Astronomie und Astrophysik sind älteste und modernste Wissenschaft in einem - sie vereinigen Beobachtungstradition und zugleich modernste Technik und Beobachtungsmethoden. Dieses Einführungslehrbuch erscheint bereits in der dritten Auflage und das sich Astrophysik sehr rasch weiterentwickelt wurden alle Kapiteln erweitert und ergänzt. Ein weiteres Kapitel, Astrobiologie, ein sehr aktuelles Forschungsgebiet, wurde hinzugefügt.
Das Buch ist für Physik- und Astronomiestudierende (Lehramt, Diplom) gedacht, aber auch für ernsthaft an Naturwissenschaften interessierte Personen mit entsprechendem mathematisch/physikalischem Basiswissen. Das Grundwissen über theoretische und praktische Methoden, Fakten über die faszinierenden Objekte wie supermassive Schwarze Löcher in Galaxienkernen, Simulation von Sternen am Computer, aber auch klassische Astronomie wird kompakt vermittelt, und die Aufgaben mit Lösungen am Ende der Kapitel dienen als Selbstkontrolle bzw. Erweiterung.
1. Einleitung -Übersicht / 2. Sphärische Astronomie / 3. Geschichte der Astronomie / 4. Himmelsmechanik / 5. Astronomische Instrumente / 6. Physik der Körper des Sonnensystems / 7. Die Sonne / 8. Zustandsgrößen der Sterne / 9. Sternatmosphären / 10. Sternaufbau / 11. Sternentwicklung / 12. Interstellare Materie / 13. Galaxis / 14. Extragalaktische Systeme / 15. Kosmologie / 16. Astrobiologie / 17. Mathematische Methoden
Arnold Hanslmeier ist Professor für Astronomie an der Universität Graz, wo er neben seinen Forschungsarbeiten zur Himmelsmechanik und Sonnenphysik seit vielen Jahren die Grundvorlesung für Astronomie hält. Forschungsaufenthalte an internationalen Instituten in Europa und USA dokumentieren sich in den mehr als hundert Fachpublikationen und seinen Büchern, darunter die populärwissenschaftlichen Titel "Astronomie" und "Gefahr von der Sonne".
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1 Einleitung 1
2 Sphärische Astronomie 5
2.1 Koordinatensysteme 6
2.2 Die Zeit 12
2.3 Sternpositionen 18
2.4 Orts- und Zeitbestimmung 29
2.5 Aufgaben 32
3 Geschichte der Astronomie 35
3.1 Astronomie der Vor-und Frühgeschichte 35
3.2 Astronomie der Griechen 41
3.3 Astronomie im Mittelalter und in früher Neuzeit 44
3.4 Moderne Astrophysik und Kosmologie 53
4 Himmelsmechanik 59
4.1 Mond-und Planetenbahnen 59
4.2 Zweikörperproblem 70
4.3 N-Körperproblem 76
4.4 Vielteilchensystme 84
4.5 Raumflug 87
4.6 Resonanzen im Planetensystem 93
4.7 Finsternisse 95
4.8 Aufgaben 100
5 Astronomische Instrumente 103
5.1 Teleskope 103
5.2 Moderne optische Teleskope 114
5.3 Detektoren 118
5.4 Nicht-optische Teleskope 121
5.5 Spektroskopie 127
5.6 Strahlung und Spektrum 130
5.7 Aufgaben 140
6 Physik der Körper des Sonnensystems 143
6.1 Übersicht 144
6.2 Eigenschaften der Planeten 146
6.3 Die Erde 153
6.4 Der Mond 163
6.5 Merkur 168
6.6 Venus 170
6.7 Mars 177
6.8 Jupiter 184
6.9 Saturn 195
6.10 Uranus und Neptun 199
6.11 Zwergplaneten 203
