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Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14 GZG FN W.Seyboldt 1 Astronomie NWT9 Teil 3 GZG FN Sj. 09/10 Modelle.

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Präsentation zum Thema: "Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14 GZG FN W.Seyboldt 1 Astronomie NWT9 Teil 3 GZG FN Sj. 09/10 Modelle."—  Präsentation transkript:

1 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14 GZG FN W.Seyboldt 1 Astronomie NWT9 Teil 3 GZG FN Sj. 09/10 Modelle

2 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 2 Entfernungen Astronomische Einheit 1 AE = 1 AU = 150*10 6 km = 150 Gm= 1, · m = 1,581 · 10 −5 Lj = 8 Lmin und 19 Ls Lichtjahr = Lj = 9,5*10 12 km = 9, · m = 0,3066 pc = AE = Parsec = pc = 3,262 Lj = 30*10 12 km = 3, · m = 2, · 10 5 AE Zur Winkelauflösung moderner Teleskope siehe Astro_Einfuehrung.ppt (HP GZG), ab Folie 14Astro_Einfuehrung.pptHP GZG Zentrum der Milchstraße = Lj Größe Planetensystem: – Bis zum Neptun: 250 Lmin / Bis zum Kuipergürtel = Lh – Bis zur Oortschen Wolke = 1,5 Lj (Grenze des Sonnensystems) – Nächster Stern = 4 Lj Größe der Milchstraße = Lj Entfernung Andromedanebel = 2,5 Mio. Lj (Magellansche Wolken 165 TLj) Virgosuperhaufen (sein Zentrum, der Virgohaufen ist 54 Mio Lj entfernt) Größe All > 46 Mrd. Lj (Alter = 13,8 Mrd. Jahre = Radius ohne Relativitätstheorie, siehe / oder)sieheoder

3 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 3 Sonnensystem Das Sonnensystem ist vor 4,6 Mrd. Jahren entstanden (das Weltall ist 13,8 Mrd. Jahre alt) Sonne enthält 99,9% der Gesamtmasse Innere Planeten (Merkur, Venus, Erde, Mars) bestehen aus Gesteinen wie die Erde Asteroidengürtel (Ceres, Pallas, …) kleine Gesteinsbrocken von 1 bis 100 km Durchmesser Äußere Planeten (Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun) Gasplaneten, alle rund 10 mal so groß wie die Erde. Sie haben sehr viele Monde. Kuipergürtel (Pluto, Eris, Sedna, …) Heliopause: Grenzschicht zwischen Sonnenwind und interstellarem Medium Oortsche Wolke

4 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 4 Sonne Entfernung von der Erde149,6 e6 km Alter4,6 e9 Jahre Durchmesser Sonne1,4 e6 km100 Erden Masse2 e30 kg Erden Dichte1,4 g/cm^3 Temp Kern15,7 e6 K Temp außen5770 K Massenverlust durch Sonnenwind t/s Massenverlust durch Kernfusion t/s Entfernung vom Zentrum der Milchstraße Lj Umlaufsdauer um das Zentrum der Milchstraße211 Mio Jahre Umlaufgeschwindigkeit250 km/s

5 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 5 Erde Große Halbachse der Erdbahn = 149,6 Millionen km = 1AE / siehe InternetInternet Perihel = 0,983 AE = 147 Mio. km (Januar) Aphel = 1,017 AE = 152,1 Mio. km (Juli) D.h. der Abstand von der Sonne schwankt nur um ±1,7%. Die (numerische) Exzentrizität ist 0,0167 Die Erde bewegt sich mit 30 km/s (29,78 km/s) um die Sonne und mit 300 km/s um das Zentrum der Milchstraße Die Erde ist fast eine Kugel. Der Poldurchmesser ist km, der Äquatordurchmesser ist km, d.h. am Äquator ist die Erde 21 km ausgebeult (der Grund hierfür ist die Drehung der Erde)

