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Dieses Lehrbuch vermittelt das theoretische und praktische Grundwissen der Astronomie und Astrophysik. Es bietet eine Übersicht von der klassischen Astronomie und Beobachtungsmethoden bis hin zur Sonnenphysik und Astrophysik der Sterne und Galaxien. Den Abschluss bilden Kapitel zur Kosmologie, Astrobiologie sowie mathematische und numerische Methoden. Zahlreiche farbige Abbildungen, Rechenbeispiele sowie Aufgaben mit Lösungen machen das Werk zu einem nützlichen Begleiter der Astronomie-Vorlesungen im Studium.

Das Buch eignet sich für Studierende der Physik und Astronomie auf Lehramt oder im Bachelor - aber auch an Naturwissenschaften interessierte Personen mit entsprechendem mathematisch-physikalischem Basiswissen finden hier einen ansprechenden Einstieg in das Thema.

Die vorliegende vierte Auflage wurde hinsichtlich der neuesten Entwicklungen in der Astronomie aktualisiert und überarbeitet. Das Kapitel über mathematische Methoden wurde neu gestaltet und als Software wird nun ausschließlich Python verwendet.

Aus dem Inhalt: Sphärische Astronomie - Geschichte der Astronomie - Himmelsmechanik - Astronomische Instrumente - Physik der Körper des Sonnensystems - Die Sonne - Zustandsgrößen der Sterne - Sternatmosphären - Sternaufbau - Sternentwicklung - Interstellare Materie - Die Galaxis - Extragalaktische Systeme - Kosmologie - Astrobiologie - Mathematische Methoden

 

 

Aus dem Inhalt:

