1 Geschichte der Astronomie 5

1.1 Vom Dunkel der Vorzeit zur Wissenschaft Astronomie 5

1.2 Das Weltbild der Griechen 10

1.3 Renaissance-Astronomie in Europa 14

1.4 Geburt und Triumphe der Himmelsmechanik 19

1.5 Die Entstehung der Astrophysik 22

1.6 Die Herausbildung des modernen astronomischen Weltbildes 26

1.7 Technik der Sternforschung: Vom Schattenstab zum Riesenspiegel 30

1.8 Die Entwicklung der Institutionen und der Kommunikation 34


2 Grundlagen der astronomischen Beobachtung 38

2.1 Die Erde als Beobachtungsstandort 39
2.1.1 Einige Angaben zur Erde und ihrer Umgebung 39
2.1.2 Die scheinbare tägliche Bewegung der Gestirne 43
2.1.3 Die scheinbare jährliche Bewegung der Gestirne 46
2.1.4 Astronomische Koordinatensysteme 49
2.1.5 Astronomische Zeitrechnung und Zeitmessung 53
2.1.6 Die Präzession der Erdachse 54

2.2 Astronomische Beobachtungstechnik 55
2.2.1 Optische astronomische Instrumente 56
2.2.2 Nichtoptische Beobachtungsgeräte 62
2.2.3 Strahlungsempfänger 66


3 Das Planetensystem 70

3.1 Himmelsmechanik 70
3.1.1 KEPLER und das Erbe TYCHO BRAHEs 70
3.1.2 KEPLERs Aussagen auf dem Prüfstand 72
3.1.3 NEWTON, ein Apfel und der Mond 75
3.1.4 Keplersche Gesetze und NEWTONs Gravitationsgesetz - eng zusammenhängende Gesetze 75
3.1.5 Bewegungen im Gravitationsfeld 77
3.1.6 Flug ohne Grenzen 78

3.2 Aufbau des Planetensystems 80
3.2.1 Bestimmung der Astronomischen Einheit 80
3.2.2 Die physikalischen Eigenschaften der großen Planeten 82
3.2.3 Erdähnliche Planeten 84
3.2.4 Jupiterähnliche Planeten 92
3.2.5 Monde 97
3.2.6 Kleinkörper des Planetensystems 100

3.3 Das System Erde - Mond 108
3.3.1 Ein Überblick zur Mondbewegung 108
3.3.2 Die Mondphasen 109
3.3.3 Sonnen- und Mondfinsternisse 110
3.3.4 Physikalische Wechselwirkungen zwischen Erde und Mond 112

3.4 Die Physik der Planeten 116
3.4.1 "Irdische" und "kosmische" Physik? 116
3.4.2 Das Dichte-Radius-Diagramm der Planeten 116
3.4.3 Die Form der Himmelskörper 117
3.4.4 Ringe und Ringsysteme 118
3.4.5 Die Magnetfelder der Planeten 119
3.4.6 Die Atmosphären der Himmelskörper 120


4 Die Sonne 123

4.1 Physikalische Eigenschaften der Sonne 123
4.1.1 Theoretische und experimentelle Grundlagen 123
4.1.2 Zustandsgrößen der Sonne und Methoden ihrer Bestimmung 126

4.2 Struktur und Aufbau der Sonne 131
4.2.1 Innerer Aufbau 131
4.2.2 Erzeugung und Transport der Energie im Sonneninnern 132
4.2.3 Fotosphäre, Chromosphäre und Korona 135

4.3 Aktivitätserscheinungen der Sonne 138
4.3.1 Sonnenflecken 138
4.3.2 Sonnenfackeln 141
4.3.3 Protuberanzen 141
4.3.4 Solar-terrestrische Beziehungen 142


5 Die Sterne 145

5.1 Entfernungen und Helligkeiten der Sterne 145
5.1.1 Die trigonometrische Entfernungsbestimmung 145
5.1.2 Scheinbare und absolute Helligkeiten 147

