Die Allgemeine Relativitätstheorie

Präsentation zum Thema: "Die Allgemeine Relativitätstheorie"—  Präsentation transkript:

1 Die Allgemeine Relativitätstheorie
Ein kurzer Einstieg In Anlehnung an:

2 spezielle Relativitätstheorie
allgemeine Relativitätstheorie (Miteinbeziehung der Gravitation)

3 Die Kabine ist entsprechend beschleunigt
Die Kabine ist entsprechend beschleunigt. Auch hier können wir die Vorgänge in der Kabine auf eine Schwerkraft zurückführen. Die Kabine ruht auf der Erde. Die Vorgänge in der Kabine führen wir auf die Schwerkraft zurück

4 Äquivalenzprinzip träge Masse (durch Beschleunigung) =
schwere Masse (durch Gravitation)

5 Experimentelle Tests/Nachweise
Periheldrehung der Merkurbahn Gravitationsrotverschiebung Zeitdehnung Lichtablenkung im Gravitationsfeld Raumdehnung

6 Krümmung der 4-dim. Raumzeit

7 Krümmung der 4-dim. Raumzeit
Gravitation wird verstanden als Raumzeit-Krümmung

8 Periheldrehung des Merkur

9 Gravitations-Rotverschiebung
1960: Physiker Pound und Rebka Jefferson-Turm an der Harvard-Universität (22,6 m hoch) Test der Einstein‘schen Vorhersage: Rotverschiebung im Gravitationsfeld

10 Zeitdehnung In der folgenden Tabelle ist angegeben, um wie viel eine Uhr auf der Oberfläche des angegebenen Himmelskörpers nachgeht, wenn weitab von allen Himmelskörpern (Massen) 1000 Jahre vergangen sind. Masse Radius Uhr geht nach Erde 6*1024 kg km 22 sec Sonne 2*1030 kg km 19 Stunden Weißer Zwerg 2*1030 kg etwa 9500 km 54 Tage Neutronenstern 2*1030 kg etwa 10 km 192 Jahre

11 Sonnenfinsternis Fotografie der verfinsterten Sonne am 29. Mai 1919 mit den umgebenden Sternen. Lichtstrahlen dahinter liegender Sterne werden von der Sonne abgelenkt.

12 Lichtablenkung im Gravitationsfeld
Lichtstrahlen werden durch schwere Massen (meist Galaxienhaufen) abgelenkt,... ...wodurch die Quelle unter einem "falschen" Winkel gesehen wird. Dieser Effekt wird tatsächlich in Form von Gravitations-linsen beobachtet.

13 Lichtablenkung im Gravitationsfeld

14 Gravitationslinsen Die Ablenkung von Licht-strahlen erinnert an die Wirkung einer optischen Linse. Gravitationslinsen = massereiche Objekte, die das Licht hinter ihnen liegender Quellen bündeln Abell 2218

15 Schwarze Löcher Der Radius eines Objektes unterschreitet den sog. Schwarzschild-Radius. Das Licht wird so stark abgelenkt, dass es den „Trichter“ der Raum-Zeit nicht mehr verlassen kann.

16 Raumdehnung 1964: Shapiro-Test von Wissenschaftler Shapiro
Ziel: die Raumdehnung ausmessen Ein Radarsignal wird von der Erde ausgesendet und am Nachbarplaneten Venus reflektiert. Steht nun die Sonne fast zwischen Erde und Venus, muss das Radarsignal am Sonnenrand vorbei. Dort ist der Raum am meisten gedehnt. So ist die Venus, am Sonnenrand vorbei gemessen, etwa 36 km weiter entfernt.

17 Praktische Auswirkungen
Navigationssystem GPS: Die Grundidee der GPS-Positionsbestimmung beruht auf der Messung der Entfernung des eigenen Standorts zu drei Satelliten. Zeitdilatation Ohne spezielle Relativitätstheorie werden die Satellitenfrequenzen um ×10-8 Prozent unterschätzt. Zeitdehnung Ohne allgemeine Relativitätstheorie werden die Satellitenfrequenzen um 5.28 ×10-8 Prozent überschätzt. Ohne Berücksichtigung beider Effekte, wären das bereits fast 500 Meter in einer Stunde!

18 Fragen Was besagt das Äquivalenzprinzip aus?
Welche Nachweise der ART gibt es?