Facharbeit Astrophysik?
Hallo,
ich befinde mich zurzeit in der 12. Klasse und muss nun bald in meinem Seminarfach "Astrophysik" eine Facharbeit schreiben. Diese darf jedoch nur einen Umfang von 12-15 Seiten haben. Daher tu ich mich mit der Themen Findung schwer. Die Facharbeit soll einen praktischen Teil beinhalten, also eine Experiment, eine eigene Berechnung usw. Im Grunde würde ich mich gerne mit Sternen beschäftigen, zum Beispiel die Ermittlungen von der Oberflächen Temperatur von Sternen.
Habt ihr Ideen zum eingegrenzen bzw. herangehen? Worüber könnte ich schreiben und wie könnte ich die Erkenntnisse rechnerisch oder experimentell darstellen?
Vielen Dank!
4 Antworten
Hallo Andy316298,
Astrophysik und Experimente, die man selbst durchführen kann sind so eine Sache.
Im Grunde würde ich mich gerne mit Sternen beschäftigen, zum Beispiel die Ermittlungen von der Oberflächen Temperatur von Sternen.
Mach das doch einfach. Es ist zwar nicht leicht, Experimente auf diesem Gebiet zu machen, denn Du musst irgendwelche Dinge sehr heiß machen können, aber grundsätzlich geht das ja. Es gibt ein paar Alltagsgegenstände, die so heiß wie manche Sternoberflächen werden (s.u.).
Es gibt da doch das berühmte HERTZSPRUNG- RUSSEL - Diagramm, das die Leuchtkraft gegen die hauptsächlich abgestrahlte Wellenlänge darstellt, und die ist bekanntlich temperaturabhängig.
Wenn Du einen Heizstab unter Strom setzt, wird er heiß genug (um 1000K) für Rotglut. Flüssiges Eisen bei 2000K glüht orange bis gelblich. Der Glühdraht einer Glühlampe alten Typs glüht bei ca. 2700K gelblichweiß und der einer Halogenlampe praktisch weiß – obwohl die Temperatur mit ca. 4000K immer noch deutlich unter der Photosphärentemperatur der Sonne (5700K) liegt. Sie muss bereits UV- geschützt sein, um die Benutzer nicht zu verblitzen und auf Dauer ihre Augen zu ruinieren.
Dir wird auffallen, dass die Oberflächenhelligkeit (also Leuchtkraft pro Fläche) mit der Temperatur überproportional zunimmt. Wenn also ein Stern hell, aber rötlich ist, muss seine Oberflächenhelligkeit sehr gering sein, und um so hell zu leuchten, dass man ihn aus hunderten Lichtjahren Entfernung noch gut sehen kann, muss er gigantische Ausmaße haben (Beispiel Betelgeuze, auch α Orionis genannt; er würde an Stelle der Sonne noch die Jupiterbahn in sich aufnehmen).
Das genaue Gegenteil ist es mit Weißen Zwergen (im Prinzip ausgebrannten Sternen, die ihre "Restwärme" abstrahlen): Ihre Oberflächentemperatur und damit ihre Oberflächenhelligkeit muss sehr groß sein, und dass sie dennoch so schwach leuchten, deutet darauf hin, dass sie im Radius sehr klein sind (Beispiel Sirius B, nur wenig größer als die Erde).
Keine Ahnung, ob das mit dem Experiment zu kompliziert werden könnte, aber ich finde das Thema Spektralanalyse sehr interessant. Also anhand des Lichts, welches ein Stern aussendet, herauszufinden aus welchen Elementen ein Stern besteht. Vielleicht kann man ein kleines Spektroskopie-Experiment andeuten, also Licht zerlegen und z.B. die Wellenlängen erklären.
https://de.wikipedia.org/wiki/Spektroskopie
vg
Ich weiß ja nicht, wie anspruchsvoll das Experiment sein soll. Ein professionelles Instrument aus dem Labor wird natürlich schwer zu bekommen bzw. zu bedienen sein.
Vielleicht gibt's ein einfaches optisches Spektrometer, oder evt. sogar ein Prisma welches weißes Licht in seine Farben aufspalten kann. Gibt's sowas nicht an der Schule aus dem Physikraum?
Vielleicht ist das ja auch interessant:
https://www.youtube.com/watch?v=frn1SYgQ21I
Es gibt paar Sachen auf YouTube
Du könntest dich mit der Raumzeit auseinandersetzten, dazu könnte man die Verzerrung von beispielsweise schwarze Löcher oder andere Objekte im Universum mit einer schweren kugel und einen elastischen Tuch darstellen. Dazu kann man noch zeitreise ansprechen und sich dabei Stephen Hawking und oder Albert Einstein beziehen
Viel Glück bei der Facharbeit
Das "Experiment" mit der Kugel auf dem Gummituch ist physikalisch gesehen ziemlich armselig (vor allem weil es falsch ist).
Ich würde deshalb lieber etwas vorschlagen, wo man wirklich mit eigenen Beobachtungen etwas Brauchbares liefern kann. In Frage käme z.B. eine eingehende Untersuchung von (verschiedenen Arten von) Sonnenuhren. Das hat dann zwar nicht viel mit der Physik von Sternen zu tun, aber immerhin mit der Geometrie von Erde und Sonne.
Warum wäre so etwas falsch, die kugel bringt ein Gewicht auf das Tuch und dieses dehnt sich nach unten, daran könnte man zeigen dass für die selbe Linie die Zeit eine unterschiedlich lange Strecke zurück legen muss
Die Geometrie des Gummituchs stimmt nicht mit der der (dimensions-reduzierten) Raumzeit überein.
Das ist klar aber es macht deutlich, dass es sich anders verhält
Wie wäre es mit "Entfernungsmessung im Sonnensystem und Entfernungsmessung außerhalb des Sonnensystems"?
Wie würde man an die Ausrüstung kommen? Vielen Dank