Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

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Inhaltsverzeichnis Vorwort 3 Einleitung 7 1 Geometrie 1 1.1 Die kosmischen Hierarchien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Längen: Ra<strong>die</strong>n und Entfernungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 1.2.1 Entfernungen im Sonnensystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.2 Die nächste Umgebung der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.2.3 Die Milchstraße, unsere Heimat-Galaxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 1.2.4 Daten einiger wichtiger Nachbargalaxien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 1.3 Galaxien bei anderen Frequenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.3.1 Entdeckung neuer Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.3.2 Probleme der Bestimmung grosser Entfernungen . . . . . . . . . . . . . . . . 50 1.3.3 Radio-Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 1.3.4 Röntgen-Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 1.3.5 Infrarot Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 1.3.6 UV Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 1.3.7 Gamma Astronomie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 1.4 Die Metagalaxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1.4.1 Die 3 Stufen der Hierarchie im Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1.4.2 Superhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1.4.3 Daten und Kataloge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 1.4.4 Überblick: Komponenten der Metagalaxie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 1.4.5 Die Lokale Gruppe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 1.4.6 Andromeda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1.4.7 Galaxienhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 1.4.8 Der Lokale Superhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 1.5 Geometrie der Raumzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 1.5.1 Definitionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 1.5.2 Kosmologie und Geometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 1.5.3 Galaxien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 1.5.4 AGN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 1.5.5 Das kosmologische Entfernungsnormal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 1.6 Synopsis und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 1.6.1 Synopsis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 1.6.2 Ausblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 459
460 INHALTSVERZEICHNIS 2 Gravitation 131 2.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 2.2 Mechanik und Newtonsche Gravitationstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 2.2.1 Die Keplerschen Gesetze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 2.2.2 Streuung: Die Rutherford-Formel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 2.3 Die Massenhierarchie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 2.3.1 Mitglieder des Sonnensystems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 2.3.2 Die Masse der Galaxis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 2.3.3 Das Zweikörperproblem: Doppelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 2.3.4 Massenbestimmung in Doppelsternsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 2.3.5 Die ISM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 2.3.6 Relativistische ISM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 2.4 Die Masse des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 2.4.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 2.4.2 Die Dynamik des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 2.4.3 Zum Nachschlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 2.4.4 Von Newton zu Einstein . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 2.4.5 Die Bewegungsgleichung des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177 2.4.6 Die Massendichte des Universums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 3 Kernphysik: Altersbestimmung 185 3.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 3.2 Problembestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 3.3 Altersbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 3.3.1 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 3.3.2 Halbwertszeit radioaktiver Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190 3.3.3 Die kosmische Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192 3.4 Sternentwicklung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 3.4.1 Sternentwicklungszeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 3.4.2 Einzelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 3.4.3 Abkühlen Weißer Zwerge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 3.4.4 Das Alter von Pulsaren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 3.4.5 Doppelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 3.4.6 Das Relaxationsalter der Kugelsternhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203 3.4.7 Das Evaporationsalter der Kugelsternhaufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 207 3.4.8 Das Alter des Universums . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 4 Thermodynamik: Temperatur 211 4.1 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4.1.1 Leuchtkraft und Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 4.1.2 Das Spektrum der Linien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213 4.1.3 Unerwartete Entdeckungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 4.2 Strahlung und ihre Quellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 4.2.1 Strahlungserzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 4.2.2 Klassische Dispersionstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230 4.2.3 Hohlraumstrahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 4.2.4 Quantenmechanik der Absorption und Dispersion . . . . . . . . . . . . . . . . 243 4.2.5 Quellen: Thermodynamik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249 4.2.6 Nichtthermische Strahlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
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Für den Astronomen ist es allerdin
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Mariotte kam auf dem Pont Neuf in P
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Teil 2 der Darstellung behandelt di
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Kapitel 1 Geometrie: Entfernungsbes
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1.1. DIE KOSMISCHEN HIERARCHIEN 3 E
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1.1. DIE KOSMISCHEN HIERARCHIEN 5 O
