Archiv Im Durchschnitt liegen zwischen Erde und Sonne gut 149 Millionen Kilometer. Nach der Sonne ist Alpha Centauri das uns nächste Sternsystem. Es ist knapp 40 Billionen Kilometer von uns entfernt. Alle anderen Sterne der Milchstraße sind noch weiter weg.
Um den Abstand der Sterne zur Erde zu beschreiben, benutzt man ein gewaltiges Längenmaß: das Lichtjahr. Ein Lichtjahr entspricht der Strecke, die ein Lichtstrahl in einem Jahr durchmisst. Nach diesem Maß ist Alpha Centauri gut vier Lichtjahre von uns entfernt, weil sein Licht etwas mehr als vier Jahre benötigt, um die Erde zu erreichen. Anders ausgedrückt. Wir sehen Alpha Centauri heute so, wie er vor vier Jahren war. Stellt man sich den Kosmos so geschrumpft vor, dass der Abstand zwischen Sonne und Erde nur fünf Zentimeter beträgt, dann wäre Pluto - der äußerste Planet des Sonnensystems - gerade zwei Meter von der Sonne entfernt. Ein Lichtjahr entspricht in diesem Maßstab etwas mehr als drei Kilometern. Alpha Centauri wäre dementsprechend gut 12 Kilometer von der Sonne entfernt.Von Alpha Centauri aus erscheint unsere Sonne wie ein heller Stern. Aus noch größerer Entfernung wäre sie ein blasser Stern. Bei einem Abstand von mehr als 55 Lichtjahren könnte man sie nicht mehr sehen. Zwischen unserer Sonne und dem Milchstraßenzentrum liegen 27 000 Lichtjahre. So wie der Mond die Erde umkreist und die Erde die Sonne, so zieht die Sonne um das galaktische Zentrum, und mit ihr die Erde und die anderen Planeten. In einem 80 Jahre langen Leben legt ein Mensch etwa 500 Milliarden Kilometer zurück - selbst, wenn er das Haus nie verlässt.
(Schülerpraktikumsprojekt von Björn-Eric Reitz aus dem Jahr 2007) Der Weltraum ist voll von großen sowie kleinen Entfernungen. Doch vor allem die Großen bergen Geheimnisse, die wir ihm nur zu gerne entlocken möchten. Die Dimension sind so gewaltig, dass sogar eigene Einheiten bestimmt werden mussten, damit die Zahlen nicht zu groß werden. Vieles ist so weit entfernt, das nur Vermutungen angestellt werden können. Man stelle sich mal vor, das Voyager 1 die 1977 gestartet wurde, und wesentlich schneller als jedes Auto ist, erst vor kurzem an den Rand des Sonnenystems gelangt ist. Doch zwischen dem Sonnenensystem und dem nächsten Stern wird es noch eine sehr viel längere Reise werden, die viele Jahrtausende überdauern würde. Doch die Entfernungen bergen eine weitere Gefahr. Da sich Funksignale mit einer endlichen Geschwindigkeit ausbreiten, kommt ein Signal über größere Entfernungen wesentlich später an als es abgeschickt wurden. Zum Beispiel benötigen die Signale zu der Voyager Raumsonde mehr als 14 Stunden. Auch das Licht von den Sternen braucht seine Zeit bis es uns erreicht. Somit ist das Bild eines Sterns der 2,4 Milliarden Lichtjahr weit weg ist auch 2,4 Milliarden Jahre alt!!! Es gibt verschiedene Einheiten um die großen sowie die kleinen Entfernungen zu messen, die nun mal in unserer Galaxie vorkommen.
Vorlage: Zehn Hoch von Philip und Phylis Morrison Wir beginnen unsere Reise durch die verschiedenen Größendimensionen in der Mitte von Mikrokosmos und Makrokosmos: Beim Menschen. Wir entfernen uns zunächst in die Welt des Mikrokosmos:
Hier endet unsere Reise in den Mikrokosmos. Doch was in die Richtung des Mikrokosmos möglich, ist auch in die Richtung des Makrokosmos möglich.