1 Einleitung 1 // 2 Sphärische Astronomie 5 / 2.1 Koordinatensysteme 6 / 2.1.1 Grundprinzip zur Erstellung von Koordinatensystemen 6 / 2.1.2 Horizontsystem 6 / 2.1.3 Äquatorsystem 8 / 2.1.4 Ekliptiksystem 10 / 2.1.5 Galaktisches System 10 / 2.1.6 Transformationen der Systeme 11 / 2.2 Die Zeit 12 / 2.2.1 Definitionen, Sonnenzeit und Sternzeit 12 / 2.2.2 Kalender 15 / 2.2.3 Der Stern von Bethlehem 19 / 2.3 Sternpositionen 20 / 2.3.1 Sternbilder und Tierkreis 20 / 2.3.2 Refraktion 21 / 2.3.3 Aberration 23 / 2.3.4 Parallaxe 24 / 2.3.5 Präzession, Nutation 27 / 2.3.6 Sternkataloge 28 / 2.3.7 Lichtablenkung und Exoplaneten 31 / 2.4 Orts- und Zeitbestimmung 32 / 2.4.1 Geographische Breite C> 33 / 2.4.2 Zeitbestimmung 33 / 2.4.3 Moderne Navigationssysteme 35 / 2.5 Weiterführende Literatur 36 / Aufgaben 36 // 3 Geschichte der Astronomie 39 / 3.1 Astronomie der Vor- und Frühgeschichte 39 / 3.1.1 Steinzeit 40 / 3.1.2 Ägypten, Mesopotamien 41 / 3.1.3 China 43 / 3.1.4 Mittel- und Nordamerika 44 / 3.1.5 Altes Europa 44 / 3.2 Astronomie der Griechen 45 / 3.2.1 Philosophische Überlegungen 45 / 3.2.2 Erste Messungen 46 / 3.2.3 Navigation 48 / 3.3 Astronomie im Mittelalter und Neuzeit 49 / 3.3.1 Astronomie der Araber 50 / 3.3.2 Mittelalter 50 / 3.3.3 Geozentrisch ¿> heliozentrisch 51 / 3.3.4 Kepler, Galilei, Newton 53 / 3.3.5 Himmelsmechanik 57 / 3.4 Moderne Astrophysik und Kosmologie 58 / 3.4.1 Die Entdeckung weiterer Objekte im Sonnensystem 58 / 3.4.2 Astrophysik 59 / 3.4.3 Das Universum 61 / 3.4.4 Schlussbemerkung 62 / 3.4.5 Was ist Materie? 63 / 3.5 Weiterführende Literatur 64 // 4 Himmelsmechanik 65 / 4.1 Mond- und Planetenbahnen 66 / 4.1.1 Beschreibung von Planetenbahnen, Bahnelemente 66 / 4.1.2 Ephemeridenrechnung 68 / 4.1.3 Scheinbare Planetenbahnen am Himmel 70 / 4.1.4 Periheldrehung 72 / 4.1.5 Mondbahn 73 / 4.1.6 Exoplaneten-Tidal locking 74 / 4.1.7 Gezeiten 75 / 4.1.8 Vergleich von Gezeitenkraft des Mondes und Kapillarwirkung in Pflanzen 77 / 4.2 Zweikörperproblem 78 / 4.2.1 Definition des Zweikörperproblems 78 / 4.2.2 Drehimpuls, Flächensatz 80 / 4.2.3 Bahnform 80 / 4.2.4 Energiesatz 81 / 4.2.5 Drittes Keplergesetz 84 / 4.3 N- Körperproblem 84 / 4.3.1 Das allgemeine N-Körperproblem 84 / 4.3.2 Das allgemeine Dreikörperproblem 86 / 4.3.3 Eingeschränktes Dreikörperproblem 87 / 4.3.4 Das Runge-Kutta-Verfahrens zur numerischen Integration 90 / 4.3.5 Stabilität 91 / 4.4 Vielteilchensysteme 92 / 4.5 Raumflug 95 / 4.6 Resonanzen und Chaosim Planetensystem 104 / 4.7 Finsternisse 107 / 4.7.1 Mondfinsternisse 107 / 4.7.2 Sonnenfinsternisse 108 / 4.7.3 Planetentransits 112 / 4.8 Weiterführende Literatur 114 / Aufgaben 115 // 5 Astronomische Instrumente 117 / 5.1 Teleskope 117 / 5.1.1 Grundlegende Eigenschaften 118 / 5.1.2 Seeing und große Teleskope 122 / 5.1.3 Abbildungsfehler 123 / 5.1.4 Teleskoptypen 124 / 5.1.5 Teleskopmontierungen 126 / 5.1.6 Robotische Teleskope 128 / 5.2 Moderne optische Teleskope 130 / 5.2.1 Moderne erdgebundene Teleskope 130 / 5.2.2 Das Hubble-Space-Teleskop undandere Projekte 131 / 5.3 Detektoren 134 / 5.4 Nicht-optische Teleskope 138 / 5.4.1 Radioteleskope 138 / 5.4.2 Infrarotteleskope 141 / 5.4.3 Röntgenteleskope 143 / 5.5 Spektroskopie 145 / 5.6 Strahlung und Spektrum 148 / 5.6.4 Polarisiertes Licht 154 / 5.6.6 Einstein-Koeffizienten 157 / 5.7 Weiterführende Literatur 158 / Aufgaben 159 // 6 Physik der Körper des Sonnensystems 161 / 6.1 Übersicht 161 / 6.1.1 Sonne und Planeten 162 / 6.1.2 Ein Modell des Sonnensystems 163 / 6.1.3 Das Sonnensystem von außen gesehen 164 / 6.2 Eigenschaften der Planeten 165 / 6.3 Erde und Mond 173 / 6.3.1 Aufbau der Erde 173 / 6.3.2 Geologische und biologische Entwicklung 175 / 6.3.3 Erdmagnetfeld 175 / 6.3.4 Erdatmosphäre 178 / 6.3.5 Der Mond-Allgemeines 183 / 6.3.6 Entstehung des Mondes 187 / 6.3.7 Das Mondinnere 188 / 6.3.8 Die Rückseite des Mondes 189 / 6.4 Merkur und Venus 190 / 6.5 Mars 199 / 6.5.1 Mars-Allgemeine Daten 200 / 6.5.2 Marsoberfläche 200 / 6.5.3 Marsatmosphäre 205 / 6.5.4 Mars - Terraforming? 