Astrofotografie: Mars

Gehört zu: Das Sonnensystem
Siehe auch: Merkur, Venus, Jupiter
Benutzt: Fotos aus Google Archiv

Stand: 26.12.2022

Was bestimmt die Sichtbarkeit des Mars?

Mars ist ein äußerer Planet, wie Jupiter, Saturn etc.; d.h. von der Erde gesehen kann man den Mars immer im Süden sehen so um die Zeit der der Opposition.
Die Umlaufszeit den Mars um die Sonne beträgt 687 Tage. Daher ist der Abstand zwischen zwei Marsopposotionen ca. 687 * 365,25 / (687 – 365,25) = 780 Tage = 2 Jahre und 50 Tage.

Wegen seiner relativ stark elliptischen Bahn schwankt seine Oppositionsentfernung zwischen 57 und 101 Mio km. Dementsprechend schwankt zur Zeit einer Mars-Opposition seine scheinbare Helligkeit zwischen -2,9 mag und  -1,2 mag und sein scheinbarer Durchmesser zwischen 25″ und 14″.

Scheinbare Größe des Mars am Himmel (Datum: Opposition zur Sonne bzw. minimaler Abstand von der Erde)

Datum Entfernung
[Mio km]
Scheinbarer Durchmesser
[Bogensekunden]
Helligkeit [mag] Deklination
27. Juli 2018 57,7 24,3 -2,78 -25° 50′
13. Okt 2020 62,1 22,6 -2,62 +5° 52′
08. Dec 2022 81,5 17,2 -1,81 +24° 56′
16. Jan 2025 96,1 14,6 -1,37 +24° 50′
20. Feb 2027 101,4 13,8 -1,21 +15° 25′
29. Mar 2029 96,8 14,5 -1,32 +1° 40′

Zur Oppositionszeit steht der Mars ja um Mitternacht im Süden. Da er sich ungefähr auf der Ekliptik bewegt, schwankt seine Deklination dann zwischen +23 und -23°. Durch diese Parameter wird auch die Sichtbarkeit von meiner Terrasse in Hamburg-Eimsbüttel beeinflusst.

Im Oktober 2020 haben wir eine vom Standort Hamburg “gute” Marsopposition. der Marsdurchmesser liegt dann bei 22 Bogensekunden und seine Deklination liegt bei 6 Grad Nord. Die Planetarium-Software Stellarium zeigt mir, dass ich das sogar von meiner Terrasse in Eimsbüttel beobachten könnte. Um das kleine Marsscheibchen etwas größer auf meinen Sensor zu bekommen, plane ich meine Barlowlinse einzusetzen.

In Stellarium hatte ich schon früher meine Horizontline aus den umstehenden Häusern als sog. “Landschaft” in abgebildet. So konnte ich sehr schön planen, wann ich den Mars bequem von meiner Terrasse aus sehen könnte.

Abbildung 1:  Stellarium mit Landschaft “Terrasse” (Google Archiv: 20201004_Stellarium_Mars.jpg)

20201005_Stellarium_Mars.jpg

Die Keplerschen Gesetze

Johannes Kepler hatte Glück, dass er als erstes die Marsbahn, welche eine relativ große Exzentrizität hat, mit den Messungen von Tycho Brahe untersuchen konnte.  Kepler fand heraus, das es Ellipsen sind, in denen die Planeten um die Sonne kreisen.

Meine Fotos vom Mars

Fotos eines einzelnen Sterns sind meist nicht wirklich eindrucksvoll. Eine besondere Sternen-Konstellation, zusätzliche Horizontobjekte bzw. Landschaft oder gar Zeitreihen könne so ein Foto eindrucksvoller machen.

Mars am 05.10.2020 in Hamburg-Eimsbüttel

Alle redeten von der phanastischen Sichtbarkeit des Mars im Oktober 2020. Bei mir zuhause habe ich aber keinerlei Sicht nach Süden, weil da das hohe Haus steht. Das hat mich irgendwann doch genervt und ich konsultierte die Software Stellarium (s.o.), um die Marssichtbarkeit von meiner Terrasse aus zu prüfen.

Dies ist nun das “Beweisfoto”, das ich am 05.10.2020 gegen 23:30 Uhr (UTC+2) von meiner Terrasse in Hamburg-Eimsbüttel machen konnte (Einzelaufnahme mit DSLR Sony NEX-5R, f=50mm, ISO 1600, 10 sec, Blende 5,6). Das “Beweisfoto” zeigt den Mars wie er über den Dachfirst in unserem Innenhof am Schornstein klettert. Der Stern kurz über dem Mars ist µ Piscium. Nach ca. einer Stunde wird der Mars dann wieder rechts hinter dem Haus verschwunden.

Abbildung 2: Beweisfoto Mars am Schornstein (Google Archiv: DK_20201005_02353_beschriftet.jpg)

DK_20201005_02353_beschriftet.jpg

Links zum Thema Mars

https://www.waa.at/hotspots/planeten/mars-2019-2021/index.html

https://www.astronomie.de/das-sonnensystem/planeten-und-monde/der-mars/

https://www.heavens-above.com/mars.aspx

Marssichtbarkeit im Jahre 2020

Im Jahre 2020 habn wir eine gute Oppositions-Sichtbarkeit im Oktober.

Bild entnommen aus (Copyright):  https://www.waa.at/hotspots/planeten/mars-2019-2021/index.html

Abbildung 3: Marsoppositionen 2001-2050 (Copyright WAA)

oppositionen2001-2050-700.png

Copyright: Wiener Arbeitsgemeinschaft für Astronomie (WAA)

Link: http://www.waa.at//hotspots/planeten/mars-2021-2023/index.html

Aus: Jean Meeus, 1983-1995. Astronomical Tables of the Sun, Moon and Planets. Willmann-Bell, Inc., Richmond, Virginia. Here Part 2: Oppositions of Mars 0-3000; pp. 61-96.

Astronomie: Tägliche Bewegung der Himmelsobjekte

Gehört zu: Sonnensystem
Siehe auch: Tageslänge, Sphärische Trigonometrie
Benötigt: WordPress Latex-Plugin, Grafiken von Github

Tägliche scheinbare Bewegung der Gestirne

Wenn wir wissen wollen, wie sich ein Himmelobjekt mit bekannter Rektaszension und Deklination im Laufe des Tages über den Himmel bewegt, so ist die einfache Formel:

  • Stundenwinkel = Sternzeit – Rektaszension
  • Deklination = const.

Damit haben wir die äquatorialen Koordinaten Stundenwinkel (t) und Deklination (δ) als Funktion der Sternzeit.

Wenn wir die azmutalen Koordinaten Höhe (h) und Azimuth (A) haben wollen, so müssen wir das wie folgt umrechnen:

(Quelle: https://de.wikibooks.org/wiki/Astronomische_Berechnungen_f%C3%BCr_Amateure/_Druckversion#Koordinatentransformationen )

\( \sin h = \sin \phi \cdot \sin \delta + \cos \phi \cdot \cos \delta \cdot \cos t \)

und

\( \tan A = \Large \frac{\sin t}{\sin \phi \cdot \cos t – \cos \phi \cdot \tan \delta}  \)

Beispiel Wega in Hamburg:

Abbildung 1: Scheinbare tägliche bewegung der Wega (Github: TaeglicheBewegung.svg)

TaeglicheBewegung.svg

Scheinbare tägliche Bewegung der Wega

 

Astronomie: Mindmap Sonnensystem (Solar System)

Gehört zu: Sonnensystem
Siehe auch: Lagrange-Punkte, Mindmaps, MindMap Telefonieren, MindMap Astrofotografie
Benutzt: Fotos von Google Archiv

Stand: 04.01.2023

Eine Mindmap zum Thema “Sonnensystem”

Jenny von HobbyHelp fand mein altes Mindmap gut. Zum Dank hier der Link auf Hobby Help:  https://hobbyhelp.com/astronomy/planets-visible-tonight/

Mindmaps dienen zum kreativen Erarbeiten, Organi­sieren, Dokumen­tieren und Präsentieren von Kon­zepten, Ideen, Wissen in visuali­sierter Form. Als ihr Erfinder gilt Tony Buzan. Mindmaps werden auch als Ideen­karten, Wissens­landkarten oder Brain Maps bezeichnet. Ein sehr ähnlicher Ansatz sind Concept Maps, die in der Nähe von Semantischen Netzen stehen.

