1 Grundlagen der Astronomie 7

1.1 Historische Wurzeln der Astronomie 8
1.1.1 Zeitbestimmung und Kalenderrechnung 8
1.1.2 Astronomie und Navigation 9
1.1.3 Astronomie und Astrologie 11

1.2 Forschungsziele und Forschungsgegenstand der Astronomie 12
1.2.1 Die Himmelsobjekte im Überblick 13
1.2.2 Das Masse-Radius-Diagramm der Himmelskörper 14

1.3 Teilgebiete der Astronomie 16

1.4 Grundlegende Untersuchungsmethoden der Astronomie .. 20
1.4.1 Beobachtung, Theorie, Experiment 20
1.4.2 Besonderheiten der astronomischen Beobachtung 21
1.4.3 Beobachtungsgeräte 24

1.5 Astronomische Zeit- und Entfernungseinheiten 37
1.5.1 Zeit- und Entfernungseinheiten im Überblick 37
1.5.2 Einheiten der Zeitrechnung 38
1.5.3 Grundlagen der Kalenderrechnung 43
1.5.4 Astronomische Entfernungseinheiten 44

1.6 Wichtige physikalische Gesetze in der Astronomie 48
1.6.1 Gesetze der Himmelsmechanik 48
1.6.2 Spektrallinien und Spektralanalyse 53
1.6.3 Strahlungsgesetze 55


2 Die Erde als Beobachtungsstandort 57

2.1 Orientierung am Sternhimmel 58
2.1.1 Die scheinbare Himmelskugel 58
2.1.2 Wahre und scheinbare Bewegungen der Himmelskörper 60
2.1.3 Weltbilder 65
2.1.4 Die Sternbilder 67
2.1.5 Die Entstehung der Jahreszeiten 82

2.2 Astronomische Koordinatensysteme 84
2.2.1 Das Horizontsystem 85
2.2.2 Das rotierende Äquatorsystem 86
2.2.3 Das ruhende Äquatorsystem 87
2.2.4 Weitere astronomische Koordinatensysteme 88
2.2.5 Die drehbare Sternkarte 89


3 Das Planetensystem 91

3.1 Das Planetensystem im Überblick 92
3.1.1 Der Bau des Planetensystems und die Größenverhältnisse 92
3.1.2 Wichtige Daten der Planeten 99
3.1.3 Die Monde des Planetensystems im Überblick 113
3.1.4 Die Kleinkörper des Planetensystems 116

3.2 Das System Erde-Mond 119
3.2.1 Charakteristische Daten von Erde und Mond 119
3.2.2 Die Mondbewegung und die Mondphasen 125
3.2.3 Sonnen- und Mondfinsternisse 126

3.3 Die Physik der planetarischen Himmelskörper 128
3.3.1 Das Dichte-Radius-Diagramm der planetarischen Himmelskörper128
3.3.2 Die Atmosphären der Planeten und Monde 130
3.3.3 Magnetfelder im Planetensystem 130
3.3.4 Ringsysteme 131
3.3.5 Die äußere Form der planetarischen Himmelskörper 132
3.3.6 Die Oberflächengestalt der planetarischen Himmelskörper 133
3.3.7 Vulkanismus im Planetensystem 134
3.3.8 Gezeitenkräfte im Planetensystem 135


4 Sonne und Sterne - Gaskugeln im All 137

4.1 Die Physik der Sonne 138
4.1.1 Die wichtigsten Daten zur Sonne im Überblick 138
4.1.2 Die Zustandsgrößen der Sonne und Methoden ihrer Ermittlung 139
4.1.3 Der Bau der Sonne 144
4.1.4 Aktivitätserscheinungen auf der Sonne 152

4.2 Die Sterne 156
4.2.1 Die hellsten und nächsten Sterne im Überblick 156
4.2.2 Die Entfernungen der Sterne 157
4.2.3 Absolute und scheinbare Helligkeiten 157
4.2.4 Die wahren Bewegungen der Sterne 162
4.2.5 Die Zustandsgrößen der Sterne und Methoden ihrer Ermittlung 163
4.2.6 Das HERTZSPRUNG-RussELL-Diagramm 172
4.2.7 Zusammenhänge zwischen Zustandsgrößen 174

4.3 Die Entwicklung und der innere Aufbau der Sterne 176
4.3.1 Die Entwicklungsstadien der Sterne 176
4.3.2 Die Entstehung von Planetensystemen 190
4.3.3 Planeten um andere Sterne 192


5 Große Strukturen im Kosmos 193

5.1 Die Galaxis 194
5.1.1 Unser Sternsystem im Überblick 195
5.1.2 Untersuchungsmethoden zur Erforschung der Galaxis 200
5.1.3 Die interstellare Materie und der Materiekreislauf 205
5.1.4 Die Rotation der Galaxis 207

5.2 Andere Sternsysteme 209
5.2.1 Die Klassifikation der Galaxien 209
5.2.2 Extragalaktische Entfernungsbestimmungen 213
5.2.3 Entwicklung der Sternsysteme 214

5.3 Großräumige Strukturen im Universum 215

5.4 Grundlagen der Kosmologie 217
5.4.1 Das kosmologische Prinzip 217
5.4.2 Kosmologische Beobachtungstatsachen 217
5.4.3 Weltmodelle 219


6 Grundlagen der Raumfahrt 223

6.1 Die Physik des Raketenantriebs 224

6.2 Bahnen von künstlichen Flugkörpern im All 227

6.3 Trägersysteme im Überblick 231

6.4 Bemannte Raumfahrt 233


A Anhang 237

Geschichte der Astronomie und Raumfahrt 238
Register 264
Bildquellenverzeichnis 271