KZO Wetzikon Beobachtungen Astronomiefreifach HS 2001/2002 Stefan Leuthold.

KZO Wetzikon

Beobachtungen

Astronomiefreifach HS 2001/2002

Stefan Leuthold

Astronomie. Beobachtungen. Folie Nr. 2

TeleskopeHistorisches zu TeleskopenRadioastronomie


Woraus besteht ein Teleskop? Optik

Bilderzeugendes System:• Objektiv (von lat. «gegenüberliegen»), oder• Hohlspiegel

Okular (von lat. «Auge»)

Montierung und Stativ Zubehör

Sucher Taukappe Filter Fotoadapter


Drei verschiedene Teleskoparten Refraktoren

Linsenfernrohre «Kepler‘sches Fernrohr»

Reflektoren Spiegelfernrohr «Newton Refraktor»

Katadioptrische Fernrohre Schmidt-Cassegrain Teleskope (SCT) Kombination aus Spiegel und Linse


Optische Grundlagen. Objektivdurchmesser D: Je grösser, desto

mehr Licht gesammelt, desto heller das Objekt. Objektivbrennweite F: Je kleiner, desto heller. Auflösungsvermögen: Winkel in rad, wobei

der Durchmesser des beobachteten Objektes ø := min · d ist (d := Distanz Objekt-Teleskop).

Öffnungsverhältnis := D/fObjektiv

entspricht «Blende» in Fotographie

min = 1,22 ·

D


Vergrösserung.

Maximalvergrösserung (Faustregel)

(bei sehr guten Verhältnissen das Doppelte)

V = FObjektiv

fOkular

Vmax ≈ Dobjektiv (mm)


Refraktoren: Prinzip.

FokusObjektiv Okular

FObjektivbrennweite

fOkularbrennweite

Sehr gute Bildqualität ab Öffnungsverhältnis 1/15.


Reflektoren: Prinzip

Fokus ObjektivOkular

Lichtstarke Geräte ab Öffnungsverhältnis 1/8 wesentlichgünstiger als Refraktoren.


Cassegrain: Prinzip

Fokus

Hauptspiegel

Fangspiegel


Welche Vergrösserung? 7-15fach (Feldstecher)

Mondkrater, Jupitermonde. Ab 10fach braucht man ein Stativ.

30fach (kleines Fernrohr)Überblick über Mond, Sonnenflecken, erahnt Flecken auf Jupiter, erkennt knapp Saturnringe

60-100fach Feine Details auf Sonne, Planeten (Mars: Polkappen, Venusphasen)

Ab 200fachFeinste Details, nur bei sehr ruhiger Luft


Teleskop an der KZO Objektivbrennweite 3960mm. Okulare 40mm, 26mm, 12.5mm.

Daraus Vergrösserungen ≈100fach, ≈150fach, ≈320fach




Refraktoren: Erfindung Linsenteleskope. Jan Lipperhey baut spätestens 1608 das erste

Linsenteleskop, das er am 2. Oktober 1608 Fürst Maurits und den Städten der Niederlande ein Teleskop anbietet, welches für Kriegszwecke gedacht war.


Refraktoren: Galilei

Brief von Galilei an seinen Schwager Benedetto Landucci, 20.8.1609

Ich bereitete mir zunächst ein Bleirohr und passte in sein Ende zwei Glaslinsen ein, eine plankonvexe und eine plankonkave. Das Auge an der Konkavlinse, sah ich die Gegenstände dreimal näher, als wenn man sie nur mit blossem Auge betrachtet. Danach fertigte ich mir ein genaueres Rohr, dass die Gegenstände mehr als sechzigmal vergrösserte. Schliesslich ist mir der Bau eines so vorzüglichen Gerätes gelungen, dass ich die Gegenstände ungefähr tausendmal grösser und mehr als dreissigmal näher sah, als wenn man sie nur mit dem natürlichen Sehvermögen betrachtet.»