Beispiel:

  • Eine Mindmap zur BBC-Sendung “The Planets (Sonnensystem, Korona, Sonnenwind und Heliopause)”

Abbildung 1: Meine Mindmap zum Thema “Sonnensystem” (Google Archiv: MindmapThePlanets1.jpg)

MindmapThePlanets1.jpg

MindMap The Planets (inspiriert durch BBC)

Die in der ursprünglichen Mindmap vorhandenen Popups kann ich hier in WordPress nicht so einfach realisieren. Deshalb habe sie hier als statischen Text gerettet:

Birkeland
Der Norweger Kristian Birkeland (1867-1917) untersuchte die Nord­lichter (Aurora). Welcher Zusam­men­hang besteht zwischen der Sonnenaktivität und den Nord­lichtern?
Heute (2010) ziert sein Konterfei die nor­we­gische 200 Kronen Banknote.
Kometenschweif
Die Ausrichtung der Kometenschweife weg von der Sonne weg kann nicht allein durch den Druck des Sonnenlichts erklärt werden. Das berechnete Ludwig Biermann (1907-1986) und postulierte um 1950 eine “Solar corpuscular radiation”, den Sonnenwind, und wurde von der wissenschaftlichen Welt als Spinner hingestellt, da man es damals für unmöglich hielt, dass Materie aus dem Anziehungs­bereich der Sonne entkommen könnte.
Eugene Parker (*1927) konnte 1958 ein schlüssiges Modell der Son­nenkorona, aus der wegen der hohen Temperatur ständig mit Überschallgeschwindigkeit Teilchen herausströmen (der Sonnenwind) theoretisch berechnen. Dieser Teilchenstrom kann das mächtige Gravitationsfeld der Sonne überwinden und erreicht immer lang­samer werdend den Rand des Sonnensystems, die Heliopause.
Der Sonnenwind konnte 1992 von der Venussonde Mariner II tat­sächlich nachgewiesen werden.
Siehe: Mariner, Voyager, Heliopause.
Mariner II
1992 konnte Mariner II, die erste Sonde, die den Raum zwischen den Planeten erkundete, auf dem Weg zur Venus den von Ludwig Bier­mann und dann Eugene Parker ver­muteten Sonnenwind tatsächlich nachweisen. — Ein ständiger Strom von Teilchen, der sich von der Son­ne mit Überschallgeschwindig­keit in das Sonnensystem ergiesst.
Heliopause
Als Heliopause bezeichnet man die Gegend, in der der Sonnenwind zur Ruhe kommt. Dort treffen die letzten Ausläufer des Sonnenwind-Plasmas auf das kalte interstellare Gas.
Voyager
Die Raumsonde Voyager hat nach dem Vorbeiflug an allen äusseren Pla­ne­ten auch jenseits von Pluto (39 AE) seit Aug. 1992 intensive Radioemissionen auf sehr niedrigen Frequenzen bei 2-3 kHz aufgenommen.
Eine Analyse ergab, Dass diese immer ca. 400 Tage nach besonders starken Sonnenäktivitäten auf traten.
Diese Radiosignale entstehen durch das Auftreffen des Sonnenwind-Plasmas auf das kalte interstellare Gas hinter der Heliopause. Aus den 400 Tagen Laufzeit des Sonnenwindes schätzt man die Entfernung der Heliopause auf 90-120 AE. Soweit reicht also der Sonnenwind.
Dr. Don Gurnett, principal investigator of the Voyager plasma wave sub­system and a professor at the University of Iowa.
Startdaten: September 5, 1977 (Voyager 1) August 20, 1977 (Voyager 2)
http://vraptor.jpl.nasa.gov/voyager/vgrhelio_pr.html
Galileo
Galileo Galilei entdeckte die Son­nen­flecken mit seinem Fernrohr.
Rotation
Aus der laufenden Beobachtung der Sonnenflecken schloss Galilei auf die Rotation der Sonne.
Magnetfeld
George Ellery Hale baute 1903 in Pasadena ein Sonnen­obser­va­to­rium mit einem grossen Spektro­graphen. 1908 beobachtete er die Verdopplung der Spektrallinien bei Sonnenflecken, was er sofort als Einfluss eines starken Magnet­felds deutete. Sonnenflecken entstehen also durch Störungen des Mag­net­felds der Sonne.
Skylab
1973 startete das erste Welt­raum­labor. Eine wichtige Aufgabe war die Sonnen­beobach­tung ohne den stö­renden Einfluss der Erdat­mo­sphäre. Dabei wurden bis dahin unbekan­nte “solar mass ejections” beob­achtet. Das sind grosse Plasma­gebilde, die sich eruptions­artig von der Sonne wegbewegen und sich von ihr zu lösen scheinen.
Sonnenfinsternis
Zufälligerweise sieht der kleine Mond von der Erde aus genau so groß aus, wie die riesige Sonne – weil die Sonne soviel wie sie grösser ist auch weiter weg ist.
Deshalb sind ca. sechs­mal im Jahrzehnt totale Sonnen­finster­nisse zu beobachten. Dabei wird die Sonnen­korona sichtbar.
Secchi
Pater Angelo Secci vom vati­kanischen Obser­va­torium baute den ersten Spek­tro­graphen für astro­no­mische Beob­achtungen.
Der Vergleich von Son­nen­spektrum und Sternen­spektren zeigte, dass die Sonne ein Stern ist.
Helium
Im Sonnenspektrum entdeckte man ein auf der Erde damals unbe­kanntes Element und nannte es deshalb “Helium”.
Schwere Elemente
Die schwereren Elemente werden durch Kern­fusion im inneren der Sonne (und der vielen anderen Sterne) erzeugt.
Die Materie, aus denen wir bestehen (Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff,…) und aus denen die Erde be­steht (Silizium,…), stammt also aus dem Inneren der Sterne.
Wir bestehen aus Sternen­staub (Stardust).
SOHO
Im Dezember 1995 startete das SOHO (Solar and Heliospheric Observatory). Es ist ein Gemeinschaftsprojekt von NASA und ESA und soll die Sonne unterbrechungsfrei beob­achten. Deshalb wurde SOHO nicht in eine Erdumlaufbahn geschossen, sondern auf dem Langrange-Punkt L1 des Sonne-Erde-Systems geparkt. L1 liegt ca 1,5 Mio km (1/100 AE) von der Erde in Richtung Sonne. Das besondere ist, dass obwohl dieser Punkt näher an der Sonne liegt, die Umlaufzeit trotzdem auch genau ein Jahr beträgt.
Instrumente unter vielen anderen:
EIT (Extreme ultraviolet Imaging Telescope) 304, 195 und 171
LASCO (Large Angle and Spectrometric Coronagraph) C2 und C3
MDI/SOI (Michelson Doppler Imager/Solar Oscillations Investigation)
http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html

Astronomie: Der Kuiper-Gürtel – Trans-Neptunische-Objekte – Pluto

Gehört zu: Sonnensystem
Benutzt: Fotos aus WikiMedia

Stand: 11.01.2023

Der Kuiper-Gürtel – Zwergplanet Pluto

Pluto ereilte ein ähnliches Schicksal wie Ceres. Nach seiner Entdeckung 1930 wurde er als Planet eingestuft und später 2006 dann zum “Zwergplaneten” heruntergestuft.