6 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 6 M1) Planetenmodell (1:10 9 ) Machen wir die Sonne zu einem Ball von rund 1,4 m Durchmessern, so wird die Erde eine Erbse von 1,2 cm, die in einer Entfernung von 150 m um die Sonne kreist. Der Abbildungsmaßstab ist dabei 1 : 1 Milliarde, d.h. 1 mm im Modell entspricht einer Größe von 1000 km in Wirklichkeit (1 m = 10^6km) Jupiter ist dann eine Orange in 800 m Entfernung von der Sonne Die Planeten befinden sich innerhalb eines Radius von 10 bis 20 km, Pluto ist 6 km von der Sonne entfernt, also in Eriskirch Der nächste Stern ist km von dem Sonnenball der Größe 1,4 m entfernt. Der Einflussbereich der Sonne geht etwa km weit (1Lj). Das Licht würde in einem Jahr km zurück legen. Regulus im Löwe wäre im Modell doppelt so weit von uns entfernt wie der Mond in Wirklichkeit (77,5 Lj entfernt, im Modell km), die Milchstraße hätte eine Ausdehnung bis über die Jupiterbahn hinaus (Durchmesser Lj, Modell 1 Milliarde km, Entfernung Sonne - Jupiter: 780 Mio) Der Andromedanebel wäre im Modell vier mal so weit entfernt wie Pluto in der Wirklichkeit. Siehe auch oder

7 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 7 M1: Planetenmodell (1:10 9 ) Aufgabe Im folgenden wollen wir uns überlegen, wie sich das Modell erarbeiten kann. Bearbeite dazu AB_Modelle.doc, (HP GZG) Kap. 1AB_Modelle.docHP GZG Schreibe die Tabelle von 1 a) ins Heft und ergänze die fehlenden Zahlen mit Hilfe des Internets. (Wer möchte kann auch das Word-File bearbeiten und bei sich auf dem Stick abspeichern.) Bearbeite die weiteren Punkte des Arbeitsblattes 4.

8 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 8 M1: Planetenmodell (1:10 9 ) Lös. Aufgabe NameDurchmesser Entfernung zum Zentralgestirn Modell km = 1 m Sonne km---- 1,4 m Merkur4.878 km km3,2 Lmin0,5 cm58 m Venus km km6,0 Lmin1,2 cm108 m Erde km km8,3 Lmin1,2 cm150 m Mars6.794 km km12,7 Lmin0,7 cm228 m Jupiter km km43,2 Lmin14 cm778 m Saturn km km79,3 Lmin12 cm1,4 km Uranus km km159,4 Lmin5,1 cm2,8 km Neptun km km249,8 Lmin4,8 cm4,5 km Pluto (Kuipergürtel)2.390 km km331,4 Lmin2,4 mm5,9 km Eris2.400 km km563,9 Lmin2,4 mm10,2 km Sedna1.700 km km722,2 Lmin1,7 mm13 km Mond (der Erde)3.476 km km 0,3 cm38,4 cm Ganymed (Mond des Jupiter)5.280 km km 0,5 cm1 m Titan (Mond des Saturn)5.190 km km 0,5 cm1,2 m

9 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 9 M1: Sterne im Planetenmodell (1:10 9 ) NameDurchmesser Entfernung zur Erde Modell km = 1 m Sonne km----1,4 m Proxima Centauri (nächster Stern) km4,3 Lj km km Sirius (hellster Stern im großen Hund CMa) km8,6 Lj km2,4 m km Sirius B (Weißer Zwerg, Sonnenmasse) km8,6 Lj km1,2 cm km Atair (Adler, Aqu) km16,5 Lj km2,2 m km Wega (Stern im Schwan Cyg) km25,0 Lj km3,8 m km Beteigeuze (Stern im Orion Ori) km427 Lj km835 m km Pulsar im Krebsnebel (M1) 20 km6.300 Lj km1/50 mm km Krebsnebel (M1, im Stier Tau) 11 Lj6.300 Lj km105 km km Plejaden (Sternhaufen) 13 Lj420 Lj km km km Zentrum der Milchstr Lj km Milchstraße Lj km km km Andromedanebel M Lj Lj km km 1 Lj km km

10 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 10 M1: Die nächsten Sterne – Kugel mit r = 12 Lj

11 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 11 M1: Umgebung der Sonne

