Sonnenuntergang in Kassel (Lara Bendig)

Montag, 8. Februar 2021

Dopplereffekt in der Astronomie XII: Richtungsweisend

 Alles ist relativ!

Eine oft missverstandene Aussage der Relativitätstheorie von Einstein besagt, dass es kein absolutes Bezugssystem gibt.

Im Wesentlichen hat Einstein damit die Existenz eines Äthers ausgeschlossen, der damals als Trägermedium für Licht gehandelt wurde.

Alle zueinander mit konstanter Geschwindigkeit bewegte Bezugssysteme sind gleichberechtigt zur Beschreibung der Natur.

Erst bei Beschleunigungen treten zusätzliche Erscheinungen auf, die man letztlich dann als Gravitation interpretieren muss.

Aber wir geben z.B. das Alter des Universums an, nicht bezogen auf ein bestimtmes Bezugssystem, eher als absolutes Alter.

Könnten mit halber Lichtgeschwindigkeit herumfliegende Aliens diese Zahl bestätigen?

Ja, man müsste sich auf ein gemeinsames Bezugssystem einigen. Das gibt es, es ist nämlich das System, in dem die Strahlung vom Urknall eine Temperatur von 2,726 K hat.

Man müsste noch nicht einmal die Temperatur messen, sodnern nur utnersuchen, ob sie in alle Richtungen gleich groß ist.

Kann man nun relativ zu diesem absoluten Bezugssystem die Bewegung der Erde angeben?

Eine Bewgeung, die alles beinhaltet, was die Erde macht: Umlauf um die Sonne, Bewegung mit der Sonne gemeinsam, Eigenbewegung der Galaxis...

Letztlich hilft uns da der Dopplereffekt:

Registrieren wir die Photonen aus der Richtung auf die sich die Erde absolut zu bewegt, so messen wir etwas kleinere Wellenlängen. Das interpretiert man hier als eine etwas höhere Temperatur der Hintergrundstrahlung vom Urknall.

Senkrecht zur Bewegung messen wir die erwartete Temperatur.

Blicken wir zurück, so sehen wir alle Wellenlängen etwas verlängert und messen eine niedrigere Temperatur.

Diese, durch die Bewegung der Erde verursachte Temperaturänderung der Hintergrundstrahlung muss man von den Messwerten abziehen um die berühmte Verteilung des Urknallgases (die sich durch viel geringere Temperaturschwankungen bemerkbar macht) überhaupt zu erkennen.

Die Änderung durch die Erdbewegung liegt bei etwa 3 mK, die Änderung durch die Dichtevariation beim Urknall ist etwa 1000-mal schwächer!

Das Bild zeigt sozusagen den Dopplereffekt an der Hintergrundstrahlung, verursacht durch die absolute Bewegung der Erde. Wir sehen die Projektion der gesamten Himmelskugel.

Achtung: In der Kosmologie ist es üblich, höhere Temperaturen in Rot darzustellen, obwohl sie in diesem Fall durchn eine Blauvershciebung zustande kommt!!

Die Erde bewegt sich mit   370m km/sec relativ zur Hintergrundstrahlung.

Die lokale Gruppe, zu der auch die Galaxis gehört, bewegt sich mit 670 km/sec auf den Virgocluster zu.

Bild: Astronomisches Institut Uni Bonn


 


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