Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

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INHALTSVERZEICHNIS 461 4.3 Die Thermodynamik des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 4.3.1 Die Temperatur des Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 4.3.2 Der Kosmos heute . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 4.3.3 Der frühe Kosmos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 4.3.4 Primordiale Elemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260 4.4 Die Sterne: Leuchtkraft und Temperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 4.4.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 4.4.2 Die Harvard-Klassifikation der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263 4.4.3 Helligkeit und Farbe der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 4.4.4 Die Masse der Sterne. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 4.4.5 Das Hertzsprung-Russell Diagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271 5 Hydrodynamik: Sternmodelle 275 5.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 5.1.1 Physik der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 275 5.1.2 Kompendium: Physik der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 5.1.3 Hydrostatisches Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 5.1.4 Hydrodynamik: Sternpulsationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280 5.1.5 Energieerzeugung durch Kernfusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 5.2 Analytische Sternmodelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 5.3 Hydrodynamisches Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 5.3.1 Die Grundgleichungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 5.3.2 Wärmetransport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 5.4 Licht: Die grossen Entdeckungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291 5.4.1 Die Sonne als Strahlungsquelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 5.4.2 Die interstellare Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295 5.4.3 Hydrostatisches Gleichgewicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 297 5.4.4 Polytrope Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 5.4.5 Eigenschaften polytroper Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303 5.4.6 Das Eddingtonsche Standardmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 5.4.7 Strömgrens Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 5.5 Stabilität . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 5.5.1 Kollaps ohne Druck . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310 5.5.2 Lineare Störungstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311 5.5.3 Schallwellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 5.5.4 Das Jeans–Kriterium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313 5.5.5 Stabilität der Sternpulsationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 5.5.6 Ein Extremalprinzip für Sternpulsationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 6 Planeten 323 6.1 Problemstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323 6.2 Das Planetensystem der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 6.2.1 Einleitung: <strong>die</strong> Gestalt der Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 6.2.2 Aufbau der Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 6.3 Der innere Aufbau der Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 6.3.1 Inkompressible Materie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327 6.3.2 Die Zustandsgleichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329 6.3.3 Die Zustandsphasen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 6.4 Die neun Planeten der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
462 INHALTSVERZEICHNIS 6.4.1 Jupiter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 6.4.2 Die anderen Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332 6.4.3 Drehimpulsverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 6.5 Element- und Molekülverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336 6.5.1 Ursprungsmasse der Planeten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337 6.5.2 Die Atmosphären der Planeten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338 6.6 Interplanetare Objekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 6.6.1 Die Hauptkomponenten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339 6.6.2 Kometen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341 6.7 Probleme der Kosmogonie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 7 Die Erde. 345 7.1 Physik der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 7.1.1 Das Innere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347 7.1.2 Kosmogonie der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 7.1.3 Rotation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352 7.1.4 Die Erdatmosphäre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356 7.1.5 Aufbau und Pulsation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363 7.2 Astronomie der Erde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 7.2.1 Der Mond . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 7.2.2 Rotation der Erde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 369 8 Die Sonne als Stern 377 8.1 Überblick . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377 8.1.1 Daten der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378 8.1.2 Definition der Sonnentemperatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 8.1.3 Die Leuchtkraft der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 8.1.4 Das Energieproblem der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 385 8.1.5 Strahlungstransport und Lebensdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 8.1.6 Die untere Grenzmasse für Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387 8.1.7 Die obere Grenzmasse und Leuchtkraft für Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . 388 8.2 Sternaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 389 8.2.1 Strömgrens Modell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 391 8.2.2 Wasserstoffbrennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 8.2.3 Das Standard-Sonnenmodell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 8.2.4 Elementsynthese und primordiales Helium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400 8.2.5 Sonnen-Neutrinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 8.3 Entwicklung der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 407 8.3.1 Vorbemerkungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 408 8.3.2 Protosterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 410 8.3.3 Die Ursonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 414 8.3.4 Das Ende der Sonne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 415 A Datensammlung 417 A.1 Astronomische Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 A.1.1 Mittelwerte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 A.1.2 Koordinatensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 A.2 Masssysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 A.2.1 Vielfache und <strong>Teil</strong>e der Einheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
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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 103 1.
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 105 1.5
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 107 Fü
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 109 Wir
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 111 Kos
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 113 Leu
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 115 Zu
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 117 Typ
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1.5. GEOMETRIE DER RAUMZEIT 119 •
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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 149 Viria
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 151 geome
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 153 und b
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 155 • B
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 157 um di
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 159 Der w
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2.3. DIE MASSENHIERARCHIE 161 Die i
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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 173 Grund
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 175 und m
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 177 • A
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 179 1. di
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2.4. DIE MASSE DES KOSMOS 181 mit 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 359 Temperatur
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7.1. PHYSIK DER ERDE 361 Die Exosph
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7.1. PHYSIK DER ERDE 363 7.1.5 Aufb
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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
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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
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Seite 442 und 443: Anhang B Eine kleine Geschichte der
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Seite 450 und 451: B.2. LICHT: RELATIVITÄT UND DUALIS
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Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

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