«Vor ungefähr zehn Monaten kam mir ein Gerücht zu Ohren, von einem Niederländer sei ein Augenglas hergestellt worden, mit dessen Hilfe man sichtbare Gegenstände, die weit entfernt waren, so deutlich wahrnahm, als sehe man sie aus der Nähe. [...] Das war schliesslich der Anlass, dass ich mich ganz der Aufgabe widmete, das Prinzip zu erforschen sowie Mittel zu ersinnen, durch die ich zur Erfindung eines ähnlichen Gerätes würde kommen können. Sie gelang mir wenig später, nachdem ich mich in die Lehre von der Brechung des Lichts vertieft hatte.


Refraktoren: Kepler Johannes Kepler (1571-1630)

lebt 1609 als kaiserlicher Mathematiker und Hofastronom in Prag.

Findet und veröffentlicht in diesem Jahr seine ersten beiden Gesetze in «Astronomia Nova».

Bekommt 1610 den «Siderius Nuncius» von Galilei zu lesen und tritt mit diesem in Brief-kontakt.


Refraktoren: Kepler |2 August 1610: Kepler betrachtet mit dem

Galileiteleskop selber die Jupitermonde. 1611 schreibt er die «Dioptrik», welche heute

noch Gültigkeit hat und fast komplett ist. Darin beschreibt er den Bau eines Fernrohres, welches aus zwei Konvexlinsen besteht und grössere/schärfere Bilder liefert als das Galileiteleskop.

Neben der Bauanleitung liefert Kepler auch die Theorie, dasselbe zum Bau eines Mikroskops und eines Spiegelteleskops.


Refraktoren: Huygens Erste Teleskope hatten 30- bis

40fache Vergrösserung. Christiaan Huygens (1629-1695) arbeitet als erster mit einem Teleskop mit etwa 100facher Vergrösserung.

Erfinder der Luftfernrohre: Mit einem sieben Meter langen Fernrohr entdeckt er Gas- und Staubwolke des Orionnebels, den Saturnmond Titan, die Saturnringe und die Oberflächenstruktur des Mars.


Refraktoren: Fraunhofer. Joseph Fraunhofer (1787-1826) kommt 1799 zu

einem Spiegelmacher und Glasschleifer nach München, wo es ihm gelingt, die Glasqualität wesentlich zu verbessern.

Er findet Glasfehler durch eine von ihm erstmals gebrauchte Methode und überträgt seine berechneten Daten auf Produktionsprozesse.

Findet 1814 das Sonnenspektrum (über 570 «Fraunhoferlinien») bei Bestimmung der Brechzahlen mit einem Prisma.


Reflektoren: Digges. Je grösser Refraktoren, desto schlimmer der

Effekt der Lichtbrechung verschiedener Wellenlängen.

Ein Spiegel zeigt keine Farbabweichungen. Erstes Spiegelteleskop gebaut von Leonard

Digges (um 1571 beschrieben), aber bis Newton keine brauchbaren Spiegelteleskope im Umlauf.


Reflektoren: Newton Sir Isaac Newton (1642-1727)

konstruiert das erste «reflektierende Teleskop» 1668.

Länge 13,8 cm; ø 2,5 cm (!) Vergrösserung 30- bis 40fach. Zeigt 1671 ein grösseres Teleskop

der Royal Society, welche ihn zu ihrem Mitglied wählt. Später wird er deren Präsident bis zu seinem Tod.


Reflektoren: Herschel. Wilhelm Herschel (1738-1822)

muss 1756 nach England mit der Regimentskapelle.

Dort lernt er Englisch und kehrt ohne Erlaubnis der Truppe nach deren Rückkehr nach Deutschland dorthin zurück, nennt sich fortan William Herschel.

Gelangt über Musik, Mathematik und Optik an Newton, interessiert sich für Astronomie und baut bald bessere Teleskope als die Profis.