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1.1. DIE KOSMISCHEN HIERARCHIEN 7 Z
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1.1. DIE KOSMISCHEN HIERARCHIEN 9 D
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1.2. LÄNGEN: RADIEN UND ENTFERNUNG
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1.3. GALAXIEN BEI ANDEREN FREQUENZE
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1.4. DIE METAGALAXIE 73 2. NGC für
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1.4. DIE METAGALAXIE 75 • ZUSATZ
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1.4. DIE METAGALAXIE 77 mit empiris
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1.4. DIE METAGALAXIE 79 1.4.4 Über
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1.4. DIE METAGALAXIE 81 bis etwa 50
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1.4. DIE METAGALAXIE 83 2. Große M
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1.4. DIE METAGALAXIE 85 Es handelt
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1.4. DIE METAGALAXIE 87 Milchstraß
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1.4. DIE METAGALAXIE 89 ist kTX in
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1.4. DIE METAGALAXIE 91 en und M/L
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1.4. DIE METAGALAXIE 93 • FORMELN
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1.4. DIE METAGALAXIE 95 Typen: −1
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1.4. DIE METAGALAXIE 97 Eine weiter
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 99 1.5
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 101 Gru
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 111 Kos
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 117 Typ
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 123 Der
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1.6. SYNOPSIS UND AUSBLICK 127 1.6
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1.6. SYNOPSIS UND AUSBLICK 129 die
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Kapitel 2 Gravitation: Grundlage de
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2.2. MECHANIK UND NEWTONSCHE GRAVIT
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 145 2.3 D
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 147 2.3.2
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 163 mit g
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 165 first
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 167 Die L
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 169 2.4.2
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 171 und d
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 183 abfal
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Kapitel 3 Kernphysik: Altersbestimm
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3.2. PROBLEMBESTIMMUNG 187 Die Best
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3.3. ALTERSBESTIMMUNG 189 Die Frage
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3.3. ALTERSBESTIMMUNG 191 • ANMER
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3.3. ALTERSBESTIMMUNG 193 Mit N(γ)
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3.3. ALTERSBESTIMMUNG 195 Die chemi
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3.4. STERNENTWICKLUNG 197 Viele dav
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3.4. STERNENTWICKLUNG 199 Typ M M
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3.4. STERNENTWICKLUNG 201 führt. D
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3.4. STERNENTWICKLUNG 203 3.4.5 Dop
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3.4. STERNENTWICKLUNG 205 für den
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3.4. STERNENTWICKLUNG 207 3.4.7 Das
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3.4. STERNENTWICKLUNG 209 Läßt ma
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Kapitel 4 Thermodynamik: Temperatur
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4.1. ÜBERBLICK 213 Bis zum Zentrum
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4.1. ÜBERBLICK 215 • BEISPIEL (A
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4.1. ÜBERBLICK 217 • ANMERKUNG (
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4.1. ÜBERBLICK 219 Die dazu gehör
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4.1. ÜBERBLICK 221 Viele der von H
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4.1. ÜBERBLICK 223 Die Verteilungs
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4.2. STRAHLUNG UND IHRE QUELLEN 225
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4.3. DIE THERMODYNAMIK DES KOSMOS 2
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4.3. DIE THERMODYNAMIK DES KOSMOS 2
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4.4. DIE STERNE: LEUCHTKRAFT UND TE
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Kapitel 5 Hydrodynamik Sternmodelle
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5.1. GRUNDLAGEN 277 • FORMELN (HE
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5.1. GRUNDLAGEN 279 Für einen stat
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5.1. GRUNDLAGEN 281 • FORMELN (DI
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5.2. ANALYTISCHE STERNMODELLE 283
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5.2. ANALYTISCHE STERNMODELLE 285 w
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5.3. HYDRODYNAMISCHES GLEICHGEWICHT
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5.3. HYDRODYNAMISCHES GLEICHGEWICHT
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5.4. LICHT: DIE GROSSEN ENTDECKUNGE
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5.5. STABILITÄT 309 5.4.7 Strömgr
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5.5. STABILITÄT 311 5.5.2 Lineare
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5.5. STABILITÄT 313 5.5.3 Schallwe
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5.5. STABILITÄT 315 1. Interstella
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5.5. STABILITÄT 317 Variationsprin
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5.5. STABILITÄT 319 2. die Rekursi
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5.5. STABILITÄT 321 Die 1. Variati
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Kapitel 6 Planeten 6.1 Problemstell
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6.2. DAS PLANETENSYSTEM DER SONNE 3
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6.3. DER INNERE AUFBAU DER PLANETEN
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6.3. DER INNERE AUFBAU DER PLANETEN
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6.4. DIE NEUN PLANETEN DER SONNE 33
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6.5. ELEMENT- UND MOLEKÜLVERTEILUN
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6.6. INTERPLANETARE OBJEKTE 339 5.
