{"id":54,"date":"2008-03-06T22:53:24","date_gmt":"2008-03-06T20:53:24","guid":{"rendered":"http:\/\/www.astrodicticum-simplex.de\/wordpress\/2008\/03\/06\/astronomie-die-wissenschaft-der-seltsamen-einheiten-teil-1\/"},"modified":"2008-03-06T22:56:12","modified_gmt":"2008-03-06T20:56:12","slug":"astronomie-die-wissenschaft-der-seltsamen-einheiten-teil-1","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.astrodicticum-simplex.de\/wordpress\/2008\/03\/06\/astronomie-die-wissenschaft-der-seltsamen-einheiten-teil-1\/","title":{"rendered":"Astronomie: Die Wissenschaft der seltsamen Einheiten (Teil 1)"},"content":{"rendered":"

Etwas, das jedem auff\u00e4llt, der sich ein bisschen n\u00e4her mit Astronomie besch\u00e4ftigt, ist die gro\u00dfe Anzahl der etwas ungew\u00f6hnlichen Einheiten. In den anderen Naturwissenschaften werden ja doch gr\u00f6\u00dftenteils die standardisierten SI-Einheiten<\/a> (bzw. Ableitungen davon) verwendet. In der Astronomie findet man dagegen viele Einheiten bzw. Parameter die auf den ersten Blick nicht sehr intuitiv bzw. praktisch wirken. Ein Grund daf\u00fcr ist vielleicht die lange Geschichte der astronomischen Forschung; viele Einheiten werden aus historischen Gr\u00fcnden heute immer noch verwendet und wurden nicht „modernisiert“.<\/p>\n

Eine dieser seltsamen Einheiten findet man gleich wenn man sich einer der wichtigsten Messgr\u00f6\u00dfen der Astronomie zuwendet: der Helligkeit von Sternen. Neben der Richtung, aus der das Licht der Sterne kommt (Positionsastronomie bzw. Astrometrie<\/a>) und der Qualit\u00e4t des Sternenlichts (Spektroskopie<\/a>) ist die Messung der Helligkeit – die Photometrie<\/a> – der dritte gro\u00dfe Zweig der beobachtenden Stellarastronomie. Einer der ersten, der sich damit besch\u00e4ftigte, wie man die Sterne anhand ihrer Helligkeit einteilen kann, war Hipparchos von Nic\u00e4a<\/a> (~190 v.Chr. bis ~120 v.Chr.). Er teilte die mit freiem Auge sichtbaren Sterne in sechs Gr\u00f6\u00dfenklassen<\/strong> ein. Die hellsten Sterne am Himmel wurden als „Sterne erster Gr\u00f6\u00dfe“ katalogisiert; diejenigen, die man gerade noch mit freiem Auge sehen konnte als „Sterne sechster Gr\u00f6\u00dfe“.<\/p>\n

Dieses System der Gr\u00f6\u00dfenklassen existiert auch heute noch. Die (scheinbare oder absolute) Helligkeit eines Sterns wird immer noch in Gr\u00f6\u00dfenklassen bzw. Magnituden<\/strong> angegeben und mit „mag“<\/em> oder einem hochgestellten m<\/sup><\/em> gekennzeichnet. Die Helligkeit war immer schon eine etwas knifflige Messgr\u00f6\u00dfe. Vor der Verwendung von fotografischen Platten in der Astronomie gab es keine objektive M\u00f6glichkeit die Helligkeit zu bestimmen. Beobachter mussten durch frei\u00e4ugige Beobachtung die Gr\u00f6\u00dfenklassen durch Vergleich mit Referenzsternen absch\u00e4tzen. Um das ganze objektiver zu machen, wurde in der Mitte des 19. Jahrhunderts eine „neue“ Helligkeitskala, basierend auf der Arbeit von Norman Pogson<\/a> eingef\u00fchrt. Da das menschliche Auge Reize logarithmisch<\/a> verarbeitet verwendete er auch eine logarithmische Skala! Das bedeutet, das bei einer Verdoppelung des Reizes (also des auf das Auge treffenden Lichtflusses) sich die Empfindung nicht<\/em> verdoppelt sondern nur um etwa 30% st\u00e4rker wird! Betrachtet man zwei Lichtquellen, von denen die eine 100 mal mehr Licht aussendet als die andere, dann erscheint diese dem Auge nur doppelt so hell (der Logarithums von 100 ist 2).<\/p>\n