Reflektoren: Herschel |2 Erstes Spiegelteleskop von Herschel 1774, er

baut in seinem Leben über 400. Übertrifft die damaligen Refraktoren bei weitem. Systematische Durchmusterung des Himmels. Entdeckt 1781 ein Objekt, das kein Stern sein

kann: Uranus. Wird zum Hofastronomen von Georg III. ernannt

und heiratet eine reiche Witwe: Ohne Geldsorgen baut er Riesenteleskope und entdeckt die Uranusmonde Titania und Oberon.


Reflektoren: Herschel |3 Entdeckt mit einem von Georg III. mitfinanzierten

Teleskop von über 12 m Länge und 1,22 m Spiegeldurchmesser in der ersten Nacht die Saturnmonde Enceladus und Mimas.


Reflektoren: Schmidt. Bernhard Woldemar Schmidt (1879-1935):

Optiker und Glasschleifer schickt als Unbekannter seine Spiegel ans Astrophysikalische Observatorium in Potsdam.

Bald liefert er an Sternwarten und optische Firmen. Setzt als erster eine Korrekturplatte ein.

Erster Schmidtspiegel 1936 auf Mount Palomar (ø 60 cm) findet innerhalb von fünf Jahren 18 Supernovae.


Reflektoren: Hale-Teleskop. George Ellery Hale (1868-1939) plant das 5m-

Teleskop auf dem Mount Palomar. Es ist eines der leistungsfähigsten erdgebunden-

en Teleskope. In einer 41m hohen Kuppel untergebracht. Der Spiegel wiegt etwa 20 Tonnen, wird 1934

gegossen, danach geschliffen und 1948 in Betrieb genommen.

Damit könnte man eine brennende Kerze in 30‘000 km Entfernung sehen.


Katadioptrische Fernrohre. Jaques Cassegrain (1652-1712) zeichnet 1672

das erste nach ihm benannte Teleskop. Danach Kombinationen und Verfeinerungen

wesentliche Verbesserungen bezüglich Preis/Qualität.




Gaswolken Durch UV-Strahlung auf-

geheizte Gaswolken leuchten(haben ein Emissions-spektrum).

Kühle Gaswolken leuchtennicht, da alle Atome im Grundzustand sind (Elektronim H-Atom auf der erstenSchale).

UVUV


Gaswolken |2 Aufheizung durch UV-Strahlung

10-12

10-1010-1210-14 10-8 10-6 10-4 10-2 1 102 104 106 108 1010

10-1610-14 10-18 10-18 10-20 10-22 10-24 10-26 10-28 10-30 10-32 10-34

Sichtbar

Radio

Mikrow

elle

Infrarot

Ultra

violett

Rönten

Gam

ma

Strahle

n

Wellenlänge des Photons/m

Energie eines Photons/J

~ h · v ·


Gaswolken |3Kalte dunkle Gaswolken können trotzdem gefunden und untersucht werden:

Etwa alle 11 Mio. Jahre kehrt ein H-Atom seinen Elektronenspin, wobei es in einen Grundzustand übergeht, der von seinem ursprünglichen Zustand bei -13,6 eV um 6 eV abweicht.

Dabei emittiert das H-Atom ein Energiepaket im Radiowellenbereich mit der Wellenlänge 21cm. Diese Welle wird detektiert und ihre Intensität untersucht.


Radiowellen. Verstärkung bis hörbar in Lautsprecher (Pfeifen,

Knurren, Krachen). Impulse werden auf Magnetband aufgezeichnet

und mit Computern ausgewertet. Reichweite der Radioastronomie ≈ 15·109 ly.


Radiowellen: Jansky. Karl Guthe Jansky (1905-1950) in Bell

Laboratories angestellt. Hört «fremdes Rauschen» mit Funkempfänger

(zur Untersuchung der Ursachen atomosphärischer Störungen), welches jeden Tag 4 Minuten früher kam. => Es musste von den Sternen kommen.

1. Januar 1932 an Professor der Columbia Universität gelangt, 5. Mai 1933 in New York Times publiziert «Neuartige Radiowellen aus dem Zentrum der Milchstrasse».


Astronomie ist schön.

Date post:	05-Apr-2015
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