Abbildung 1: Die Größenverhältnisse von Pluto, Ceres und Vesta etc. (From Wikimedia Commons, the free media repository):

Ceres, Vesta, PLuto, Mond - Größenvergleich

Ceres, Vesta, Pluto, Mond – Größenvergleich

Quelle: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ceres-Vesta-Pluto-and-Moon-size-fr.png

Als weitere Parallele zu Ceres wurde Pluto bei seiner Entdeckung als Einzelobjekt gefunden und erst später erkannte man, dass es eine Vielzahl von ähnlichen Objekten in seiner Ecke des Sonnensystems, die  sog. “Transneptunische Objekte” gibt.

Abbildung 2: Die größten Transneptunischen Objekte zeigt (aus WikiMedia)

Die größten TNOs

Quelle: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b3/AchtTNOs.png

Astronomie: Asteroidengürtel

Gehört zu: Das Sonnensystem
Siehe auch: Der Kuipergürtel, Wilhelm Olbers
Benutzt: Fotos aus Google Archiv

Stand: 11.01.2023

Die Kleinplaneten: Der Asteroidengürtel im Sonnensystem

Nachdem Wilhelm Herschel 1781 den Planeten Uranus entdeckt hatte, wurde zwischen Mars und Jupiter nach einem Planeten gesucht, was Johann Bode aus Berlin anregte, weil die Titus-Bode-Reihe einen Planeten mit einem Sonnenabstand von 2,7 A.E. vorhersagte.

Titus-Bode-Reihe (in moderner Form, mit Abstand in A.E.):

α = 0,4 + 0,3 * 2n   (n= -∞, 0,1,2,3,…)

Für n=3 ergibt sich ein Planet bei α = 2,7 A.E.

Piazzi entdeckte im Januar 1801 tatsächlich ein Objekt, das er zunächst für einen Kometen hielt. Seine Beobachtungsreihe musste er im Februar 1801 wegen einer Krankheit beenden. Erst dann veröffentlichte er seine Beobachtungsdaten.  Andere Beobachter konnten das Objekt nicht wieder finden, weil es nun zu nahe an der Sonne stand. Wilhelm Olbers konnte aber aus den Beobachtungen vom Januar und Februar die Bahn berechnen, wobei er die von Karl-Friedrich Gauss entwickelte Methode der kleinsten Quadrate anwenden konnte.  Damit konnte das Objekt im Dezember 1801 wieder gefunden werden. Die Bahnberechnungen von Olbers ergaben tasächlich eine große Halbachse von 2,77 A.E. was die Erwartungen voll erfüllte.  Das Objekt erhielt den Namen Ceres und wurde, da es ideal in die Titus-Bode-Reihe passte, auch als “Planet” klassifiziert.

Auch die danach in kurzer Reihenfolge entdeckten Pallas (Olbers in Bremen), Juno (Karl Ludwig Harding in Lilienthal bei Bremen) und Vesta (Olbers in Bremen) wurden als Planeten angesehen.

Vesta wurde als vierter Kleinplanet 1807 von Wilhelm Olbers in Bremen entdeckt.

(1) Ceres: 1801 von Giuseppe Piazzi an der Sternwarte Palermo enteckt
(2) Pallas 1802 von Wilhelm Olbers in Bremen entdeckt
(3) Juno 1804 von Karl Ludwig Harding an der Sternwarte Lilienthal entdeckt
(4) Vesta 1807 von Wilhelm Olbers in Bremen entdeckt

Erst nachdem ab 1845 immer mehr solche Objekte entdeckt wurden (Astraea etc.), konnte man diese doch nicht alle als “Planeten” ansehen. Herschel machte den Vorschlag, diese Objekte “Asteroiden” zu nennen (Asteroid = sternenartig), weil er keines dieser Objekte in seinem Fernrohr als Scheibchem auflösen konnte und sie also in Herschels Teleskop “wie Sterne” aussahen.

So wurden Ceres, Pallas, Juno und Vesta vom “Planeten” zum “Asteroiden” degradiert. Viel später wurde Ceres auf Grund der Definition der IAU aus dem Jahre 2006 wieder befördert, diesmal zum “Zwergplaneten“. Die anderen Asteroiden wie Pallas, Juno, Vesta etc. bekamen von der IAU nicht den Status “Zwergplanet”, sondern heissen nun “Small Solar System Bodies“, weil ihre Masse nicht ausreichte, ihre Gestalt durch die Eigengravitation in ein hydrostatisches Gleichgewicht (d.h. eine runde Gestalt) zu bringen.

In der Tat sind die Asteroiden ziehmlich klein, was folgendes Bild veranschaulicht:

Abbildung 1: Größe der Asteroiden (Google Archiv: astsizess.jpg)

astsizes.jpg

Asteroid Sizes

Quelle & Copyright: http://pics-about-space.com/juno-asteroid-size-comparison?p=5#img16353166104685044316

Nur Ceres hat es in seiner Frühzeit geschafft, eine Kugelgestalt (Rotationsellipsoid) anzunehmen; Pallas, Juno und Vesta sind mehr oder weniger “kartoffelartig”.

Der Kuiper-Gürtel

Am Rande des Sonnensystems gibt es auch noch ein Gebiet in dem sich viele kleinere Körper (“Small Solar System Bodies”) befinden. Dieser Bereich heisst auch “Kuiper-Gürtel“. Der früher auch als Planet eingestufte Pluto gehört auch dazu…

Astrofotografie: Jupiter

Gehört zu: Das Sonnensystem
Siehe auch: Lucky Imaging, Astrofotografie in Namibia
Benutzt: Fotos aus Google Drive

Stand: 04.09.2021

Planeten im Sonnensystem: Der Jupiter

Für das Fotografieren des Planeten Jupiter ist mein Equipment (Teleskop Orion ED 80/600 mit Canon EOS 600Da) eigentlich zu klein. Die Astro-Experten benutzen für die Planeten-Fotografie typischerweise längere Brennweiten mit Video-Kamera und der Technik des “Lucky Imaging“.

Nur um es einmal auszuprobieren habe ich am 15.6.2018 um 17:19 UTC bei meinem Aufenthalt in Namibia auch mal “mein” Teleskop (APM APO 107/700) auf den prächtigen Jupiter gehalten. Dabei musste ich lernen, so kurz zu belichten, dass die vier Jupituer Monde sichtbar werden: 2 sec und ISO 100 mit der Canon EOS 600Da. Dabei ist der Jupiter selbst dann immer noch stark überbelichtet.

Abbildung 1: Jupiter “Beweisfoto” aus Namibia (Google Drive: Jupiter__0149_ISO100_2s__37C_Leo01_4.jpg)


Ausschnitt: Jupiter mit den vier Monden

Am 8.6.2018 kam ich an Teleskop & Computer von Thomas auf “Jupiter Appetit”. Er verwendet anscheinend eine Astro-Kamera “SKYRIS 236C” von “The Imaging Source” und die dafür angebotene Software “iCap”:

Abbildung 2: Jupiter in Namibia (Google Drive: DK_20180608_Kiripotib20.jpg)

Astronomie: Sonnensystem

Gehört zu: Astronomie
Siehe auch: Mindmap Sonnensystem, Lagrange-Punkte, Johannes Kepler, Aberration

Stand: 10.01.2024

Oberartikel Sonnensystem (The Solar System)

Um die verschiedensten Artikel über einzelne Bestandteile unseres Sonnensystems zusammen zu fassen, mache ich diesen “Ober-Artikel” auf.