Die genau Geschichte, wie sich die astronomische Helligkeitsskala entwickelt hat, ist vermutlich einen eigenen Beitrag wert; es l\u00e4uft jedoch darauf hinaus, das diese inverse, logarithmische Skala auch heute noch verwendet wird: hellere Sterne haben eine kleinere<\/em> Magnitude als schw\u00e4chere Sterne; und wenn ein Stern eine doppelt so gro\u00dfe Magnitude hat wie ein andere, bedeutet das nicht<\/em>, das er auch doppelt so viel Licht aussendet. F\u00fcr Laien ist das oft verwirrend: liest man z. B., das Stern 1<\/em> eine scheinbare Helligkeit von 3,7 Magnituden hat und Stern 2<\/em> 6 Magnituden hell ist, dann bedeutet das, das Stern 1 das hellere Objekt ist und in diesem Fall noch leicht mit freiem Auge gesehen werden kann w\u00e4hrend Stern 2 gerade an der Grenze der Sichtbarkeit liegt.<\/p>\n

Die besten Teleskope schaffen es heute \u00fcbrigens, Sterne bis etwa zur 30. Gr\u00f6\u00dfenklasse zu sehen. Das sind „nur“ 24 Gr\u00f6\u00dfenklassen mehr als die Sterne, die man gerade noch mit freiem Auge sehen kann – allerdings entspricht das einem Unterschied von knapp 4 Milliarden im Lichtfluss! Die besten Teleskope die heute existieren, k\u00f6nnen also Sterne sehen, die 4 Milliarden mal schw\u00e4cher leuchten als diejenigen, die wir mit unseren Augen am Himmel sehen k\u00f6nnen!<\/p>\n

Eine andere „seltsame“ Einheit der Astronomie ist die Metallizit\u00e4t<\/strong>. Damit bezeichnet man in der Astrophysik die H\u00e4ufigkeit von Metallen in Sternen. Astronomen haben allerdings eine etwas andere Definition von „Metall“ als in der Physik bzw. der Chemie \u00fcblich ist. In der Astronomie wird bis auf Wasserstoff und Helium jedes Element als Metall bezeichnet…<\/p>\n

Das hat nat\u00fcrlich auch einen Grund: kurz nach dem Urknall waren Wasserstoff und Helium die einzigen Elemente, die in sehr gro\u00dfen Mengen erzeugt wurden1<\/sup><\/a>. Deswegen bestanden auch die allerersten Sterne im Universum2<\/sup><\/a> nur aus Wasserstoff und Helium. Alle anderen, schwereren Elemente konnten erst durch die nuklearen Prozesse im Inneren dieser Sterne erzeugt werden und wurden dann durch Supernova-Explosionen quasi wieder im Universum freigesetzt und standen so den nachfolgenden Sternen als „Bau- und Brennmaterial“ zur Verf\u00fcgung.<\/p>\n

Wasserstoff und Helium haben also insofern eine Sonderstellung, als das sie direkt nach dem Urknall entstanden sind; alle anderen Elemente entstanden erst viel sp\u00e4ter durch die nukleare Verbrennung in inneren von Sternen. Warum<\/em> sie deswegen aber alle pauschal als „Metalle“ bezeichnet werden, wei\u00df ich auch nicht \ud83d\ude09 Ich habe schon viele Kollegen gefragt; in alten astronomischen Zeitschriften recherchiert – bis jetzt allerdings noch nichts Konkretes gefunden. Immerhin existiert diese Bezeichnung auch schon l\u00e4nger: schon Joseph Norman Lockyer<\/a>, einer der Pioniere der Spektroskope, verwendete Ende des 19. Jahrhunderts die Bezeichnung „metallic lines“ (Ich werde auf jeden Fall weiterforschen und wenn eventuelle Ergebnisse hier nat\u00fcrlich gleich ver\u00f6ffentlichen).<\/p>\n

Die Astronomie verwendet noch einige andere seltsamen Einheiten und Gr\u00f6\u00dfen mit interessanter Geschichte. Die werde ich aber sp\u00e4ter in einer (oder mehrerer) Fortsetzung dieses Beitrags vorstellen.<\/p>\n

\n

Fu\u00dfnoten:<\/u>
\n<\/a>1<\/sup> Genaugenommen wurde auch das Lithium-Isotop 7<\/sup>Li in nennenswerten Mengen erzeugt.
\n<\/a>2<\/sup> Das sind Sterne der sogenannten Population III<\/em>. Das ist wieder so eine seltsame Konvention: die gegenw\u00e4rtigen Sterne geh\u00f6ren zur Population I; die \u00e4lteren zur Population II; die \u00e4ltesten und allerersten Sterne zur Population III.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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