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Rolf Schlichenmaier, Die astronomische Einheit Geometrie, Sonnenflecken, Fraunhoferlinien und Doppler-Effekt. Rolf Schlichenmaier.

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Präsentation zum Thema: "Rolf Schlichenmaier, Die astronomische Einheit Geometrie, Sonnenflecken, Fraunhoferlinien und Doppler-Effekt. Rolf Schlichenmaier."—  Präsentation transkript:

1 Rolf Schlichenmaier, Die astronomische Einheit Geometrie, Sonnenflecken, Fraunhoferlinien und Doppler-Effekt. Rolf Schlichenmaier Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik

2 Rolf Schlichenmaier, Übersicht der Längenskalen 10^-15 m: Atomkern 10^-10 m: Atom ^8m: Astronomische Einheit ^15m: Ein Lichtjahr ^16m: Eine Parsec 10^-6 m: sichtbares Licht

3 Rolf Schlichenmaier, Planetenentfernungen: Herleitung von Kepler-Gesetz [Gravitationsgesetz + Zentrifugalkraft + Hebelgesetz]  3. Keplersches Gesetz

4 Rolf Schlichenmaier, 3. Keplersches Gesetz Eine Entfernung muss bekannt sein!  alle anderen Enfernungen  Sonnenmasse

5 Rolf Schlichenmaier, Lochkamera: Strahlensatz Blende der Lochkamera Messung mit Lochkamera Lochkamera: Posterrolle mit Lochblende (~1-2mm), f ~ 90cm

6 Rolf Schlichenmaier, Die Entfernung der Sonne von der Erde Messung mit Lochkamera Vermessung der Sonnenrotation

7 Rolf Schlichenmaier, Bestimmung der Sonnendurchmessers aus der Rotation der Sonne: v und P. (1)Oberflächengeschwindigkeit v aus Dopplerverschiebung: (1a) Spektren vom Schauinsland (solare und terrestrische Linien). (1b) Dopplergramm von (2)Rotationsperiode P aus Wanderung der Sonnenflecken.

8 Rolf Schlichenmaier, Die Sonne strahlt wie ein schwarzer Strahler mit ca K. Das Strahlungsspektrum der Sonne 400 nm 700 nm

9 Rolf Schlichenmaier, Das Sonnenspektrum: Fraunhofer-Linien

10 Rolf Schlichenmaier, Mehr als 99% des Lichtes von der Sonne stammt aus der Photosphäre Photosphäre = Sonnenoberfläche Die Photosphäre

11 Rolf Schlichenmaier, (Fraunhofersche-) Absorptionslinien

12 Rolf Schlichenmaier, Vermessung der Sonnenatmosphäre: Spektroskopie

13 Rolf Schlichenmaier, Sonnenobservatorium am Schauinsland

14 Rolf Schlichenmaier, (1) Oberflächengeschwindigkeit v Äquatorialer Schnitt durch Sonne: 0 Messung der Oberflächengeschwindigkeit durch Dopplerverschiebung einer photosphärischen Absorptionslinie. Doppler-Effekt:

15 Rolf Schlichenmaier, (1a) Spektren vom Schauinsland Bestimme Scheibenposition der Messung: Fe I - Linienpaar bei nm: Zwei solare (breite Linien) sind verschoben relativ zu zwei terrestrischen (dünnen) Linien: Aus dem Abstand der beiden terrestrischen Linien (0.77 nm) wird die Dispersion des Spektrums bestimmt. Dies ermöglicht die Messung der Dopplerverschiebung der solaren Linien zwischen Ost und West.

16 Rolf Schlichenmaier, (1a) Auswertung

17 Rolf Schlichenmaier, SDO: Solar Dynamics Observatory AIA: Bilder bei 10 verschiedene Wellenlängen (94 – 4500 A). Temperatur: 6000 K bis >1 MK. Photosphäre, Chromosphäre, Korona. HMI: Photosphärische Oszillationen und Magnetfelder. (1b) Alternative Bestimmung von v: Dopplergramme von HMI

18 Rolf Schlichenmaier, Helioseismic Magnetic Imager Fe I nm, g=3 5 Wellenlängen 4 Stokes-Parameter 4k x 4k = 16 MPx Zeitsequenz = 45 s 2 TByte pro Tag