Die Sonne

Die Sonne ist ein schönes Beobachtungsobjekt, für das man sich nicht die Nächte um die Ohren schlagen muss.
Bezüglich der Sonne habe ich schon vieles in diesem Blog aufgeschrieben.

Mein Artikel: Die Sonne

Himmelsmechanik

Die Körper im Sonnensystem (Planeten, Asteroiden, Kometen,…) bewegen sich nach den Gesetzen der Himmelsmechanik.

Die Ekliptik / Das Zodiakallicht

Das Sonnensystem ist grob gesagt eine Scheibe. Die meisten Objekte befinden sich (ungefähr)  eine einer Ebene. Als Bezugs-Ebene nehmen wir gerne die Ebene in der die Erde um die Sonne läuft, diese Ebene nennen wir Ekliptik. In Bezug auf diese Ebene, die Ekliptik, sind der Bahnen anderer Planeten nur ein wenig geneigt (z.B. Mars 1,8°, Venus 3,4° etc.). Von der Erde aus gesehen bewegt sich die Sonne auf der Ekliptik im Laufe eines Jahres einmal herum. Traditionell wird die Ekliptik auch “Tierkreis” (engl. Zodiac) genannt.

In der Ebene des Sonnensystems befinden sich nicht nur die meisten, der unten beschriebenen Himmelskörper (Planeten etc.), sondern auch eine Menge von Staub und kleinsten Teilchen, die einzeln gar nicht zu sehen sind, sondern sich nur dadurch bemerkbar machen, dass sie in bestimmten Blickrichtungen das Sonnenlicht streuen oder reflektieren.

Auf der Erde nennen wir eine solches Lichterscheinung in der Ebene der Ekliptik das “Zodiakallicht“.

Mein Artikel: Das Zodiakallicht

Der Merkur

Der Planet Merkur ist so nahe an der Sonne, dass man ihn nur selten beobachten kann. Er muss dazu in der Nähe der größten Elongation (28°) stehen und seine scheinbare Bahn möglichst steil zum Horizont. Wegen der wechselnden Steilheit der Bahn (Ekliptik) sind Abendsichtbarkeiten im Frühling und Morgensichtbarkeiten im Herbst günstig.

Der Merkur als sog. innerer Planet zeigt Phasen (wie der Mond) und kann auch die Sonne bedecken (wie der Mond). Letzeres nennt man “Merkur-Transit”.

Am 9.5.2015 konnte ich den Merkur-Transit visuell beobachten.

Mein Artikel:  Der Merkur

Die Venus

Der Planet Venus gehört wie der Merkur zu den inneren Planeten unsers Sonnensystems und zeigt Phasen (wie der Mond) und kann auch die Sonne bedecken (wie der Mond). Letzeres nennt man “Venus-Transit”. Die Venus entfernt sich gut von der Sonne (größte Elongation 45 Grad), so dass sie gute Abend- und Morgensichtbarkeiten zeigt. Als sehr heller Abendstern (östliche Elongation) bzw. Morgenstern (westliche Elongation) ist die Venus ein markanter heller und leicht zu identifizierender Stern am Himmel.

Im sog. “größten Glanz” hat die Venus eine scheinbare Helligkeit von -4,8 mag. Der scheinbare Durchmesser der Venus-Scheibe (besser Venus-Sichel) kann im besten Falle so bei 52 Bogensekunden liegen.

Mein Artikel: Die Venus

Die Erde, der Mond und künstliche Erdsatelliten

Die Erdrotation

Der Mond

Künstliche Erdsatelliten (Artificial Satellites)

Der Mars

Der Mars gehört zu den sog. Äußeren Planeten unseres Sonnensystems; d.h. seine Bahn um die Sonne liegt ausserhalb der Erdbahn. Deswegen  kommt er auch bei seiner Reise um die Sonne einmal in die Oppositiosposition zur Erde; dann stehen Sonne, Erde und Mars in einer Linie und der Mars wird ganz voll von der Sonne beschienen (ist er sowieso fast immer) und die Entfernung Erde-Mars ist besonders klein. Wegen der relativ stark elliptischen Bahn (Exzentrizität 0,0935) des Mars kann diese Oppositionsentfernung zwischen 55,65 Mio km und 101,51 Mio km schwanken.

Mein Artikel: Der Mars (noch keiner)

Der Asteroidengürtel

Zwischen den Bahnen des Mars und des Jupiter befindet sich der (klassische) Asteroidengütel (vergleiche unten: Kuiper-Gürtel).

Nachdem Wilhelm Herschel 1781 den Planeten Uranus entdeckt hatte, wurde zwischen Mars und Jupiter nach einem Planeten gesucht, was Johann Bode aus Berlin anregte, weil die Titus-Bode-Reihe einen Planeten mit einem Sonnenabstand von 2,8 AE vorhersagte.

In der Neujahrsnacht 1800/1801 fand Guiseppe Piazzi in Mailand ein Objekt, was später als “Planet Ceres”  eingeordnet wurde. Tatsächlich errechnete man den mittleren Sonnenabstand als 2,77 AE. Später fand man viele weitere Objekte in der Gegend von Ceres, der schließlich zum “Planetoiden” bzw. “Asteroiden” herabgestuft wurde.

Asteroidengürtel

  • Asteroiden-Gürtel / Kleinplaneten  Überblick  (Overview)
  • Vesta
  • Ein wichtiger Asteroid ist: 331105 Giselher.
    • https://wikivisually.com/wiki/Meanings_of_minor_planet_names:_331001%E2%80%93332000
    • http://www.minorplanetcenter.net/db_search/show_object?utf8=%E2%9C%93&object_id=331105
  • Und dann noch: 233967 Vierkant
    • http://www.minorplanetcenter.net/db_search/show_object?utf8=%E2%9C%93&object_id=233967

Der Jupiter

Jupiter ist ein riesiger Gasplanet bei dem Gallileo Gallilei 1610 mit seinem Fernrohr die vier hellen Jupiter-Monde entdeckte.

Der dänische Astronom Ole Römer machte um 1675 anhand der Bahnbewegungen (Verfinsterungen)  der vier Jupitermonde einen Versuch, die Lichtgeschwindigkeit zu bestimmen. Er kam damals auf einen Wert von 220000 km/s, was von der Größenordnung schon ganz gut an den modernen Wert von 299792 km/s herankommt.

In der “klassischen Zeit” (vor 1979) waren zwölf Juputermonde bekannt. Mittlerweile hat man ca 79 Jupiter-Monde entdecken können.

Der scheinbare Durchmesser des Jupiter-Scheibchens kann bis zu 49 Bogensekunden betragen, seine scheinbare Helligkeit so bis -2,3 mag.

Mein Artikel zu:  Jupiter

Der Saturn

Saturn ist bekannt durch sein auffälliges Ringsystem.

Saturn ist ebenfalls ein riesiger Gasplanet, aber etwas kleiner als Jupiter. Auch der Saturn hat viele Monde. In klassischer Zeit (vor 1966) kannte man 9 Saturnmonde; darunter Titan, als größter und bekanntester Saturnmond.

Für Beobachtungen im Fernrohr ist der scheinbare Durchmesser der Saturn-Scheibe wichtig. Dieser schwankt zwischen 15″ und 20″.

Mein Artikel zu: Saturn (noch keiner)

Der Uranus

Mein Artikel zu: Uranus

Der Neptun

Mein Artikel zu Neptun.

