Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

264 KAPITEL 4. THERMODYNAMIK: TEMPERATUR
Dies ist der Bereich der klassischen Astronomie, in dem praktisch alle Beobachtungen bis 1945 gemacht
wurden.
Die Ränder des optischen Fensters werden durch die Absorption von Molekülen (Banden von OH)
bestimmt. Im Blauen durch Ozon (ab λ < 3000 ˚A durch Bandenabsorption in einer Höhe von 20 km
bis 60 km), O2 und N2 (ab λ < 2000 ˚A durch Absorption). Atomares O und N werden ab λ < 1000 ˚A
wichtig.
Die Ionospäre (F Schicht) wird zwischen 250 km und 350 km durch die Ionisation von O (ab λ < 900
˚A) erzeugt. Röntgenstrahlung wird erst zwischen 50 km und 150 km absorbiert.
Im (infra)Roten wird (ab λ > 10000 ˚A) durch die Moleküle H2O und CO2 (und ebenfalls durch
Banden von O2 und N2) die Erdatmosphäre undurchläßig. Die Fraunhoferlinien A (7594 ˚A) und B
(6868 ˚A) zählen dazu. Für schwache Quellen wie Quasare stört aber bereits das Luftleuchten (air glow
= Emissionslinien des Nachthimmels), welches ab λ > 7000 ˚A bedeutsam wird. Es handelt sich
hierbei um Linienstrahlung (Banden von OH) photochemischer Prozesse und der Rekombination (von
O und H). Die stärkste Linie ist die λ = 5577 ˚A Linie des angeregten O ∗ (grün). Es handelt sich um
einen verbotenen 1 S → 3 D Übergang mit einer Dauer von τ = 0.74 s (el. Quadrupol). Die Anregung
kommt aus einem Dreierstoß
O + O + O → O2 + O ∗
Diese Linie kommt auch im Polarlicht vor und wurde erstmals von ˚Angström dort nachgewiesen.
Daneben gibt es noch Linien bei 6300 und 6364 ˚A (rot).
Der Photonenfluß wird in Rayleigh gemessen
1Rayleigh = 10 6 Photonencm −2 s −1
(4.238)
Die natürliche Einheit für den Photonenfluß durch die Erdatmosphäre ist das Kilo Rayleigh (1 kR
= 109 Photonen cm−2 s−1 ). Zum Vergleich der relativen Bedeutung
gibt nebenstende Tabelle Helligkeiten verschiedener Quel- Strahlungsdichten der Erdatmosphäre
len.
Objekt Photonenfluss
Neben den bereits erwähnten Linien gehören auch die beiden Na
D-Linien (5890 und 5896 ˚A, gelb) zum Luftleuchten (engl. air
Sonne 6 · 10
glow). Die Strahlungsdichte erhält man daraus (unter Annahme
von Isotropie) durch Multiplikation mit 4π.
Das Nachtleuchten (engl. night glow) im IR wird dominiert von
OH (Meinel-Banden). Die wichtigste Anregung kommt von der
Sonne, man findet eine Modulation mit der Rotationsperiode der
Sonne von 27 Tagen.
13 Vollmond
kR
1 · 108 kR
Polarlicht
Nachtleuchten opt.
Nachtleuchten IR
1 bis 1000 kR
0.5 kR
4.5 · 103 Sternleuchten
kR
0.4 kR
Tab. 4.9: Leuchten der Erdatmosphäre
Wir ersehen aus der Tabelle, daß die Erde ein alles andere als günstiger Beobachtungsort ist.
Spektralklassifikation
Die Harvard Spektralklassifikation klassifiziert die Sterne in einer eindimensionalen Sequenz, geordnet
nach fallender Temperatur.
Harvard Spektralklassifikation.
Klassifikationskriterien sind
O
das Auftreten (Frequenz) und
die Stärke (Intensität und Linienbreite)
Blau
bestimmter Eichlinien.
✲ B ✲ A ✲ F
Gelb
✲ G ✲ K
❅
❅❘
Rot
��✒
S
R ✲ ✲ M
N
O–Sterne sind heiß (T = 20000 . . . 35000 K, Farbe: Blau) und zeigen Linien des ionisierten Heliums, M–Sterne
dagegen sind so kalt (T ≈ 3000 K, Farbe: Rot), daß bereits Moleküllinien (TiO oder Wasserdampf, H2O) im
Spektrum auftreten. Bei den O-Sternen beginnt die Klassifikation bei 5, also O5, bei den M-Sternen bei M6.