gilt nicht nur für die EB, sondern auch für die Bewegung der Erde, die sich am Objekt widerspiegelt: Sterne stehen fix, Planeten wandern. Der Mars wandert in einem Jahr durch viele Sternbilder durch, Uranus steht jahrelang in einem Sternbild (zur Zeit in den Fischen).

Die EB kann man eventuell, wenn sie groß genug ist,  messen, die TG erhält man dann nur, wenn die Entfernung des Objektes bekannt ist.

Anders ist es bei der RG. Die ist sofort aus der Messung durch den Dopplereffekt bekannt.

 Da die astronomischen Objekte sich in der Regel deutlich langsamer als Licht bewegen (v<<c), erkennt man den Dopplereffekt nicht an einer Verfärbung. Damit er überhaupt messbar ist,,  braucht man Markierungen im Spektrum. Das sind in der Regel die Spektrallinien.

Aus Laborversuchen ist ihre normale Wellenlänge λ  bekannt. Der Unterschied Δλ zur beobachteten Wellenlänge ist dann direkt proportional zur Relativgeschwindigkeit v und führt zur RG.

Das alles folgt aus der in den früheren Posts besprochenen und hergeleiteten Dopplerformel für Licht:

 Δλ / λ = v / c


Welt der Physik

Orion über der Dunstglocke der Stadt

 Am Dienstagabend klarte es dann doch auf, zumindest zogen sich die Wolken zurück. Über der Stadt hing aber eine große Dunstglocke. Trotzdem konnte man Orion, Sirius und Procyon gut sehen.Mehr Infos zu den Sternbildern im Monatsthema Januar.

Bilddaten:
Blickrichtung SO, 20.48 Uhr, 30 mm, Blende 2,4, ISO 640, 8 sec




Dienstag, 12. Januar 2021

Dopplereffekt in der Astronomie: III Herleitung der Dopplerformel

 Heute möchte ich zeigen wie man die Dopplerformel für Licht für Geschwindigkeiten v, die sehr viel kleiner als die Lichtgeschwindigkeit c sind, herleiten kann.

Der Vorteil bei Licht ist, dass man nicht zwischen Bewegung der Lichtquelle und des Empfängers unterscheiden muss.

Für v << c gilt:

Während der Periodendauer P einer Lichtwelle entfernen  sich Sender und Empfänger mit der Geschwindigkeit v. Dies entspricht der Strecke v * P. Um genau diese Strecke erscheint die Wellenlänge verlängert. Es gilt also:

Δλ = v * P

Das ist die bekannte Formel: Zurückgelegter Weg = Geschwindigkeit mal Zeit

Die Periodendauer P ist der Kehrwert der Frequenz f der Welle: P gibt die Dauer einer Schwingung in Sekunden an, f die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde.

Also gilt: Δλ = v/f         (1)

Nun ersetzen wir die Frequenz durch die berühmte Wellengleichung: c = λ * f, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und λ die ursprüngliche Wellenlänge (ohne Bewegung) ist. Damit erhalten wir die Formel für f = c/λ.

Das setzen wir in Gleichung (1) ein und erhalten:

 Δλ = v * λ/c

 Das sortieren wir noch um:

    Δλ / λ   = v / c

Für v << c gilt: 

Die Wellenlängenänderung Δλ verhält sich zur Wellenlänge λ wie die Relativgeschwindigkeit v zur Lichtgeschwindigkeit c.

Bei einer Annäherung von Lichtquelle und Beobachter erhält man durch eine entsprechende Argumentation die gleiche Formel: 
Δλ ist die Verkürzung der Wellenlänge. Es kommt zu einer Blauverschiebung.

Das ist in dieser Skizze in leifiphysik dargestellt  (T entspricht P):


Nähern sich die Bewegung von Sender und/oder Empfänger der Lichtgeschwindigkeit an, so macht sich noch die Zeitdilation bemerkbar. Es gibt eine zusätzliche Wellenlängenänderung. Das nennt man den relativistischen Dopplereffekt. Bei ihm muss man auch unterscheiden, in welcher Richtung die Bewegung stattfindet.