Der Kuiper-Gürtel – Transneptunische Objekte (TNO) – Kuiper Belt

Der Kuipergürtel ist ein Bereich im Sonnensystem jenseits der Neptunbahn (ca. 40-500 AE), der sehr viele kleinere Objekte enthält, die sich aber immer noch in etwa in der Scheibe des Sonnensystems bewegen.

Auch Pluto wird neuerdings (August 2006) als Kuipergürtel-Objekt angesehen. Das Schicksal von Pluto ist in einer Beziehung ähnlich wie das von Ceres. Bei seiner Entdeckung wurde er als “Planet” eingestuft, Jahre später wurde ihm dieser Planetenstatus aberkannt und er wurde zum “Zwergplaneten” heruntergestuft.

Mein Artikel zu: Der Kuiper-Gürtel

Kometen – Die Orthsche Wolke

Die Orthsche Wolke ist eine kugelschalenförmige Ansammlung von Objekten im äußersten Bereich des Sonnensystems, weit hinter dem Kuipergürtel. Wissenschaftlich nachgewiesen ist die Exisitenz der Orthschen Wolke nicht, aber als Hypothese und Modellannahme ist sie weitestgehend akzepiert.

Die meisten Kometen sollen aus dieser Orthsche Wolke oder auch dem Kuipergürtel stammen. Ihre Bahnen sind langestreckten Ellipsen. die in das Innere Sonnensystem führen, wo die Kometen dann die Sonne passieren und evtl. gut von der Erde aus zu beobachten sind.

Meine Beobachtungen von Kometen.

Astrofotografie: Mondfinsternisse

Gehört zu: Das Sonnensystem
Siehe auch: Astrofotografie: Der Mond
Benutzt: Videos aus Flickr

Stand: 29.11.2022

Mondfinsternisse

Mondfinsternisse sind besonders spektakulär und können (ähnlich wie die Sonne) leicht beobachtet und fotografiert werden.

  • Halbschattenfinsternisse geben zum Fotografieren nicht viel her.
  • Eine partielle Mondfinsternis ist gut zu fotografieren.
  • Eine totale Mondfinsternis ist gut zu fotografieren und ist auch sehr beeindruckend.

Fotografieren einer Mondfinsternis

Beispiele: Mondfinsternis Videos

Mondfinsternis 27.7.2018 in Handeloh: https://flic.kr/p/2kSibuk

Mondfinsternis 21.1.2019 in Eimsbüttel: https://flic.kr/p/2kSinop

Fotografische Gerätschaften (mobil)

Ich habe die Mondfinsternis vom 27.7.2018 wie folgt fotografiert:

  • Teleskop: Orion ED 80/600 mit Reducer 0,85x; d.h. f=510 mm und damit Blende f/6,8
  • Kamera: Canon EOS 600D mit APS-C CMOS, 5184 x 3456 Pixel, Pixelgröße 4,3 μ
  • Montierung: SkyWatcher HEQ5 Pro mit “Lunar Tracking” (bei sauberem Polar Alignment)
  • Aufnahme-Software: APT auf Windows 10

Fokussieren bei Mondfinsternissen

Allerdings kann man bei einer totalen Mondfinsternis nicht gut auf dem Mond selber fokussieren; denn auf dem Mond selber ist die Beleuchtung direkt “von oben” und die Schattengrenze (Erdschatten) ist sehr diffus. Es empfiehlt sich also, vor der Mondfinsternis auf sichtbare helle Fixsterne zu fokussieren – notfalls auch während der Finsternis..

Aufnahmedaten

  • ISO 100
  • Blende 6,8
  • Belichtungszeiten:
    • Totalität 5-1 sec,
    • Partielle Phase: 1 sec für den dunklen Teil, 1/100 für den hellen Teil

Nachbearbeitung der Fotos

  • Serie von Einzelfotos:
    • Auswahl einiger weniger Einzelfotos im zeitlichen Abstand von etwa 20 Minuten
    • Etwas vergrößert, dabei alle Fotos in genau dem gleichen Maßstab vergrößert
    • Histogramm und Gamma so dass die Einzelfotos ungefähr gleich aussehen
    • Ergebnis: Meine Fotos vom 27.7.2018 habe ich in einem Google-Fotos-Album zusammengestellt.
  • Video
    • Aus den vielen Einzelbildern kann man leicht mit z.B. Microsoft Movie Maker ein Video machen
    • Allerdings sind trotz Lunar Tracking einige Bildsprünge in der Aufnahmeserie, die über fast 1,5 h Stunden ging
    • Ergebnis: YouTube

Auf der Suche nach einer Software, die meine Bildserie schön ausrichtet, sodaß die “Bildsprünge” verschwinden, bin ich gestossen auf:

  • PIPP Planetary Imaging PreProcessor “center planet in the frames”
  • https://sites.google.com/site/astropipp/example-uasge/example5
  • http://stargazerslounge.com/topic/184192-full-disc-lunar-imaging-with-a-dslr/

Wann sind die nächsten Mondfinsternisse?

Quelle: http://www.mondfinsternis.net/wann.htm

Partielle MoFi am 7.8.2017

Wenn der Mond am Abend des 07.08.2017 (ein Montag) um 18h 43m aufgeht, ist das Maximum dieser bescheidenen partiellen Finsternis bereits vorbei (18h 21m, 25%). Noch in der hellen bürgerlichen Dämmerung endet die Kernschattenphase (19h 19m). Doch bis dahin bieten sich reizvolle Fotomotive, wenn der “angeknabberte” Mond knapp über dem Horizont in der Gegendämmerung steht, die im angelsächsischen Raum als “Belt of Venus” (Gürtel der Venus) bezeichnet wird. Um in den Genuss dieses Schauspiels zu kommen, benötigen Sie unbedingt einen Standort mit freiem Blick zum Südost-Horizont, denn selbst am Sichtbarkeitsende der Halbschattenphase steht der Mond gerade einmal 10 Grad hoch.

Totale Mondfinsternis am 27.7.2018

Quelle: https://www.mofi2018.de/

Die Totale Mondfinsternis am 27.07.2018 gehört zweifelsohne zu den ganz großen astronomischen Ereignissen unserer Zeit. Mit einer Totalitätsdauer von 103 Minuten ist sie die längste totale MoFi des 21. Jahrhunderts.

Meine Meinung: ob die Totalität 5 Minuten länger oder kürzer ist, interessiert mich nicht die Bohne.

Da der Mond in Mitteleuropa während der einleitenden partiellen Phase aufgeht, kann die Totalität am dunkelblauen Dämmerungshimmel in voller Länge verfolgt werden

Das ist ziehmlicher Blödsinn: beim Anfang der Totalität steht der Mond 1 Grad über dem Horizont und der Himmel ist ganz hell

Etwa 6 Grad unterhalb des Roten Mondes steht Mars, der Rote Planet. Wenn ein Planet sich in der Nähe des Vollmonds befindet, dann steht er zwangsläufig in Opposition zur Sonne und erreicht mithin seine maximale Helligkeit. Diese fällt bei Marsoppositionen wegen der stark schwankenden Abstände zur Erde sehr unterschiedlich aus. Am 27.07.2018 haben wir es mit einer außerordentlich günstigen Marsopposition zu tun; der Rote Planet erreicht mit -2.8 mag fast seine größte überhaupt mögliche Helligkeit und übertrifft sogar den Jupiter an Glanz. Da sich das gesamte Geschehen horizontnah in der Dämmerung abspielt, kommen auch Naturfotografen voll auf ihre Kosten.

Astro-Fotografen finden die Horizont-Nähe sehr negativ.

Selbst der Kalender meint es diesmal gut mit den Beobachtern, denn die Jahrhundert-Finsternis findet an einem Freitagabend statt.

