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Astronomie

Zwei Dinge erfüllen das Gemüt mit immer neuer und zunehmender Bewunderung und Ehrfurcht, je öfter und anhaltender sich das Nachdenken damit beschäftigt: Der gestirnte Himmel über mir und das moralische Gesetz in mir. Immanuel Kant Wir hatten den Himmel da droben, übersät mit Sternen, und legten uns oft auf den Rücken und schauten zu ihnen hinauf und unterhielten uns darüber, ob sie erschaffen oder nur zufällig da wären. Mark Twain: Huckleberry Finn

Vorlesung Astronomie
Hörerkreis: Bachelor Physik, offen für alle
Umfang: 2 SWS + 1 SWS Übung
Ort und Zeit: Vorlesung, Übung

Aktuelles:

• Vorlesung und Übung finden online statt (zoom). Die Zugangsdaten werden über LSF verschickt (Belegpflicht!).
• Begleitendes Material (Übungsaufgaben, Kontrollfragen etc.) wird über moodle zur Verfügung gestellt.

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• Die Vorlesungen
• Lehrbücher
• Unterhaltsames und Anregendes

Die Vorlesungen

• 09.10.23: Der Nachthimmel
  Ursprung der Astronomie; Lichtverschmutzung; Sternbilder; astronomische Koordinatensysteme; Navigation; lunisolare Präzession; Jahreszeiten; Mondphasen
• 16.10.23: Der bewegte Himmel
  Umlaufzeiten; der Gregorianische Kalender; Finsternisse; Planetenbahnen; geozentrisches und heliozentrisches Weltbild; die Phasen der Venus; die Keplerschen Gesetze; die Uhrzeit
• 23.10.23: Gravitation
  Galileis Fallgesetze; Newton'sche Mechanik; das Newton'sche Gravitationsgesetz; Zweikörperproblem; Zentralkraft und Drehimpulserhaltung; Kegelschnitte als Orbits; Dimensionsanalyse und 3. Keplersches Gesetz; Dimensionalität des Raumes; N-Körper Problem; Virial-Theorem; Gezeiten; Gezeitenreibung und Erdrotation
• 30.10.23: Die Erde
  Kugelgestalt; Eratosthenes und der Erdumfang; Landmassen und Kontinentalverschiebung; Ibn Muadh und die Dämmerung; Schichten der Atmosphäre; Ozonschicht und Montrealer Protokoll; Jet-Streams und Grosswetterlage; Treibhauseffekt; Ionosphäre; Aufbau des Erdinneren; seismische P- und S-Wellen; Magnetfeld der Erde; Geodynamo; Radiometrische Altersbestimmung der Erde
• 06.11.23: Der Mond
  Bestimmung von Grösse und Entfernung nach Aristarch; Lunar Laser Ranging; Berechnung der Masse; Orbit und Rotation; Libration; Oberfläche; Entstehung der Krater; Regolith; chemische Zusammensetzung; lunare Seismologie; innerer Aufbau; Magnetfeld des Mondes und seine Geschichte; Wasser auf dem Mond; Entstehung des Mondes
• 13.11.23: Teleskope
  Magnituden-Skala der scheinbaren Helligkeiten; das Auge als optisches Instrument; Linsen-Gleichung; Funktionsweise des Kepler-Fernrohres; chromatische und sphärische Aberration; Öffnungsverhältnis; Spiegelteleskope; Beugung und maximales Auflösungsvermögen; adaptive Optik; Radioteleskope und Radioastronomie; Interferometrie; Weltraum-Teleskope
• 20.11.23: Die Planeten
  Entfernungbestimmungen nach Brahe und Kepler; Radarmessungen; Massenbestimmungen; Rotationsmessung aus Doppler-Radar; Stefan-Boltzmann-Gesetz; Oberflächentemperatur der Planeten; planetare Atmosphären; Atmosphäre der Venus; Topographie des Mars; Bänderstruktur des Jupiters; grosser roter Fleck; Ringe des Saturn; Cassini- und Encke-Teilung; Hirtenmonde
• 27.11.23: Das Sonnensystem
  Monde; Hill-Sphäre; Asteroidengürtel; Titius-Bode Regel; Humboldt's Neuordnung des Sonnensystem; Lagrange-Punkte; Trojaner; Zwergplaneten; hydrostatisches Gleichgewicht; Trans-Neptun Objekte; Kometen; Oort'sche Wolke; Kuiper-Gürtel; Meteorite; Aussterben der Dinosaurier; Entstehung des Sonnensystems
• 04.12.23: Die Sonne
  Fraunhofer-Linien; Kirchhoffsche Strahlungsgesetze; Bohrsches Atommodell; Solarkonstante; die Sonne als "Himmelsfeuer"; Kelvin-Helmholtz-Kontraktion; Kambrische Explosion; Kernfusion; Coulomb-Barriere; p-p-Prozess; Sonnenneutrinos; Photosphäre; Randverdunkelung; Granulation; Chromosphäre; Korona; Sonnenwind; Nordlichter; Helioseismologie; Innerer Aufbau der Sonne: Kern, Strahlungszone, Konvektionszone; Sonnenflecken; Sonnenfleckenzyklus; differentielle Rotation; Babcocks Dynamotheorie; Protuberanzen; Weltraumwetter
• 11.12.23: Die Sterne
  Stellare Parallaxe; relative vs. absolute Parallaxe; Heliometer; stellare Aberration; Astrometrie-Satelliten; scheinbare und absolute Helligkeit; Temperatur und Spektralklasse; Herzsprung-Russel Diagramm; Sternradien; Eigenbewegung der Sterne; Sternmassen; Doppelsterne; Masse-Leuchtkraft Beziehung; Stabilität: der stellare Thermostat; CNO Prozess; extrasolare Planeten
• 18.12.23: Sternentwicklung
  interstellares Medium; Riesenmolekülwolken; Jeans-Kriterium; Bok-Globulen; offene Sternhaufen; Protosterne; braune Zwerge; rote Zwerge; Beryllium Barriere; weisse Zwerge; planetarische Nebel; rote Riesen und Überriesen; Supernovae; Entstehung der Elemente; Neutronensterne
• 08.01.24: Galaxien
  Welteninsel Theorien; Shapley-Curtis Debatte; intergalaktische Entfernungen; Cepheiden; κ-Mechanismus; Periode-Leuchtkraft Beziehung; Shapleys Bestimmung des Zentrums der Milchstrasse; 21cm Linie des Wasserstoffs; Rotationskurven; dunkle Materie; Galaxientypen; Entstehung und Natur der Spiralarme;
• 15.01.24: Kosmologie
  antike Ideen; Olbers'sches Paradoxon; kosmische Entfernungen; Supernovae Typ Ia; Struktur des Universums; Homogenität und Isotropie; kosmologisches Prinzip; FLRW-Metrik; Hubble-Gesetz; Expansion; kosmologische Rotverschiebung; Urknall und Alter des Universums; Grösse des beobachtbaren Universums, Teilchenhorizont; Entfernungsmaße; Rekombination; kosmischer Mikrowellenhintergrund; Horizont-Problem; Inflation; kosmologisches Standardmodell

