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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= 1,495 978 706 91 · 10 11 m = 1,581 · 10 −5 Lj = 8 Lmin und 19 Ls Lichtjahr = Lj = 9,5*10 12 km = 9,460 528 191 · 10 15 m = 0,3066 pc = 63240 AE = Parsec = pc = 3,262 Lj = 30*10 12 km = 3,085 677 581 28 · 10 16 m = 2,062.648.062.45 · 10 5 AE Zur Winkelauflösung moderner Teleskope siehe Astro_Einfuehrung.ppt (HP GZG), ab Folie 14Astro_Einfuehrung.pptHP GZG Zentrum der Milchstraße = 28 000 Lj Größe Planetensystem: – Bis zum Neptun: 250 Lmin / Bis zum Kuipergürtel = 20.. 30 Lh – Bis zur Oortschen Wolke = 1,5 Lj (Grenze des Sonnensystems) – Nächster Stern = 4 Lj Größe der Milchstraße = 110 000 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 kg333 000 Erden Dichte1,4 g/cm^3 Temp Kern15,7 e6 K Temp außen5770 K Massenverlust durch Sonnenwind1 10 6 t/s Massenverlust durch Kernfusion4 10 6 t/s Entfernung vom Zentrum der Milchstraße28 000 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 12 714 km, der Äquatordurchmesser ist 12 756 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 40 000 km von dem Sonnenball der Größe 1,4 m entfernt. Der Einflussbereich der Sonne geht etwa 10 000 km weit (1Lj). Das Licht würde in einem Jahr 9 500 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 775 000 km), die Milchstraße hätte eine Ausdehnung bis über die Jupiterbahn hinaus (Durchmesser 100 000 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 http://www.panoptikum.net/sonnensystem/ oder http://www.br-online.de/wissen-bildung/spacenight/sterngucker/planeten/sonnensystem.htmlhttp://www.panoptikum.net/sonnensystem/http://www.br-online.de/wissen-bildung/spacenight/sterngucker/planeten/sonnensystem.html

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 1.000.000 km = 1 m Sonne1.392.000 km---- 1,4 m Merkur4.878 km57.900.000 km3,2 Lmin0,5 cm58 m Venus12.104 km108.200.000 km6,0 Lmin1,2 cm108 m Erde12.765 km149.600.000 km8,3 Lmin1,2 cm150 m Mars6.794 km227.900.000 km12,7 Lmin0,7 cm228 m Jupiter142.796 km778.300.000 km43,2 Lmin14 cm778 m Saturn120.000 km1.427.000.000 km79,3 Lmin12 cm1,4 km Uranus51.800 km2.870.000.000 km159,4 Lmin5,1 cm2,8 km Neptun44.660 km4.496.000.000 km249,8 Lmin4,8 cm4,5 km Pluto (Kuipergürtel)2.390 km5.966.000.000 km331,4 Lmin2,4 mm5,9 km Eris2.400 km10.150.000.000 km563,9 Lmin2,4 mm10,2 km Sedna1.700 km13.000.000.000 km722,2 Lmin1,7 mm13 km Mond (der Erde)3.476 km384.400 km 0,3 cm38,4 cm Ganymed (Mond des Jupiter)5.280 km1.070.000 km 0,5 cm1 m Titan (Mond des Saturn)5.190 km1.222.000 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 1.000.000 km = 1 m Sonne 1 392 000 km----1,4 m Proxima Centauri (nächster Stern) 202 000 km4,3 Lj40 678 000 000 000 km 40 678 km Sirius (hellster Stern im großen Hund CMa) 2 366 400 km8,6 Lj81 356 000 000 000 km2,4 m 81 356 km Sirius B (Weißer Zwerg, Sonnenmasse) 12 000 km8,6 Lj81 356 000 000 000 km1,2 cm 81 356 km Atair (Adler, Aqu) 2 227 200 km16,5 Lj156 090 000 000 000 km2,2 m 156 090 km Wega (Stern im Schwan Cyg) 3 800 000 km25,0 Lj236 500 000 000 000 km3,8 m 236 500 km Beteigeuze (Stern im Orion Ori) 835 000 000 km427 Lj4 039 420 000 000 000 km835 m 4 039 420 km Pulsar im Krebsnebel (M1) 20 km6.300 Lj59 598 000 000 000 000 km1/50 mm 59 598 000 km Krebsnebel (M1, im Stier Tau) 11 Lj6.300 Lj59 598 000 000 000 000 km105 km 59 598 000 km Plejaden (Sternhaufen) 13 Lj420 Lj12 959 940 000 000 000 km 401 141 km 12 959 940 km Zentrum der Milchstr. 28 000 Lj 265 160 000 km Milchstraße 110 000 Lj---1 040 605 500 000 000 000 km1 000 000 000 km 1 040 605 500 km Andromedanebel M31150 000 Lj2.500.000 Lj23 650 000 000 000 000 000 km 23 650 000 000 km 1 Lj9 460 000 000 000 km 9 460 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 ≡ 1 000 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 25 000 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 M421.350,00 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, M236.200,00 ly342,5 km1,4 km Milchstraße 946, km

14 Astronomie, Kl. 9, Version Sj 13/14GZG FN W.Seyboldt 14 M2: Milchstraße, r = 50 000 ly = 1000 km Quelle: http://www.atlasoftheuniverse.com/galaxy.html

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 => http://jumk.de/astronomie/sterne-4/index.shtml=> 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 1.000 km große Magellansche Wolke 157.000 ly1.500 km Andromedanebel, M31 2.500.000 ly23.800 km1.300 km Galaxis M64 24.000.000 ly230.000 km Sombrerogalaxis M104 30.500.000 ly290.000 km8.936 km Virgohaufen, 2000 Galaxien 65.000.000 ly617.500 km Galaxis M58 68.000.000 ly646.000 km 50 Milliarden Galaxien 13.800.000.000 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 = 5 000 000 ly http://www.atlasoftheuniverse.com/localgr.html

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*10 -10 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 http://www.atlasoftheuniverse.com/superc.html

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 http://de.wikipedia.org/wiki/Millennium- Simulationhttp://de.wikipedia.org/wiki/Millennium- Simulation Pressemitteilung MPE (Max-Planck-Institut Extraterrestrik): http://www.mpa- garching.mpg.de/galform/presse/http://www.mpa- garching.mpg.de/galform/presse/ Video bei You-Tube http://www.youtube.com/watch?v=Y9yQOb94yl0 // http://www.youtube.com/watch?v=UC5pDPY5Nz4 http://www.youtube.com/watch?v=Y9yQOb94yl0 http://www.youtube.com/watch?v=UC5pDPY5Nz4 Andromea und Milchstraße http://www.youtube.com/watch?v=PrIk6dKcdoU // http://www.youtube.com/watch?v=fWbDRJ5bWmM http://www.youtube.com/watch?v=PrIk6dKcdoU http://www.youtube.com/watch?v=fWbDRJ5bWmM

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 J1745+10 (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 = 300 000 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 (10 000 km statt 1 000 000 km) Dichte: 1 t/cm 3 – Kirche wiegt so viel wie ein Auto Er besteht aus C und O Temperatur 10 000 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 = 1/10 000 Atomradius Neutronensterne 10-20 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 1054 13 historische Aufzeichnungen, China, Japan, Italien, Konstantinopel, …


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