Darauf soll hier aber nicht eingegangen werden.

 

Montag, 11. Januar 2021

Breaking News: Am Aderlass kann man sterben!

 Embargo bis 11.1., 17.00 Uhr

ALMA beobachtet sterbende Galaxie im frühen Universum

Wann fängt eine Galaxie an zu sterben?

Wenn sie keine neuen Sterne mehr bilden kann...Sterne sind so etwas wie der Stoffwechsel der Galaxie...

Bei einer Durchmusterung mit dem Mikrowellen-Interferometer ALMA in Chile wurden Signale von der Galaxie ID2299 aufgefangen. Die Laufzeit beträgt 9 Milliarden Jahre, d.h. die Galaxie wurde in der Frühphase des Universums beobachtet (Rotverschiebung z = 1,4).

Eindeutig konnte gezeigt werden, dass kaltes Gas aus der Galaxie herausströmt, etwa 25 000 Sonnenmassen im Jahr. Das ist ungefähr die Hälfte der Gasmenge in der Galaxie.

Zusätzlich wurde eine sehr heftige Sternbildung beoabachtet.

Beides zusammen wird dazu führen, dass in wengier als 100 Millionen Jahren die Galaxie keine neuen Sterne mehr bilden kann, also tot ist.

Üblicherweise führt man solche Gasströmungen auf die Aktivität supermassiver Schwarzer Löcher in den Zentren zurück. Hier gibt es aber Indizien, dass die Gasströmung die Folge einer Galaxienverschmelzung ist.

Das Bild zeigt eine künstlerische Darstellung (ESO, Kornmesser).

Die echten wissenschaftlichen Bilder sehen anders aus (HST; ALMA, Buglisis, Daddi):

Das erste Bild zeitgt eine Aufnahme im UV-Bereich durch das Hubble Space Teleskop, die anderen Aufnahmen sind Mikrowellenbilder bei verschiedenen Strahlungen von Kohlenstoff und CO.

Die Arbeit erscheint heute in Nature Astronomy.


 




 

Mars und Uranus im roten Zauberwald

 In letzter Zeit kann man die Stunden mit halbwegs wolkenfreiem Himmel an einer Hand zählen...

Am Sonntagabend sollte ein größeres wolkenfreies Gebiet über Kassel hinwegzuiehen.

Also fuhr ich zum Essigberg hoch.

Dort angekommen war aber immer noch alles bewölkt, außerdem machte das THW wohl eine Nachtübung und hatte den ganzen Hang ausgeleuchtet...Deshalb  ging ich den Waldweg Richtung Sendeturm entlang.

Nebelschwaden wurden rot angestrahlt, aber Mars tauchte über dem Turm auf (Handyaufnahme um 19.20 Uhr).


 Immer mehr zog sich die Bewölkung zurück:

Dann war der Blick zwischen den schneebedeckten, rot angeleuchteten Bäumen (vom Sendeturm) zu Mars, Uranus, Hyaden und Plejaden frei. Aufnahme um 19.40 Uhr


Mars hat sich deutlich Uranus angenähert. Am 20.1. wird er direkt bei ihm stehen.

Das rote Licht des Sendeturm und die Beleuchtung durch das THW waren doch störend. Deshalb fuhr ich zum Herbsthäuschen (Parkpaltz Stellwerk). Dort angekommen waren die Wolken weg, aber es war immer noch dunstig.

Auf der Aufnahme um 20.21 Tele um 20.24 Uhr)  Uhr sieht man auch Mira, unscheinbar geworden. Dieser Veränderliche war noch im Spätherbst gut mit freiem Auge zu sehen, jetzt braucht man ein Fernglas.



Zum Abschluss noch ein Blick Richtung Stadt auf den aufgehenden Orion (20.26 Uhr)