12 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 12 M2: Sternenmodelle (1:10 15 ) Maßstab des Planetenmodells 1:10 9 ist viel zu groß. Maßstab: 1:10 12 : d.h. das was im Sternenmodell 1000 km sind, ist jetzt 1 km, was 1 m ist, wäre 1mm, – Die Sonne wäre 1,4mm groß – Erdbahn ≡ 15 cm, Erde Staubkorn (Größe 12 μm) – Größe der Menschen 1/100 Atomdurchmesser – Zum nächsten Stern ≡ 40 km – Milchstraße: 1 Mio km (also 1 Lj ≡ 9,5 km), Die Sterne der Milchstraße wären dann 100 Milliarden Sandkörnern im Abstand von jeweils einigen km! (Sandmenge etwa 200 m 3 ) Weltall ist etwa 50 mal so groß, wie das Sonnensystem Besser: Maßstab: 1:10 15 : Was bisher 1000 km war, ist jetzt 1m, was 1 m war ist jetzt 1 mm – Milchstraße ≡ km. – Sonne: 0,0014 mm, Erdbahn ≡0,15 mm, – nächster Stern 40 m (1 Lj ≡ 9,5 m = Einflussbereich der Sonne) – Andromeda ist im Modell km entfernt.

13 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 13 M2: Sternenmodell (1:10 15 ) Name01EntfernungModellr Sonne 1,4 μm Nächster Stern: Alpha Centauri4,22 ly40 m Sirius im gr. Hund8,58 ly81 m Prokyon im kleinen Hund11,40 ly108 m Wega in der Leier25,30 ly239 m Arktur im Bootes37,00 ly350 m Caph in der Kassiopeie54,00 ly511 m Regulus im Löwe78,00 ly738 m Beteigeuze im Orion430,00 ly4,1 km1,32 mm Rigel im Orion770,00 ly7,3 km Deneb im Schwan3.200,00 ly30,3 km Plejaden, offener Sternhaufen400,00 ly3,8 km Emissionsnebel M ,00 ly12,8 km284 m Pferdekopfnebel1.500,00 ly14,2 km28 m Ringnebel M57 in der Leier2.300,00 ly21,8 km9 m Omeganebel M17 im Schwan5.500,00 ly52,0 km378 m Krebsnebel M1, Supernovarest6.300,00 ly59,6 km95 m Kugelsternhaufen, M ,00 ly342,5 km1,4 km Milchstraße 946, km

14 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 14 M2: Milchstraße, r = ly = 1000 km Quelle:

15 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 15 M2: Die Milchstraße

16 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 16 M2: Interessante Sterne Wer sich für Sterne, nahe, große, mit Planeten interessiert, findet diese im Internet unter => Nahe Sterne: – Alpha Centauri Alpha Centauri – Sirius Sirius – Procyon Procyon Riesensterne siehesiehe – VY Canis-Majoris siehe Youtube VY Canis-MajorisYoutube – Pollux Pollux – Arktur Arktur – Dubhe Dubhe – Beteigeuze Beteigeuze – Rigel Rigel Besondere Sterne – Altair Altair – Kastor Kastor – Mizar und Alkor Mizar und Alkor Mit Planeten – Fomalhaut Fomalhaut – Wega Wega

17 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 17 M2: Größe einiger Sterne und Galaxien Kurzfilm 10 hoch: HP-GZG / lokalHP-GZGlokal Größenvergleich der Sterne (und Planeten): HP-GZG / lokal HP-GZGlokal Wie groß ist das Weltall: HP-GZG / lokal HP-GZGlokal Die größte bekannte Galaxis IC1101 YouTube YouTube Das Hubble Ultra Deep Field HP-GZG / lokal / YouTube siehe auch de.wikipedia.org/wiki/Hubble_Ultra_Deep_FieldHP-GZGlokalYouTube de.wikipedia.org/wiki/Hubble_Ultra_Deep_Field

18 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 18 M2: Milchstraßen / Sternenmodell (1:10 15 ) NameEntfernungModelGröße Milchstraße km große Magellansche Wolke ly1.500 km Andromedanebel, M ly km1.300 km Galaxis M ly km Sombrerogalaxis M ly km8.936 km Virgohaufen, 2000 Galaxien ly km Galaxis M ly km 50 Milliarden Galaxien ly130 Millionen km

19 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 19 M2: Nahe Umgebung der Milchstraße

20 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 20 M2: Lokale Gruppe (unserer Milchstraße)

21 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 21 M2: Lokale Gruppe, r = ly

22 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 22 M3: Galaxienmodell (1:10 21 ) Maßstab nochmals 1 Million mal kleiner als das Sternenmodell Maßstab: 1:10 21 : 100 Mio km Wirklichkeit sind im Modell so groß wie ein Atom – d.h. die Erdbahn ist so groß wie drei Atome (3* m) Milchstraße ≡ 1 m Durchmesser Andromeda ist im Modell 25 m entfernt. Sonne ist im Modell etwas größer als ein Atomkern. 13,8 Milliarden Lj ≡ 130 km Kugelradius (besser 230 km). Bei der Millenium-Simulation der Entstehung des Weltalls ist jeder Punkt eine Galaxis. Dasselbe gilt für die folgenden Fotos.