(Quelle: NASA Astronomy Picture of the Day)
(Quelle: ESO Pressemitteilung 14/98)
Es ist nur schwer vorstellbar, dass in diesen riesigen Weiten von vielen Lichtjahren noch kein Leben gefunden werden konnte oder vielleicht erst gar nicht existiert. Die Antwort wird noch auf sich warten lassen, da die Entfernungen für die heutigen Teleskope viel zu groß sind. Eine Reise durch kosmische Dimensionen, bei der man sich von der direkten Umgebung unserer Sonne mit den nächsten Nachbarsternen bis zum "Rand" des Universums durchzoomen kann, bietet der Atlas of the Universe von Richard Powell. Da nun viele über Entfernungen gesagt wurde hier nun einige Beispiele aus unserem Sonnensystem und dem Rest des Universum:
Es gibt viele verschiedene Verfahren, die angewandt werden können, um die Entfernungen in unserem Universum zu messen. Die optische Interferometrie Die optische Interferometrie eignet sich am besten zum Messen von kleinen Längen, die von Kilometern bis hin zu wenigen Attometern (10-18 m)!! reichen. Es gibt zwei verschiedene Verfahren: 1) Phasenschiebeverfahren 2) Weißlichtinterferometrie Die Laufzeitmessung Die Laufzeitmessung wird für Entfernungen von 0,01 Metern bis hin zu Milliarden Kilometern verwendet. Bei der Laufzeitmessung werden elektromagnetische oder akustische Wellen auf ein Zielobjekt gerichtet. Man misst dann die Zeit, die benötigt wird, bis das Signal reflektiert wurde, und wieder am Ausgangspunkt angelangt ist. Da man weiß, wie schnell sich die Wellen bewegen, kann man mit Hilfe einer geeigneten Formel den Abstand berrechnen. Sie kann z.B. angewandt werden, um den Abstand des Mondes zu bestimmen. Die Formel lautet: Die Triangulation Die Triangulation ist das älteste Messverfahren und wurde schon von den alten Griechen bei der Landvermessung benutzt. Das Prinzip ist recht einfach: Wenn man einen Punkt P in einiger Entfernung messen möchte, so peilt man von 2 Punkten (Station 1 und 2) aus diesen Punkt P an. Man misst die Winkel an diesen beiden Punkten. Wenn man nun den Winkelunterschied ausrechnet, kann man mithilfe der Winkelsätze die fehlenden Längen, in diesem Fall die Entfernung, ausrechnen. Diese Methode benötigt nur einfache mathematische Kenntnisse und kann so für Längen von wenigen Mikrometern bis hin zu Entfernungen von einigen Hundert Lichtjahren in unserer Milchstraße (Parallaxe) benutzt werden. Die Parallaxe Das Prinzip der Parallaxe ist, das gleiche wie bei der Triangulation, nur das hier der Durchmesser der Erdbahn als Basis genommen wird. Dadurch kann man wesentlich größere Entfernungen berechnen. Da die Entfernungen aber so gigantisch sind, ist der Winkelunterschied extrem gering (weniger als eine Bogensekunde!!!), sodass die Messungen sehr genau sein müssen. Messungen mit dem Satelliten HIPPARCOS sind nochmal um den Faktor 4 genauer als Messungen vom Erdboden aus. Entfernungsmessung mit Hilfe von Cepheiden Cepheiden sind eine Klasse von veränderlichen Sternen, bei denen sich die Leuchtkraft periodisch ändert. Mit Hilfe der Perioden-Leuchtkraft-Beziehung kann man auf die absolute Helligkeit schließen. Das so gewonnene Verhältniss aus Entfernung und Leuchtkraft wird dann, wie bei der Supernovae 1a, benutzt um die Entfernung weitere Objekte, zum Beispiel eine Galaxie, in der nähe des Cepheiden zu bestimmen. Entfernungsmessung mit Hilfe von Supernovae Typ 1a Da die Strahlung einer Supernova vom Typ 1a durch den radioaktiven Zerfall, von Nickel zu Cobalt und schließlich zu Eisen, gespeist wird, ist die Form der Lichtkurve stets gleich. Man beobachtet sie in fernen Galaxien und benutzt die Supernovae als Standardkerzen, um entfernte Galaxien im Universum relativ genau zu bestimmen. Man weiß welche absolute Helligkeit die Supernova haben muss und kann durch Vergleich mit der gemessenen Helligkeit die Entfernung ableiten. Die Rotverschiebung Unser Universum dehnt sich aus. Dadurch entfernen sich, wie bei einem Hefeteig mit Rosinen, die Galaxien voneinander. Auf Grund dessen werden die Lichtwellen, die von den Sternen oder Galaxien ausgesandt werden, auseinandergezogen, und das Lichtspektrum ins Rote verschoben. Die Rotverschiebung eines fernen Sterns oder einer ganzen Galaxie ist um so größer, je weiter das Objekt entfernt ist. Da man mittlerweile bei vielen Galaxien unterschiedliche Entfernungsbestimmungen (Supernovae Typ 1a oder Cepheiden) anwenden kann, kann man die jeweilige Rotverschiebung einer bestimmten Entfernung zuschreiben. Der Umrechnungsfaktor wird als Hubble-Konstante bezeichnet. Quellen Wikipedia "Physik" von Karl Kolde "Powers of Ten" (deutscher Buchtitel: "Zehn Hoch") von: Philip und Phylis Morrison und dem Studio von Charles und Ray Eames "Der Bau des Universums" von: Peter von der Osten-Sacken"Die Milchstraße" von: Nigel Henbest und Heather Couper ur 4/2013 |