19 Rolf Schlichenmaier, Search for nice datasets on NASA webpage: ‘Data’; ‘AIA/HMI Browse data’; dates: start and end ; Telescopes: HMI Intensitygram; Format: Movie (-> mp4); resolution 512x512; Display on image per nth: 10; ‘submit’ (Es werden nur maximal 500 Bilder geladen) Format: ‘Frames’ -> jpg und jedes Bild hat Datum und Uhrzeit im Dateinamen. Download Dopplergram/Intensitätskarte von SDO/HMI – JSOC Webseite Google for HMI; JSOC; export data; ….  Type-in RecordSet: hmi.V_720s[ _00:00:00_TAI _00:01:00_TAI] or hmi.V_720s[ _00:00:00_TAI] “hmi.V_720”: HMI - dopplermap (velocity) – 720 sec mean “hmi.Ic_45s”: HMI – intensity map – 45 sec mean Record Count  1 Method: url Protocol: FITS Compression: **NONE** Click on: ‘Check Params for Export’; wait; click on ‘Submit Export Request’; wait; ‘click on ‘Submit Status ‘Request’ ; wait; Click on link to ‘Data Location’ and download FITS file. (Alternativ können Sie auf meiner Webseite ein Dopplergramm und Bilder runterladen: Einschub

20 Rolf Schlichenmaier, SAOImage DS9: (‚open source‘)http://ds9.si.edu/site/Download.html Einschub Programm um FITS-Dateien anzuzeigen und zu analysieren : DS9

21 Rolf Schlichenmaier, Oberflächengeschwindigkeit v Äquatorialer Schnitt durch Sonne: 0 Messung der Oberflächengeschwindigkeit durch Dopplerverschiebung einer photosphärischen Absorptionslinie: Doppler-Effekt: Einschub

22 Rolf Schlichenmaier, Einschub

23 Rolf Schlichenmaier, Zeichne (plotte) die Funktion v(r) mit DS9 und bestimme Steigung m (1)Öffne FITS Datei mit DS9. (2)Pull down ‘File’ ; ‘Display FITS header…’ Im ‘FITS header’ suche die Werte für: (1)‘BUNIT’  m/s (2)‘CRPIX1’  Sonnenmitte in horizontaler Achse. ‘CRPIX2‘  Sonnenmitte in vertikaler Achse. (3)‘CDELT1’  Pixelskala in horizontaler Richtung ‘CDELT2’  Pixelskala in vertikaler Richtung (4)‘CUNIT1’  Einheit der Pixelskala (arcsec = Bogensekunde) ‘CUNIT2’  Einheit der Pixelskala (arcsec = Bogensekunde) (5)‘RSUN_OBS’  Sonnenradius in Bogensekunden (oder selber messen) (3)Plotte v(r) entlang Äquator: (1)Klicke ‘Zoom’ so dass Sonnenscheibe im Bildfeld (2)Pull down ‘EDIT’, klicke auf ‘Region’ (-> mouse mode) (3)Klicke auf Bild und ‘pull down‘ ‘Region’; Gehe auf ‘Shape’; Gehe auf ‘Projection’ (4)Klicke und ziehe beliebige Gerade im Bild. (  Es erscheinen: Gerade auf Bild und neues Fenster mit Plot) (5)Selektiere Gerade.  Drei Quadrate erscheinen auf Geraden Einschub

24 Rolf Schlichenmaier, 2000 pixel * 0.5 arcsec = 1000 arcsec 2000 counts * m/s = 2000 m/s  m = 2 m/s pro Bogensekunde  v (= 2 * 960) = 1920 m/s Einschub

25 Rolf Schlichenmaier, (1b) Rotationsgeschwindigkeit v

26 Rolf Schlichenmaier, (1b) Breitenabhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit v Geschwindigkeit in m/s Kalibration: Mitte-Rand-Variation der konvektiven Blauverschiebung. Instrumentelle Defekte. Neigung der Sonnenrotationsachse. Bei starrer Rotation: v ~ cos (θ)

27 Rolf Schlichenmaier, (2) Rotationsperiode P Projektion der Sonne: Schnitt senkrecht zur Rotationsachse:

28 Rolf Schlichenmaier, (2) Rotations- periode P

29 Rolf Schlichenmaier, Wanderung eines Sonnenfleckes – Ein Bild pro Tag.

30 Rolf Schlichenmaier, Wanderung eines Sonnenfleckes – Ein Bild pro Tag. Zeitunterschied zwischen erstem und letzem Fleck: 11 Tage.

31 Rolf Schlichenmaier, Die Entfernung der Sonne von der Erde Messung mit Lochkamera Vermessung der Sonnenrotation

32 Rolf Schlichenmaier, Zahlenwerte ohne Fehlerrechung ;Dsonne = v * P / pi > v = ; m/s > P = 25.7 ; d > Dsonne = (v * 1.e-6) * (P * 24. *60.*60.) / !pi ; Mm > print,'Dsonne = ', Dsonne, ‘ Mm’ Dsonne = Mm ; Berechnung der astronomischen Einheit: ; AU = Dsonne * (f/d)) > f = 1.00 ; m > d = ; m > AU = Dsonne * (f/d) /1.e3 ; Millionen Km (Gm) > print,'AU = ', AU,’ Millionen Km AU = Millionen Km


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