Physik/Naturwissenschaften:
Ich komme bei dieser Aufgabe nicht weiter: Wenn wir von der Erde aus Sterne beobachten,sehen wir diese nicht an ihrem tatsächlichen Ort. Überlege, was die Ursache dafür ist und erkläre die Entstehung dieser Erscheinung.
9 Antworten
Die anderen Antworten sind auch richtig jedoch vermute ich, dass vielleicht eine andere Ursache gemeint ist, die Aberration.
Licht hat eine endliche Geschwindigkeit. Da sich die Erde unter anderem mit ca. 30 km/s um die Sonne bewegt, was immerhin 0,01 % der Lichtgeschwindigkeit ausmacht, ist der scheinbare Ort des Sternes um einen entsprechenden Winkelbetrag in Bewegungsrichtung der Erde verschoben. Der Winkel dürfte im Kopf gerechnet etwa so groß sein wie ein Maßstab von einem Meter betrachtet aus 10 km Entfernung (1 : 10000 was den 0,01 % entspricht).
Erklärung: Nehmen wir als Beispiel einen senkrecht fallenden Regen, die Regentropfen entsprechen den Photonen. Stehen wir selbst und schauen genau nach oben, so kommen die Tropfen genau senkrecht auf uns herunter. Fangen wir jedoch an zu laufen oder gar zu rennen, so scheinen die Tropfen immer stärker von vorne uns entgegenzukommen. Um z.B. nicht nass zu werden müssen wir einen Regenschirm entsprechend in Laufrichtung schräg halten.
Genauso ist es mit dem Teleskop. Es muss etwas in Bewegungsrichtung der Erde gekippt werden, damit die Photonen genau parallel zum Tubus hindurchlaufen. Außerdem gibt es mehrere sich überlagernde Aberrationen. Die Erde kreist um die Sonne aber sie dreht sich auch um die eigene Achse. Zudem bewegt sich auch das Sonnensystem relativ zu seiner kosmischen Nachbarschaft und damit auch zu den anderen Sternen. Es gibt also eine tägliche Aberration durch die Erddrehung, eine jährliche Aberration durch die Erdbahn um die Sonne und zumindest auch noch eine galaktische Aberration, welche nicht unbedingt periodisch wie die anderen beiden sein muss. Alle diese überlagern sich und summieren und/oder substahieren sich dadurch mehr oder weniger. Der Wert der Aberration schwankt daher ständig und ist nicht so einfach zu ermitteln.
Auch die Eigenbewegung der Sterne spielt natürlich eine Rolle und der Stern steht nicht mehr unbedingt dort wo man ihn jetzt sieht oder ist vielleicht sogar schon in eine Supernova explodiert. Ich schätze aber, dass bei den rießigen Entfernungen im Weltraum und der relativ dazu geringen Eigengeschwindigkeit der Sterne der Effekt der Aberration größer sein dürfte als die anderen Erklärungen hier im Forum. Dazu müsste man die Eigengeschwindigkeiten der Sterne kennen und es mal ausrechnen. Bin ich im Moment einfach zu faul dazu :-)
Entfernung der Sterne und Lichtgeschwindigkeit: Wenn z.B. ein Stern 20 Lichtjahre von der Erde entfernt ist, sehen wir den Standort dieses Sterns von vor 20 Jahren. Wobei 20 Jahre eine eher mickrige Entfernung im All sind.
Die Lichtstrahlen werden durch die Erdatmosphäre gebrochen. Dieser Effekt ist im Zenit unwirksam und verstärkt sich mit zunehmender Nähe des Himmelskörpers zum Horizont, weil damit die Strecke durch die Atmosphäre größer wird. das führt u.a. dazu, dass frühmorgens die Sonne schon sichtbar wird, während sie geometrisch geradlinig noch von der Erde verdeckt ist. Und Abends scheint sie entsprechend länger. Die Atmosphäre wirkt wie eine Sammellinse: Brechung zum optisch dichteren Medium hin.
Unabhängig davon finden natürlich auch (geometrisch unsystematische) Verschiebungen statt zwischen dem augenblicklichen Ort eines Himmelskörpers und unserem wahrgenommenen Ort durch die Dauer des Lichtes auf seiner Strecke durch das All. Die Sonne nehmen wir so wahr, wie sie vor ca 8 Minuten aussah, als das aktuelle Licht dort startete. Einen Himmelskörper mit der Entfernung von 10 Lichtjahren können wir nur dort wahrnehmen, wo er sich vor 10 Millionen Jahren gerade befand. Radiale Beschleunigungen von Himmelskörpern messen wir über die Rotverschiebung (siehe optischer Doppler-Effekt).
Weil das Licht einige Jahre zu uns braucht!-und die Sterne bewegen sich
Die Entfernung der Sterne zur Erde ist sehr groß und wird in Lichtjahren gemessen. 1 Lichtjahr ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt. Der nächste Stern ist ca 4 Lichtjahre entfernt, die meisten noch sehr viel weiter. Die uns nächstgelegene große Galaxie (der Andromeda-Nebel) ist sogar über 2 Millionen Lichtjahre entfernt.
Nun haben Sterne und Galaxien auch eine Eigenbewegung (auch wenn man das mit bloßem Auge nicht sieht, wegen der Entfernung). Ist zB ein Stern, den du am Himmel siehst, 500 Lichtjahre entfernt, dann heißt das ja, dass das Licht, dass nun in deinem Auge auf deine Netzhaut trifft, vor 500 Jahren von diesem Stern abgestrahlt wurde. In diesem 500 Jahren hat sich der Stern aber weiterbewegt. So siehst ihn also nicht dort, wo er heute tatächlich ist.
Je größer die Entfernung, desto größer dieser Effekt.
Tolle Antwort.
Man könnte in einigen Spezialfällen noch mit dem Gravitationslinsen-Effekt argumentieren, wo Licht durch große Massen gebogen wird.
Ein Lichtjahr ist eine Strecke wie Meter und keine Zeit wie Stunden! :D
Liebe Grüße, Kevin