23 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 23 M3: Lokaler Superhaufen

24 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 24 M3: r = 1 Milliarde Lichtjahre

25 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 25 M3: Struktur des Universums / Millenium-Simulation

26 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 26 M3: Millenium-Simulation Wikipedia Simulationhttp://de.wikipedia.org/wiki/Millennium- Simulation Pressemitteilung MPE (Max-Planck-Institut Extraterrestrik): garching.mpg.de/galform/presse/http://www.mpa- garching.mpg.de/galform/presse/ Video bei You-Tube // Andromea und Milchstraße //

27 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 27 Geschwindigkeiten Die Erde dreht sich in 23h 56 min um ihre Achse. Wie groß ist die Geschwindigkeit eines Punktes auf dem Äquator? Die Erde bewegt sich in 365,25 Tagen um die Sonne. Wie groß ist ihre Geschwindigkeit?

28 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 28 Lösungen A 1: A 2:

29 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 29 Pulsare Der Pulsar SR J (siehe) hat eine Rotationszeit von 2,65 ms. Welchen Radius kann dieser Pulsar höchstens aufweisen, wenn man bedenkt, dass die Rotationsgeschwindigkeit an der Oberfläche höchstens gleich der Lichtgeschwindigkeit sein kann?siehe Tipp: nimm an, dass der Pular einen Radius von x km hat, bestimme dann seine Geschwindigkeit und löse die Gleichung v = km/s

30 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 30 Lösung Sei der Radius x km, dann gilt Wenn dies die Lichtgeschwindigkeit ist, gilt Also kann der Stern höchstens einen Durchmesser von 250 km haben

31 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 31 Sternentwicklung 1 Ein Stern lebt 100 Millionen bis 30 Mrd. Jahre. Um so kleiner ein Stern ist, umso länger lebt er. Irgendwann ist der Wasserstoff in Helium verwandelt, das Helium in C und O usw, bis zu Fe. Dann implodiert der Kern des Sterns und wird sehr heiß. Die Hülle wird abgestoßen. Der Stern gibt nochmals sehr viel Energie ab – große Sterne werden eine Supernova. Das Ergebnis ist Weißer Zwerg Neutronenstern Schwarzes Loch

32 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 32 Weißer Zwerg Ein Stern so groß wie die Sonne wird zu weißen Zwergen (bis 1,4 Sm) Er sind dann erdgroß ( km statt km) Dichte: 1 t/cm 3 – Kirche wiegt so viel wie ein Auto Er besteht aus C und O Temperatur K Je massereicher ein w.Z ist, desto kleiner ist er!

33 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 33 Neutronenstern Neutronensterne entstehen, wenn die Sternmasse zwischen 1,4 (Chandrasekhargrenze) und 3 Sm ist. Oder wenn ein weißer Zwerg von einem Begleiter Masse abzieht. Elektronen werden in den Kern gepresst. Protonen und Elektronen werden Neutronen. Kernradius eines Atomes = 1/ Atomradius Neutronensterne km Nach der Geburt sind die NS 100 Mrd K heiß, kühlen schnell ab. Sie drehen sich sehr schnell Rotationszeit ms bis s. Magnetfeld läßt Strahlung nur in zwei Richtungen entweichen

34 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 34 Pulsar Pulsare sind Neutronensterne, bei denen die Achse des Magnetfeldes nicht die Rotationsachse ist. Er wirkt wie ein Leuchtturm: Eines der Bündel schwenkt regelmäßig über die Erde, jede s oder jede ms. Die Strahlen sind Radiostrahlen (Relativitätstheorie) Erste Pulsar 1967 entdeckt (Studentin Jocelyn Bell) 1974 bekam der Doktorvater von ihr den Nobelpreis. In unserer Miclhstraße sind 2000 Pulsare bekannt. Krebsnebel M1 (Tau), Supernova historische Aufzeichnungen, China, Japan, Italien, Konstantinopel, …


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