Totale Mondfinsternis am 21.01.2019

Link: http://www.mofi2019.de/#ueberblick

Meine Fotos davon sind auf Google Fotos

Astronomie: Entfernungsbestimmung

Gehört zu: Astronomie
Siehe auch: Sonnensystem, Kosmologie, Hertzsprung-Russel-Diagramm, Kopernikus, Kepler, Hubble-Konstante, Delta Cepheiden
Benutzt: Fotos aus Wikipedia, Latex- Plugin für WordPress

Status: 08.09.2022

Astronomie: Entfernungsbestimmung

Links

https://libernaturaererum.files.wordpress.com/2012/10/vermessung.pdf

Überblick

  • Längeneinheiten in der Astronomie
  • Vom Erdumfang zum Urmeter
  • Erathostenes Erdumfang
  • Aristarch von Samos: Erde – Mond – Sonne
  • Parallaxe des Mondes
  • Parallaxe der Sonne
  • Bessel: Parallaxe von Fixsternen
  • Standardkerzen: Delta Cepheiden
  • Standardkerzen: Supernovae vom Typ Ia
  • Hubble: Rotverschiebung

Längeneinheiten in der Astronomie

Im heute geltenden SI-System ist die Einheit der Länge das Meter.

Vom Erdumfang zum Urmeter

1791 beschloss die verfassungsgebende  Versammlung in Paris, die verschiedenen auf der Welt verwendeten Längenmaße zu vereinheitlichen. Das neue Längenmaß sollte später das “Meter” werden. Es wurde als zehn-millionster Teil des Viertels desjenigen Erdumfangs festgelegt, der Paris und den Nordpol berührt, definiert. 1793 wurde das Meter in Frankreich gesetzlich eingeführt.

Dazu musste man also die Länge des Erdumfangs bestimmen. Siehe dazu weiter unten und “Die Jagd nach dem Meter: Das Urmeter”. Nach heutigen Messungen beträgt der Umfang der Erde ca. 40000 km.

1960 wurde dieses “Urmeter” durch eine neue Definition im SI-System abgelöst.

Wegen der großen Entfernungen im Weltall benutzen die Astronomen gern andere Längeneinheiten.

Im Sonnensystem: Die Astronomische Einheit

Im Sonnensystem misst man die Entfernungen gerne in sog. Astronomischen Einheiten (A.E.). , was die mittlere Entfernung Erde-Sonne bedeuten soll.

Dazu muss man die Entfernung Erde-Sonne bestimmen. Weiter unten wird beschrieben, wie diese Entfernung durch Messung der Parallaxe bestimmt werden kann. Kennt man die Entfernung Erde-Sonne, kann man die Entfernung der anderen Planeten (Merkur, Venus, Mars, Juptier,…) mittels der Keplerschen Gesetze berechnen.

Die Astronomische Einheit wurde 2012 durch die IAU (Internationale Astronomische Union) als exakt 1 A.E.  = 149 597 870 700 m festgelegt. Dadurch ist gleichzeitig auch das Parsec (s.u.) festgelegt.

In der Milchstraße: Lichtjahre

Ein Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht (im Vakuum) in einem Jahr zurücklegt.

Die Lichtgeschwindigkeit ist im SI-System festgelegt als: 299.792.458 m/s

Tabelle 1: Was ist ein Lichtjahr

Größe  Wert Einheit  Formel
Lichtgeschwindigkeit  2,99792458 108  m/s
Julianisches Jahr  365,25  Tage
Julianisches Jahr  3,1558 107  Sekunden  Tage*60*60*24
Lichtjahr  9,4607 1015  m  Geschwindigkeit * Zeit
Lichtjahr   1  ly

Damit ergibt sich:

\( 1 \space Lichtjahr = Lichtgeschwindigkeit \cdot Länge eines Jahres = 2,99792458 \cdot 10^8 \cdot 3,1558 \cdot 10^7 m = 9,46 \cdot 10^{15} \space m \)

Das Lichtjahr wird gerne in populärwissenschaftlichem Zusammenhang benutzt.

Beispiel: Milchstraße

Der Durchmesser unserer Milchstrasse beträgt 100.000 Lichtjahre…

Beispiel: Proxima Centauri

Die Entfernung zu unserem nächstgelegenen Fixstern “Proxima Centauri” beträgt: 4,24 ly

Mit einem modernen Verkehrsflugzeug (1000 km/h) würde eine Reise dorthin 4,6 Mio Jahre dauern.

Längeneinheit: Angström

Bei ganz kleinen Längen (Mikroskop, Lichtwellenlängen etc.) verwendet 1 Angström = 0,1 Nano Meter (nm) = 10-10 m

Entfernungsbestimmung durch Messung der Parallaxe

Grundlage ist die Tatsache, dass alle Himmelskörper an die dahinter liegenden Hintergrundsterne (Himmelssphäre) projiziert erscheinen. Verändert der Beobachtungsort seine Lage, so verschiebt sich der projizierte Ort am Himmel. Diese parallaktische Verschiebung ist umso größer, je größer die Ortsveränderung des Beobachters und je näher das Gestirn ist. Eine Standortänderung eines Beobachters auf der Erde ergibt sich durch deren Rotation (tägliche Parallaxe), die Bewegung der Erde um die Sonne (jährliche Parallaxe) und die Bewegung der Sonne mitsamt den Planeten im Milchstraßensystem (säkulare Parallaxe).

Die Entfernung zu Fixsternen ausserhalb unseres Sonnensytems können wir durch Messung der “jährlichen Parallaxe”, also mit der Basis des Erdbahnradius von 150 Mio km bestimmen.

Entfernungseinheit: 1 Parsec (für Parallaxen Sekunde) – die Entfernung, in der die Parallaxe 1 Bogensekunde beträgt.

Bezeichnen wir die jährliche Parallaxe eines Sterns in Bogensekunden mit p und die Entfernung dieses Sterns in Parsec mit r, so gilt:

\( \Large r = \frac{1}{p} \\ \)

Weil  \( 1 \space Bogensekunde = \frac{2 \pi}{60*60*360} = 4,8481368 \cdot 10^{-6}  \)  im Bogenmass ist, ergibt sich das Parsec zu:

\( \frac{1 A.E.}{4,8481368 \cdot 10^{-6}} = \frac{149 597 870 700 \, m}{4,8481368 \cdot 10^{-6}}  = 3,08567758 \cdot 10^{16} m \)

Maßeinheiten der Länge im Vergleich

Tabelle 2: Maßeinheiten

 Größe  Wert Einheit  Formel
 Astronomische Einheit  149,5978707 Mio km  1 Mio = 106   (festgelegt)
 Astronomische Einheit  1,495978707 1011 m  103 m = 1 km   (festgelegt)
 Astronomische Einheit  1 A.E.
 Winkel  1 Bogensekunde
 Winkel  4,8481368 10-6 Bogenmass   2 pi / (60*60*360)
 Parsec  3,08567758 1013 km   A.E. / Winkel
 Parsec  3,08567758 1016 m   103 m = 1 km
 Parsec 3,26  ly  10 * 3,08567758 / 9,46
 Parsec  1  pc
 Julianisches Jahr  365,25  Tage  festgelegt
 Julianisches Jahr  31 557 600  s  365,25*24*60*60
 Lichtjahr   9,46 1015  m  299792458 m/s * 31557600 s
 Lichtjahr   1  ly

Zum Vergleich: 1 Parsec = 3,2 Lichtjahre.

Sehr gerne wird von Astronomen die daraus abgeleitete Entfernungseinheit “Mega Parsec” verwendet…

Erathostenes: Die Erdumfang

Erste bekannte Bestimmung des Erdumfangs stammt von Erathostenes (276 v.Chr – 194 v.Chr.), einem Freund des Archimedes.