206 / 6.5.5 Marsmonde 208 / 6.6 Jupiter und Saturn 209 / 6.6.1 Jupiter-Allgemeine Eigenschaften 209 / 6.6.2 Raumfahrtmissionen zum Jupiter 210 / 6.6.3 Aufbau der Riesenplaneten 211 / 6.6.4 Jupiteratmosphäre 212 / 6.6.5 Magnetosphäre des Jupiters 213 / 6.6.6 Jupiterringe und Jupitermonde 215 / 6.6.7 Saturn-Allgemeine Daten 219 / 6.6.8 Saturnringe 220 / 6.6.9 Saturnmonde 221 / 6.7 Uranus und Neptun 224 / 6.7.1 Entdeckung des Uranus und Neptun 225 / 6.7.2 Ringe und Satelliten von Uranus und Neptun 225 / 6.8 Zwergplaneten und Asteroiden 228 / 6.8.1 Pluto 228 / 6.8.2 Ceres und weitere Zwergplaneten 230 / 6.8.3 Asteroiden: Benennung und Typen 232 / 6.8.4 Verteilung der Asteroiden 235 / 6.8.5 NEOs 237 / 6.9 Kometen 240 / 6.10 Meteoroiden 247 / 6.11 Entstehung des Sonnensystems 250 / 6.12 Weiterführende Literatur 254 / Aufgaben 254 // 7 Die Sonne 257 / 7.1 Grunddaten und Koordinaten 257 / 7.2 Der Aufbau der Sonne, die ruhige Sonne 265 / 7.3 Die aktive Sonne 272 / 7.3.1 Sonnenflecken 272 / 7.3.2 Fackeln 278 / 7.3.3 Protuberanzen 279 / 7.3.4 Flares und koronale Massenauswürfe 279 / 7.3.5 Die Radiostrahlung 283 / 7.3.6 Röntgenstrahlung der Korona 286 / 7.4 Das Weltraumwetter-Solarterrestrische Beziehungen 289 / 7.5 Helioseismologie 295 / 7.6 Magnetohydrodynamik der Sonne 301 / 7.7 Weiterführende Literatur 309 / Aufgaben 309 // 8 Zustandsgrößen der Sterne 311 / 8.1 Entfernung, Helligkeiten 311 / 8.2 Sternradien 316 / 8.3 Masse 322 / 8.4 Sterntemperaturen 326 / 8.5 Klassifikation der Sterne, HRD 327 / 8.6 Rotation und Magnetfelder 337 / 8.7 Besondere Sterne 341 / 8.8 Weiterführende Literatur 344 / Aufgaben 344 // 9 Sternatmosphären 347 / 9.1 Quantenmechanische Beschreibung 348 / 9.2 Anregung und Ionisation 356 / 9.3 Strahlungstransport 360 / 9.4 Absorptionskoeffizienten 367 / 9.5 Linienprofile 371 / 9.6 Analyse von Sternspektren 375 / 9.7 Sternatmosphärenmodelle 378 / 9.8 Asteroseismologie 382 / 9.9 Weiterführende Literatur 387 / Aufgaben 387 // 10 Sternaufbau 389 / 10.1 Physikalische Grundgesetze des Sternaufbaus 389 / 10.2 Energietransport 399 / 10.3 Energiequellen 405 / 10.4 Spezielle Sternmodelle 415 / 10.5 Weiterführende Literatur 419 / Aufgaben 420 // 11 Sternentwicklung 421 / 11.1 Sternentstehung und -entwicklung 422 / 11.1.1 Protosterne 422 / 11.1.2 Kollaps eines sonnenähnlichen Sterns 424 / 11.1.3 Das Alter der Sterne 425 / 11.1.4 Entwicklung eines Sterns mit einer Sonnenmasse 426 / 11.2 Vergleich der Sternentwicklung 429 / 11.3 Weiße Zwerge 431 / 11.3.1 Allgemeine Eigenschaften 431 / 11.3.2 Allgemeine Relativitätstheorie und Weiße Zwerge 433 / 11.3.3 Magnetfelder 433 / 11.3.4 Braune Zwerge 434 / 11.4 Neutronensterne 434 / 11.5 Supernovae 440 / 11.6 Schwarze Löcher 445 / 11.7 Gamma Ray Bursts 451 / 11.8 Veränderliche Sterne 453 / 11.9 Sternaktivität 465 / 11.10 Weiterführende Literatur 469 / Aufgaben 469 // 12 Interstellare Materie 473 / 12.1 Entdeckung, allgemeine Eigenschaften 473 / 12.2 Interstellarer Staub 475 / 12.3 Interstellares Gas 479 / 12.4 Kosmische Strahlung 486 / 12.5 Weiterführende Literatur 488 / Aufgaben 488 // 13 Die Galaxis 489 / 13.1 Methoden zur Entfernungsbestimmung 490 / 13.2 Der Aufbau unserer Milchstraße 494 / 13.3 Sternpopulationen und Dichtewellen 503 / 13.4 Rotation der Galaxis 506 / 13.5 Dunkle Materie in der Milchstraße 514 / 13.6 Galaktisches Zentrum 516 / 13.7 Entwicklung der Galaxis 518 / 13.8 Weiterführende Literatur 520 / Aufgaben 521 // 14 Extragalaktische Systeme 523 / 14.1 Klassifikation 523 / 14.2 Besprechung der einzelnen Typen 530 / 14.3 Supermassive Schwarze Löcher 539 / 14.4 Aktive Galaxien 541 / 14.5 Galaxienhaufen 552 / 14.6 Weiterführende Literatur 558 / Aufgaben 560 // 15 Kosmologie 561 / 15.1 Expansion des Universums 562 / 15.2 Newton¿sche Kosmologie 568 / 15.3 Relativitätstheorie 570 / 15.4 Dunkle Energie, beschleunigte Expansion 587 / 15.5 Das frühe Universum 590 / 15.6 Symmetriebrechung im frühen Universum 600 / 15.7 Zeitskala 612 / 15.8 Weiterführende Literatur 613 / Aufgaben 614 // 16 Astrobiologie 617 / 16.1 Leben auf der Erde und im Sonnensystem 617 / 16.2 Entdeckung extrasolarer Planetensysteme 621 / 16.3 Host Stars 625 / 16.4 Weiterführende Literatur 631 / Aufgaben 631 // 17 Mathematische Methoden 633 / 17.1 Python-ein Crashkurs 633 / 17.2 Statistik 636 / 17.3 Kurvenfits und Korrelationsrechnung 642 / 17.4 Differenzialgleichungen 649 / 17.5 Numerische Mathematik 652 / 17.6 Fouriermethoden 663 / 17.7 Vektorrechnung 669 / 17.8 Splines 672 / 17.9 Spezielle Softwarepakete 674 / 17.10 Weiterführende Literatur 679 / Aufgaben 679 // 18 Anhang 683 / 18.1 Literatur 683 / 18.2 Testfragen 685 / 18.3 Tabellen 687 // Stichwortverzeichnis 693