6.12 Asteroiden 205
6.13 Kometen 210
6.14 Meteoroiden 217
6.15 Entstehung des Sonnensystems 221
6.16 Aufgaben 224
7 Die Sonne 227
7.1 Grunddaten und Koordinaten 228
7.2 Der Aufbau der Sonne, die ruhige Sonne 233
7.3 Die aktive Sonne 241
7.4 Solarterrestrische Beziehungen 256
7.5 Helioseismologie 262
7.6 Magnetohydrodynamik der Sonne 268
7.7 Aufgaben 276
8 Zustandsgrößen der Sterne 279
8.1 Entfernung, Helligkeiten 279
8.2 Sternradien 283
8.3 Masse 288
8.4 Sterntemperaturen 291
8.5 Klassifikation der Sterne, HRD 293
8.6 Rotation und Magnetfelder 300
8.7 Besondere Sterne 303
8.8 Aufgaben 306
9 Sternatmosphären 309
9.1 Quantenmechanische Beschreibung 310
9.2 Anregung und Ionisation 317
9.3 Strahlungstransport 321
9.4 Absorptionskoeffizienten 327
9.5 Linienprofile 331
9.6 Analyse von Sternspektren 335
9.7 Sternatmosphärenmodelle 337
9.8 Asteroseismologie 341
9.9 Aufgaben 344
10 Sternaufbau 347
10.1 Physikalische Grundgesetze des Sternaufbaus 347
10.1.1 Hydrostatisches Gleichgewicht 347
10.2 Energietransport 356
10.3 Energiequellen 363
10.4 Spezielle Sternmodelle 371
10.5 Aufgaben 375
11 Sternentwicklung 377
11.1 Sternentstehung und -entwicklung 378
11.2 Vergleich der Sternentwicklung 384
11.3 Weiße Zwerge 385
11.4 Neutronensterne 389
11.5 Supernovae 395
11.6 Schwarze Löcher 401
11.7 Gamma Ray Bursts 406
11.8 Veränderliche Sterne 408
11.9 Masseverlust von Sternen 419
11.10 Aufgaben 421
12 Interstellare Materie 423
12.1 Entdeckung, allgemeine Eigenschaften 423
12.2 Interstellarer Staub 424
12.3 Interstellares Gas 427
12.4 Emissionsnebel, H-II-Regionen 430
12.5 Kosmische Strahlung 434
12.6 Aufgaben 436
13 Die Galaxis 437
13.1 Entfernungsbestimmungsmethoden 438
13.2 Der Aufbau unserer Milchstraße 442
13.4 Rotation der Galaxis 453
13.5 Dunkle Materie in der Milchstraße 460
13.6 Galaktisches Zentrum 461
13.7 Entwicklung der Galaxis 465
13.8 Aufgaben 466
14 Extragalaktische Systeme 467
14.1 Klassifikation 467
14.2 Supermassive Schwarze Löcher 479
14.3 Aktive Galaxien 481
14.4 Galaxienhaufen 492
14.5 Aufgaben 497
15 Kosmologie 499
15.1 Expansion des Universums 500
15.2 Newton'sche Kosmologie 504
15.3 Relativitätstheorie 506
15.4 Dunkle Energie, beschleunigte Expansion 521
15.5 Das frühe Universum 522
15.6 Symmtriebrechung im frühen Universum 531
15.7 Paralleluniversum 538
15.8 Zeitskala 542
15.9 Aufgaben 542
16 Astrobiologie 545
16.1 Habitable Zonen r 545
16.2 Entdeckung extrasolarer Planetensysteme 548
16.3 Host Stars 552
17 Mathematische Methoden 559
17.1 Statistik 559
17.2 Kurvenfits und Korrelationsrechnung 564
17.3 DifFerenzialgleichungen 568
17.4 Numerische Mathematik 571
17.5 Fouriermethoden 580
17.6 Vektorrechnung 585
17.7 Splines 589
17.8 Aufgaben 591
18 Anhang 595
18.1 Testfragen 595
18.2 Tabellen 597
Literatur 601
Allgemein 601
Literatur zu speziellen Themen 601
Zeitschriften 602
Wichtige Internetadressen 603
Software (professionelle) 603
Homepage des Verfassers 603
Sachverzeichnis 605