Erathostenes beobachtete, das in Syene (heute Assuan) die Sonne bei ihrem Höchststand ganz senkrecht in einen tiefen Brunnen schien – Assuan liegt auf dem Wendekreis. In Alexandria dagegen erreichte die Sonne bei ihrem Höchststand nicht die genaue senkrechte, sondern warf einen kleinen Schatten. Diesen Einfallswinkel der Sonne bestimmte er zu 1/50 eines Kreises, also ca. 7,2 Grad.

Die Entfernung von Alexandria nach Syene war damas durch Landvermessung bekannt, nämlich 5000 Stadien. Also musste der Erdumfang 50 * 5000 Stadien = 250000 Stadien sein. Die Frage ist nur noch, welche Länge hatte damals ein Stadie…

Abbildung 1: https://www.planet-wissen.de/gesellschaft/ordnungssysteme/kartografie_das_gesicht_der_erde/eratosthenesberechntedenerdumfangsehrgenau100~_v-gseapremiumxl.jpg”

 

Abbildung 2: Encyplopaedia Britannica (Wikipedia: Eratosthenes_measure_of_Earth_circumference.svg)

Erathostenes

Aristarch von Samos: Erde – Mond – Sonne

Aristarch von Samos (310-250 v.Chr.) hat versucht, die Entfernungen von Mond und Sonne in Relation zu setzen. Er nutzte dazu die Stellung dieser Gestirne bei Halbmond aus:

Abbildung 3: Aristarch von Samos

Quelle: https://www.leifiphysik.de/sites/default/files/images/5a15c1d5df48707705166eb72ed95511/505sonnenentfernung_nach_aristarch.gif

Aristarch hat den Winkel von Mitte Halbmond zu Mitte Sonne mit 87  “gemessen” (er sagte: “Ein Dreißigstel des Viertelkreises weniger als ein Viertelkreis”). Daraus ergibt sich das Verhältnis von Mondentfernung zu Sonnenentfernung wie 1 zu 19.

Die heutigen Zahlen sind:

  • Entfernung Erde – Mond:  384400 km
  • Entfernung Erde – Sonne: 150000 Mio km

Also ist das Verhältnis 1 zu 390.

Hier lag Aristarch also ziemlich weit daneben. Die Ungenauigkeit ist vielleicht verständlich, weil erstens der Halbmond nicht ganz so scharf zu bestimmen ist und zweitens so ein großer Winkel am Taghimmel auch nicht so einfach zu messen ist.

Trotz der – aus heutiger Sicht – großen Ungenauigkeit dieses ersten Versuchs von Aristarch, ist das Ergebnis für die damalige Zeit revolutiomär, denn bis dahin ging man davon aus, dass alle Gestirne am Himmel in etwa die gleiche Entfernung von der Erde haben – die sog. “Himmelskugel”.

Bestimmung der Entfernung Erde – Mond durch Parallaxe

Die Entfernung zum Mond kann durch Messung seiner täglichen Parallaxe bestimmt werden.

Dazu nimmt man zwei Beobachter auf möglichst unterschiedlichen geografischen Breiten und möglichst gleicher geografischer Länge…

Ptolemäus (160 – 125 v.Chr.) konnte die tägliche Parallaxe des Mondes anhand der Beobachtung von Mondfinsternissen zu 53,9′ bestimmen, was recht gut zu dem heutigen Wert von 57′ passt.

Mit einem Erdradius von R = 6371 km ergibt sich daraus eine Entfernung von D = R /Bogenmass(57′).

\( D = \Large \frac{6371 km}{57 \cdot \frac{2 \pi}{360 \cdot 60}} = \frac{6371 km}{0,0165806279}\)

Daraus ergibt sich eine Entfernung Erde – Mond von  D = 384244 km

Bestimmung der Entfernung Erde – Mars durch Parallaxe

Den ersten Erfolg mit einer Parallaxemessung hatte J. D. Cassini (1625-1712), der 1672 die Marsparallaxe bestimmte. Von England und von Frankreich aus wurde zu gleicher Zeit der Ort des Planeten Mars unter den Fixsternen gemessen und damit seine Entfernung von der Erde bestimmt. Mit Hilfe des dritten Keplerschen Gesetzes konnten damit auch die Entfernungen der Erde und der übrigen Planeten von der Sonne bestimmt werden. Als Abstand Erde – Sonne (die astronomische Einheit) erhielt man einen Wert von 134 bis 140 Millionen Kilometer. (Heute gültiger Wert: 149,6 Millionen km.)

Bestimmung der Entfernung Erde – Sonne durch Parallaxe

Die Entfernung zur Sonne kann durch Messung ihrer täglichen Parallaxe bestimmt werden.

Die täglichen Parallaxe der Sonne beträgt am Erdäquator 8,8” (z.B. Venusdurchgang).

Venusdurchgänge 1761 und 1769

Mit einem Erdradius von R = 6371 km ergibt sich daraus eine Entfernung von D = R /Bogenmass(8,8″).

\( D = \Large \frac{6371 km}{8,8 \cdot \frac{2 \pi}{360 \cdot 60 \cdot 60}} = \frac{6371 km}{0,0000426636}\)

Daraus ergibt sich eine Entfernung Erde – Sonne von D = 149 331 032 km.

Die Entfernungseinheit: 1 Astronomische Einheit (A.E.) = 150 Mio km – wird benutzt, um Entfernungen innerhalb unseres Sonnensystems anzugeben.

Sterne in unserer Nähe: Parallaxe

Wilhelm Bessel (1784-1846) konnte als erster eine Fixstern-Parallaxe messen und zwar beim Stern 61 Cyg. Bessel hat in den Jahren 1837/38 die jährliche Parallaxe von 61 Cyg zu 0,31″ bestimmt, was eine Entfernung von \( \frac{1}{0,31} = 3,2258 \) Parsec also \( 3,2258 \cdot 3,259 = 10,5 \space Lichtjahre \) ergibt. Neuere Messungen der Parallaxe ergeben: 0,286″.

Damit war auch das Heliozentrische Weltbild endgültig bestätigt. Die Erde bewegt sich um die Sonne. Die Parallaxen sind ein Spiegelbild dieser Erdbewegung.

Durch genaue Messung der Parallaxe kann mann heute die Entfernungen im Sonnensystem und auch zu den Sternen in der näheren Umgebung bis ca. 300 Lichtjahre messen.

Standard-Kerzen: Delta Cepheiden

Henrietta Swan Leavitt (1868-1921) entdeckte 1912  die “Perioden-Leuchtkraft-Beziehung” anhand von Aufnahmen der Kleinen Magellanschen Wolke (SMC).

Cepheiden sind Pulsationsveränderliche – ihre Leuchtkraft bzw. Helligkeit verändert sich streng periodisch.
Die Helligkeit hängt bei Cephiden mit der Länge ihrer Periode zusammen (Perioden-Leuchtkraft-Beziehung)
Cepheiden dienen zur Entfernungsmessung im Kosmos: aus der Beobachtung der Periodendauer kann man direkt auf die absolute Helligkeit schließen. Durch die Messung der scheinbaren Helligkeit dann mit dem Entfernungsmodul die Entfernung berechnen werden.

Die Cepheiden in der SMC haben ja alle die gleiche Entfernung, deshalb gilt die Beziehung zwischen Periode und Helligkeit auch für die absolute Helligkeit, also die Leuchtkraft. Es ist ledigleich eine Kalibrierung erforderlich.
\(m – M = 5 \cdot (\lg{r} – 1) \)

\(r = 10^{1+\frac{m-M}{5}} \)

1913 gelang Ejnar Hertzsprung (1873-1967) dann die Bestimmung der Entfernung einiger Cepheiden der Milchstraße, womit die Entfernung (und damit die absolute Helligkeit) zu allen Cepheiden kalibriert werden konnte.