5.2 Die wahren Bewegungen der Sterne 150

5.3 Strahlungsprozesse 153
5.3.1 Die Schwarzkörperstrahlung 153
5.3.2 Anwendungen der Schwarzkörperstrahlung in der Astrophysik 155
5.3.3 Linienstrahlung und angeregte Atome 157
5.3.4 BOLTZMANN-Statistik und die Analyse von Spektrallinien 159

5.4 Die Zustandsgrößen der Sterne und Methoden ihrer Ermittlung 162
5.4.1 Die Oberflächentemperatur der Sterne 162
5.4.2 Die Spektraltypen 163
5.4.3 Die Leuchtkraftklassen 164
5.4.4 Die Massen von Sternen 165
5.4.5 Die Radien von Sternen 168
5.4.6 Die chemische Zusammensetzung der Sternmaterie 169
5.4.7 Die Wertebereiche der Zustandsgrößen 170

5.5 Zusammenhänge zwischen Zustandsgrößen 171
5.5.1 Das HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm 171
5.5.2 Das HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm, das Farben-Helligkeits-Diagramm und die PLANCK-Funktion 173
5.5.3 Die Masse-Leuchtkraft-Beziehung 174
5.5.4 Die Masse-Radius-Beziehung 175

5.6. Aufbau und Entwicklung der Sterne 176
5.6.1 Einige Grundzüge des inneren Aufbaus der Sterne 176
5.6.2 Annäherung an Sternmodelle 177
5.6.3 Homologe Sterne 178
5.6.4 Strahlungsdruck und Stabilität der Sterne 180
5.6.5 "Herleitung" der Masse-Leuchtkraft-und der Masse-Radius-Beziehung 181
5.6.6 Die Lage der Hauptreihe im HRD.182

5.7 Die Entwicklung der Sterne 183
5.7.1 Das Vor-Hauptreihenstadium 183
5.7.2 Das Hauptreihenstadium 184
5.7.3 Das Nach-Hauptreihenstadium 185
5.7.4 Endstadien der Sternentwicklung 187
5.7.5 Cepheiden 188
5.7.6 Materiescheiben im All und die Entstehung von Planetensystemen
190


6 Die Galaxis 192

6.1 Grundlagen 192
6.1.1 Der Bau der Galaxis und wichtige Strukturelemente im Überblick 192
6.1.2 Das galaktische Koordinatensystem 197

6.2 Strukturbestimmungen der Galaxis aus Sternzählungen 197

6.3 Das interstellare Medium 199
6.3.1 Grundlagen und Entdeckungsgeschichte 199
6.3.2 Das ionisierte Gas 200
6.3.3 Das neutrale Gas 203
6.3.4 Molekülwolken, Staub und Sternbildung 204
6.3.5 Heißes Gas in der Galaxis 205

6.4 Die Kinematik der Milchstraße 206
6.4.1 Systematische Bewegungen der Sterne 206
6.4.2 Die Pekuliarbewegung der Sonne 206
6.4.3 Strukturuntersuchungen der Galaxis mithilfe der 21-cm-Strahlung 207
6.4.4 Die Rotation der Galaxis und die dunkle Materie 209

6.5 Die Spiralarme 210

6.6 Der galaktische Halo 211

6.7 Die zeitliche Entwicklung der Galaxis 211

6.8 Extragalaktische Sternsysteme

6.9 Die Entwicklung des Kosmos


7 Mensch und Kosmos 213

7.1 Sternenkinder 213

7.2 Das anthropische Prinzip 214

7.3 Wo sind die kosmischen Brüder? 215


8 Anhang 217

Übersichten über Sternbilder, häufig genutzte Symbole und Abkürzungen, Zeit- und Entfernungseinheiten, Naturkonstanten, die wichtigsten Daten von Sonne und Erde und Spektralklassen 217


Register 221
Bildanhang