Lehrbücher

• Arnold Hanslmeyr: Einführung in Astronomie und Astrophysik, Springer Spektrum, 718 Seiten
  Fundiertes, modernes Lehrbuch. Bemerkenswert: Ein Kapitel über Astrobiologie und Computer-Programme in Python z.B. zur Epheremiden Berechnung
• Barbara Ryden, Bradley M. Peterson: Foundations of Astrophysics, Cambridge University Press, 596 Seiten
  Hervorragendes Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik. Erklärt die erforderliche Physik behutsam :-)
  
• Neil F. Comins: Astronomie, Spektrum, 604 Seiten
  Deutsche Übersetzung eine Lehrbuch-Klassikers. Anregend, didaktisch hervorragend, auf das Wesentliche konzentriert. Wer es sich zutraut, sollte das englische Original benutzen: Discovering the Universe
• Jeffrey Bennet et al.: Astronomie. Die kosmische Perspektive, Pearson Studium
  Umfangreiches Lehrbuch (1200 Seiten!) der Astronomie und Astrophysik.
• Hannu Karttunen et al.: Fundamental Astronomy, Springer-Verlag, 510 Seiten
• Ian Morison: Introduction to Astronomy and Cosmology, Wiley, 360 Seiten
• Albrecht Unsöld, Bodo Baschek: Der neue Kosmos: Einführung in die Astronomie und Astrophysik, Springer-Verlag, 577 Seiten
• A. Weigert, H.J. Wendker, L. Wisotzke: Astronomie und Astrophysik, Wiley-VCH, 440 Seiten

Unterhaltsames und Anregendes

• Carl Sagan: Cosmos
  Der Klassiker vom Altmeister. Spannender als Harry Potter, und ebenso vergnüglich.
• Tom Standage: Die Akte Neptun, Berliner Taschenbuch verlag
  Erzählt die abenteuerliche Geschichte der Entdeckung des Planeten Neptun, dessen Existenz und Position mit Hilfe der Newton'schen M echanik vorausberechnet wurde.
• Jean-Pierre Luminet: Rendezvous mit Venus oder die Liebe zur Astronomie
  Die Geschichte des ersten internationalen, wissenschaftlichen Großprojektes: Die Vermessung des Venustransits im Jahre 1761 von mehreren, weit auseinenderliegenden Orten der Erde.
• Andrea Wulf: Die Vermessung des Himmels
  Auch dieses Buch beschreibt auf mitreissende Art die wissenschaftlichen Expeditionen von 1761 und 1769 zur Vermessung der Venustransits und damit zur ersten, genauen Bestimmung der Größe des Sonnensystems.
• Dava Sobel: Längengrad: Die wahre Geschichte eines einsamen Genies, welches das größte wissenschaftliche Problem seiner Zeit löste
  Die Bestimmung des Längengrades war Jahrhunderte lang eines der größten Probleme der Seefahrt. Zahlreiche berühmte Astronomen versuchten sich daran, aber die Lösung gelang schliesslich einem schottischen Uhrmacher. Gibt es auch als wunderschön illustrierte Ausgabe