Einfžhrung i n die Astrophysik Teil 1

Einleitung
Ein Hase sitzt auf einer Wiese
des Glaubens, niemand sähe
diese.
Doch im Besitze eines Zeißes,
betrachtet voll gehaltnen Fleißes
vom vis-à-vis gelegnen Berg
ein Mensch den kleinen
Löffelzwerg.
Ihn aber blickt hinwiederum
ein Gott von fern an, mild und
stumm. Ch. Morgenstern
Die Entdeckung mikroskopischer und makroskopischer Hierarchien und die Bestimmung der wahren
Größendimensionen unseres Universums sind das herausragende Ergebnis der Physik und Astronomie
des 20ten Jahrhunderts. Das Fundament wurde zu Beginn des Jahrhunderts gelegt. Die Welt besteht
aus Atomen, welche mit der Quantenmechanik beschrieben werden. Der Kosmos fliegt seit dem Urknall
auseinander, was durch die Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben werden kann. Die Fülle
wesentlicher Entdeckungen und ihre Bedeutung für das Gesamtbild von unserem Universum ist dabei
so groß, daß eine Auswahl und eine Beschränkung auf das wesentliche notwendig sind.
In diesem Teil 1 der Darstellung behandeln wir die Grundlagen der Astrophysik, ohne die ein Verständnis
unsers Kosmos nicht möglich ist: die Astronomie, welche Aussagen über Inhalt und Aufbau liefert und
die Physik, die es erlaubt, Alter und Temperatur zu bestimmen. Dabei betrachten wir im Überblick
nacheinander die vier Grundeinheiten:
Zentimeter, Gramm, Sekunde und Grad Kelvin.
Das Grad Kelvin (Temperatur) wandeln wir explizit mit der Boltzmann Konstanten k B in eine Energie
um.
• ZUSATZ (DIE GRUNDGEBIETE DER ASTROPHYSIK)
Mit der Astrophysik sind die folgenden Grundgebiete verknüpft:
1. die Euklidische (bzw. Riemannsche Differential) Geometrie. Längenmessung (Einheit: cm),
2. die Newtonsche Gravitationstheorie (bzw. die Einsteinsche Allgemeine Relativitätstheorie). Massenbestimmung
(Einheit: g),
3. die Kernphysik. Gamowscher Tunneleffekt, Sternentwicklung. Altersbestimmung. (Einheit: s),
4. die Elektro- und Thermodynaik. Temperaturbestimmung (Einheit: Kelvin).
Die benutzten Einheiten (Gauß) sind natürlich (nämlich dem Vorstellungsvermögen des Menschen
angepasst), aber nicht fundamental. Fundamental und invariant sind dagegen:
die Lichtgeschwindigkeit c, das Plancksche Wirkungsquantum h, die elektrische Ladung
e und die Gravitationskonstante G.
7