Die Cepheiden-Methode reicht bis knapp zu den Galaxien des Virgo-Galaxienhaufes (Entfernung bis 23 Mpc) und dient so auch der Entfernungsbestimmung extragalaktischer Systeme.

Standard-Kerzen: Supernovae vom Typ Ia

Eine Supernova ist das kurzzeitige, helle Aufleuchten eines massereichen Sterns am Ende seiner Lebenszeit durch eine Explosion, bei der der ursprüngliche Stern selbst vernichtet wird. Die Leuchtkraft des Sterns nimmt dabei millionen- bis milliardenfach zu, er wird für kurze Zeit so hell wie eine ganze Galaxie.

Man kennt zwei grundsätzliche Mechanismen, nach denen Sterne zur Supernova werden können:

  1. Massereiche Sterne mit einer Anfangsmasse von mehr als etwa acht Sonnenmassen, deren Kern am Ende ihrer Entwicklung und nach Verbrauch ihres nuklearen Brennstoffs kollabiert. Hierbei kann ein kompaktes Objekt, etwa ein Neutronenstern (Pulsar) oder ein Schwarzes Loch, entstehen. Dieser Vorgang wird als Kollaps- bzw. hydrodynamische Supernova bezeichnet.
  2. Sterne mit geringerer Masse, die in ihrem vorläufigen Endstadium als Weißer Zwerg Material (z. B. von einem Begleiter in einem Doppelsternsystem) akkretieren, durch Eigengravitation kollabieren und dabei durch einsetzendes Kohlenstoffbrennen zerrissen werden. Dieses Phänomen wird als thermonukleare Supernova oder Supernova vom Typ Ia bezeichnet.

Supernovae vom Typ Ia sind eine gute Stardardkerze und können so zur Entfernungsbestimmung benutzt werden.

Die absolute Helligkeit (Helligkeit in einer Entfernung von 10 Parsec) einer Supernova vom Typ Ia lässt sich mit Hilfe der sog. “Phillips-Beziehung” rechnerisch ermitteln.

Wenn wir dann die scheinbare Helligkeit messen, ergibt sich daraus die Entfernung r (in Parsec), da ja die scheinbare Helligkeit mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt.

\(r = 10^{1+\frac{m-M}{5}}  \)

Auf diese Weise konnte 1923 die Entfernung des Andromedanebels (M31) ermittelt werden.

Hubble-Konstante

Edwin Hubble (1889-1954) beobachtete in den Spektren von Galaxien eine Rotverschiebung.

Er interpretierte diese Rotverschiebung z als Dopplereffekt hervorgerufen durch eine Fluchtgeschwindigkeit v der Galaxien.

\(\displaystyle z = \frac{v}{c} \)

Edwin Hubble konnte 1929 nachweisen, dass diese Rotverschiebung (interpretiert als Fluchtbewegung) mit der Entfernung D der Galaxien zunimmt.  Es waren zwar nur 18 Galaxien, die Hubble untersuchte, doch mit wachsender Zahl hat sich dieses Ergebnis bestätigt. Dieser Zusammenhang ging als Hubble-Effekt in die Kosmologie ein.

\(\displaystyle v = H_0 D \)

Das Hubble-Gesetz zeigt einen linearen Zusammenhang zwischen Fluchtgeschwindigkeit v und der Distanz D mit einer Proportionalitätskonstante, der Hubble-Konstanten H0. Die Linearität hat jedoch nur im nahen Universum ihre Gültigkeit, nämlich bis zu einem maximalen Abstand von gut 400 Mpc oder z  kleiner als 0,1. Für weiter entfernte Objekte bricht die Linearität zusammen.

Bei größeren Geschwindigkeiten (d.h. groß relativ zur Lichtgeschwindigkeit) müssen zusätzlich die relativistischen Effekte berücksichtigt werden. Das erfolgt dann mit HIlfe der sog. “Robertson-Walker-Metrik” und die “Friedmann-Gleichung“.

 

Astronomie: Der Mond – “Supermond”

Gehört zu: Das Sonnensystem
Siehe auch: Himmelsmechanik, Der Mond
Benutzt: Grafiken aus GitHub

Wie super ist der Supermond?

Der Erdmond bewegt sich mit einer leicht exzentrischen Bahn um die Erde (genauer: um den gemeinsamen Schwerpunkt des Systems Erde-Mond). Dabei beträgt die mittlere Entfernung bekanntlich 384400 km. Auf Grund der leichten Exzentrizität kann die Mondentfernung schwanken zwischen 363300 km und 405500 km.

Scheinbarer Durchmesser

Der scheinbare Durchmesser der Mondscheibe (also das, was man sieht) ergibt sich aus dem Monddurchmesser und seiner Entfernung. Bei einem Durchmesser von 3474 km kommen wir auf einen mittleren scheinbaren Durchmesser der Mondscheibe von 31,1 Bogenminuten (3474/384400)*180*60/Pi.

Entsprechend errechnen wir als minimalen Durchmesser 29,5 Bogenminuten und als maximalen Durchmesser 32,9 Bogenminuten. Damit ist der kleinste Mond also 5,2% kleiner und der größte Mond 5,8% größer als der mittlere scheinbare Monddurchmesser. Dieser Unterschied im scheinbaren Durchmesser entspricht genau der Variation der Entfernung des Mondes; d.h. der Exzentrizität der Mondbahn von 0,055

Wenn man diese leicht unterschiedlichen Mondgrößen nebeneinander hält (siehe untenstehende gerechnete SVG-Grafik – mit neutralem Hintergrund) kann man den Unterschied wohl erkennen. Wenn man zur Zeit aber immer nur einen Mond sieht und den Vergleichsmond viele Tage später, dürfte es schwierig werden. Dann helfen vielleicht Fotos.

Wenn man bedenkt, dass z.B. Normalbenzin 91 ROZ hat und Superbenzin 95 ROZ hat (also 4,4% mehr), kann man wohl mit einer ähnlichen Logik bei einem um 5,8% größeren Mond von einen “Supermond” sprechen, auch wenn man mit dem bloßen Auge den Unterschied nicht wahrnehmen kann.

Einen größeren Effekt auf die subjektiv wahrgenommene Größe der Mondscheibe hat ja bekanntlich der Hintergrund vor dem man den Mond sieht.

Abbildung 1: Variation der scheinbare Größe der Mondscheibe (Github: supermong-5.svg)

Supermond-5.svg

Scheinbare Helligkeit

Wenn wir nach der Helligkeit des “Supermondes” fragen, sieht das aber etwas anders aus.

Wenn der Durchmesser 5,8% größer ist, ist die Fläche zu multiplizieren mit 1,058078 x 1,058078 = 1,119530.
Die Fläche des Supermondes ist also 11,95 % größer als die des mittleren Mondes.

Der Supermond ist auch entsprechend 5,8% näher an der Erde. Die Flächenhelligkeit nimmt mit dem Quadrat der Entfernung ab. Dementsprechend ist auch die Flächenhelligkeit mit 1,058078 x 1,058078 = 1,119530 zu multiplizieren.

Damit ergibt sich für die Gesamthelligkeit des Supermondes ein Faktor 1,119530 x 1,119530 = 1,2533 d.h. eine Steigerung der Gesamthelligkeit von 25,33 % gegenüber dem mittleren Mond. Wenn wir das in eine Differenz von astronomischen Größenklassen umrechnen, entspricht ein Faktor von 1,2533 einer Magnitudendifferenz von  0,2451 mag. Die scheinbare Helligkeit des Vollmondes schwankt zwischen -12,5 mag und -13,0 mag.