Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

12 KAPITEL 1. GEOMETRIE
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rahmte Zitat. Die einzelnen Schritte, die später genauer erläutert werden,
The Lord made the universe sind wie folgt. Auf der Entfernungsleiter ganz unten sind die RR Lyrae
but Baade doubled it. Sterne. An ihnen wurden die Cepheiden geeicht. Dazu diente die Kleine
Anonymus
Maghellansche Wolke, genauer die Cepheiden (vom Typ II) in deren Ku-
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gelsternhaufen. Daran angeschlossen wurden die Cepheiden (vom Typ I) in
Andromeda (M31) und als Entfernung wurde 250 kpc von Hubble bestimmt. Bei einer Entfernung von
nur 250 kpc zu M31 (der heutige Wert beträgt 770 kpc) hätten dort aber RR Lyrae Sterne direkt beobachtet
werden müßen (und zwar bei m = 22m mit dem Palomar 5m Spiegel). Evidence of absence
führte Baade in diesem Falle zur Entdeckung der Populationen I und II bei Cepheiden (1944).
Nicht alle waren mit ihrer Entdeckung so erfolgreich wie Baade. Der umgekehrte Fall, wo die Evidenz
da war, aber die Zeitgenossen sie nicht glauben konnten (oder wollten), ist recht häufig vorgekommen.
Frühe Beispiele sind die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit durch Ole Römer, 1650, oder Michells
Entdeckung der Doppelsterne, 1767, (von seiner Hypothese des schwarzen Lochs ganz zu scheigen).
Die Ablehnung Eddingtons der Arbeiten Chandrasekhars über Weiße Zwerge gehört zur neueren Geschichte.
Einsamer Höhepunkt: die Ablehnung der Einsteinschen Relativitätstheorie seitens der Nazi
Physiker.
• ZUSATZ (DER RADIUS DER ERDE ALS GRUNDLÄNGE)
Eratosthenes (300 vor Chr) hatte als erster eine halbwegs richtige Vorstellung von der Größe (heute: R⊕ = 6 378 km
am Äquator) und Form der Erde (Kugel). Allerdings konnte sich sein Weltmodell nicht durchsetzen. Die tatsächliche und
erfolgreiche Erkundung der Erde beginnt mit Kolumbus. Damit war auch die Frage des sich Zurechtfindens auf dem Globus
von fundamentalem (Überlebens)Interesse.
Die moderne Geodäsie geht auf Snellius (1617) zurück. Dabei wird eine (kurze) Strecke genau vermessen. Der Rest sind
Winkelmessungen (incl. Polhöhendifferenz). Daß die Erde aufgrund ihrer Rotation ein (an den Polen) abgeplattetes Ellipsoid
(Newton: Gleichgewicht von Zentrifugalkraft und Gravitationskraft liefert 230:229) sein müsse, sagten erstmals
Huygens und Newton voraus. Picard führte 1669/70 bei Paris die erste moderne Gradmessung der Erde durch. Diese Messungen
wurden von Jaques Cassini (und anderen) in Europa fortgesetz mit dem Ergebnis (1720), daß die Erde die Gestalt
einer Zitrone hatte.
Es entspann sich dann ein Steit zwischen Newtonianern (England) und Kartesianern (Frankreich — Descartes hatte eine
eigene Theorie mit Wirbelkräften). Um die Form der Erde endgültig zu bestimmen, sah man ein, mussten weiter auseinanderliegende
Meridiangrade gemessen werden und so wurden im Auftrag Ludwig XV. von der Pariser Akademie
zwei Expeditionen ausgerüstet, eine nach Peru (1736-1743), die andere nach Lappland (unter der Leitung von Maupertuis
1736/37). Das Ergebnis bestätigte die Newtonsche Gravitationstheorie: Die Abplattung war unstrittig, der Wert leider
nicht (Um den Ruhm einheimsen zu können, wurden die Messungen in Lappland von Maupertuis in größter Eile — gemeinsam
mit Clairault und Celsius — durchgeführt und ergaben einen Wert für die Abplattung, der doppelt so groß wie
der aus der Peru Expedition war). Endgültig wurde er (nach einer Wiederholung der Messungen in Lappland, wobei sich
die Richtigkeit der sorgfältigeren Messung in Peru ergab) 1803 bestimmt. Heute erhält man aus Satelliten-Messungen :
(Re − Rp)/Re = 1/298.25 mit Index e für Äquator und p für Pol.
Die Entfernung zum Mond
• ZUSATZ
Der Öffnungswinkel des Mond Durchmessers beträgt Θ ≈ 0. ◦ 5. Damit ist
DMond
DE-M
= sin Θ = 1
2
π
180
und damit DMond = 0.27D⊕. Hipparchus, der beim Vergleich von historischen Beobachtungen mit seinen eigenen die
Präzession der Äquinoxien entdeckte, konnte Winkel von etwa 240 arc sec mit der Armillasphäre messen. Die ersten
Präzisionsmessungen (auf 6 Stellen Genauigkeit) wurden von Bradley durchgeführt. Er bestimmte dazu sogar Temperatur
und Luftdruck.
Bis heute ist das System Erde - Mond von grossem physikalischen Interesse (Gezeitenreibung). Die
Parallaxe π = R⊕/D Erde-Mond = 3 422 ′′ (Winkelgrad) kann direkt gemessen werden. Die Methode des
Aristarch, der die Abbildung des Erdradius auf den Mond betrachtete, ist sogar noch genauer. Legen
wir den Erdradius R⊕ = 6 400 km als natürliche Grundeinheit für Längenmessungen zugrunde, dann