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6.6. INTERPLANETARE OBJEKTE 341 kos
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6.7. PROBLEME DER KOSMOGONIE 343 Ko
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Kapitel 7 Die Erde. Die Physik der
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7.1. PHYSIK DER ERDE 347 und dauert
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7.1. PHYSIK DER ERDE 349 Dabei spie
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7.1. PHYSIK DER ERDE 351 3. Die Oze
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7.1. PHYSIK DER ERDE 353 • FORMEL
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7.1. PHYSIK DER ERDE 355 • ZUSATZ
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7.1. PHYSIK DER ERDE 357 • ZUSATZ
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7.1. PHYSIK DER ERDE 359 Temperatur
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7.2. ASTRONOMIE DER ERDE. 365 Für
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7.2. ASTRONOMIE DER ERDE. 367 liefe
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7.2. ASTRONOMIE DER ERDE. 369 7.2.2
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7.2. ASTRONOMIE DER ERDE. 371 Dabei
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7.2. ASTRONOMIE DER ERDE. 373 1. ge
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7.2. ASTRONOMIE DER ERDE. 375 mit J
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Kapitel 8 Die Sonne als Stern 8.1
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8.1. ÜBERBLICK 379 8.1.2 Definitio
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8.1. ÜBERBLICK 381 chemisches Pote
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8.1. ÜBERBLICK 383 Das Plasma in I
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8.1. ÜBERBLICK 385 8.1.4 Das Energ
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8.1. ÜBERBLICK 387 Für die Sonne
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8.2. STERNAUFBAU 389 Sterne mit meh
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8.2. STERNAUFBAU 391 Wir betrachten
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8.2. STERNAUFBAU 393 Die Energieerz
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8.2. STERNAUFBAU 395 Kosmogonie und
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8.2. STERNAUFBAU 397 Eventuell kosm
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8.2. STERNAUFBAU 399 Die Abnahme de
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8.2. STERNAUFBAU 401 Die pp-Kette B
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8.2. STERNAUFBAU 403 Für einen Ste
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8.2. STERNAUFBAU 405 8.2.5 Sonnen-N
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8.3. ENTWICKLUNG DER SONNE 407 Stat
Seite 418 und 419: 8.3. ENTWICKLUNG DER SONNE 409 bei.
Seite 420 und 421: 8.3. ENTWICKLUNG DER SONNE 411 folg
Seite 422 und 423: 8.3. ENTWICKLUNG DER SONNE 413 mit
Seite 424 und 425: 8.3. ENTWICKLUNG DER SONNE 415 8.3.
Seite 426 und 427: Anhang A Datensammlung A.1 Astronom
Seite 428 und 429: A.2. MASSSYSTEME 419 Mit aufgenomme
Seite 430 und 431: A.3. TABELLEN 421 A.3 Tabellen A.3.
Seite 432 und 433: A.3. TABELLEN 423 Daten der wichtig
Seite 434 und 435: A.3. TABELLEN 425 Geometrie Winkel
Seite 436 und 437: A.3. TABELLEN 427 Symbol Name Zahle
Seite 438 und 439: A.3. TABELLEN 429 A.3.6 Energie Es
Seite 440 und 441: A.4. PULSARE 431 A.4 Pulsare Radio
Seite 442 und 443: Anhang B Eine kleine Geschichte der
Seite 444 und 445: B.1. NEWTONSCHE FERNWIRKUNG 435 ✗
Seite 446 und 447: B.1. NEWTONSCHE FERNWIRKUNG 437 wel
Seite 448 und 449: B.1. NEWTONSCHE FERNWIRKUNG 439 •
Seite 450 und 451: B.2. LICHT: RELATIVITÄT UND DUALIS
Seite 452 und 453: B.2. LICHT: RELATIVITÄT UND DUALIS
Seite 454 und 455: B.3. QUANTEN - FELDTHEORIE 445 Uhle
Seite 456 und 457: Literatur Empfohlene Literatur Das
Seite 458 und 459: B.4. EINSTEIN UND DIE GEOMETRIE 449
Seite 460 und 461: Literaturverzeichnis [ABG48] R.A. A
Seite 462 und 463: LITERATURVERZEICHNIS 453 [Gre97] E.
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Seite 472 und 473: INHALTSVERZEICHNIS 463 A.2.2 Physik
Seite 474 und 475: Tabellenverzeichnis 1.1 Grundlänge
Seite 476 und 477: TABELLENVERZEICHNIS 467 5.1 Stern-D
Seite 478: Abbildungsverzeichnis 1.1 Längenhi
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Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

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