Hallo, ich mache dieses Jahr schriftliches Abitur in Bayern im Fach Physik und fĂŒr die 12. Klasse sogar noch Astrophysik. Ich wollte zur Ăbung einige Aufgaben von den Vorjahren machen, bin dabei aber vor allem bei einigen Aufgaben der Astrophysik auf Probleme gestoĂen. Falls sich jemand hier die Zeit nehmen könnte, mir zu helfen mit AnsĂ€tzen oder auch eventuell Lösungen..., wĂ€re ich sehr dankbar:
1) Die Internationale Raumstation (ISS) umlÀuft die Erde auf einer nÀherungsweise kreisförmigen Bahn von West nach Ost in einer mittleren Höhe von 400 km.
a) Zeigen Sie, dass die ISS innerhalb von 92 Minuten die Erde einmal umlĂ€uft, und bestimmen Sie, wie oft fĂŒr die Astronauten an Bord der ISS wĂ€hrend eines Erdtages die Sonne aufgeht. ErklĂ€ren Sie ferner, dass die ISS nach 92 Minuten nicht an derselben Stelle am Himmel beobachtet werden kann.
b) Berechnen Sie die Umlaufgeschwindigkeit v(ISS) der Raumstation auf ihrer Bahn um die Erde und begrĂŒnden Sie, dass bei Beobachtung im Zenit die Bewegung der ISS mit der Bewegung eines Verkehrsflugzeuges vergleichbar ist, das in etwa 10 km Höhe mit einer Geschwindigkeit von 800 km/h fliegt. Vergleichen Sie dazu zum Beispiel die Winkel, welche die Flugobjekte in einer bestimmten Zeit in Bezug auf den Beobachter ĂŒberstreichen.
c) Im Gegensatz zu einem Flugzeug verschwindet die ISS unvermittelt am Nachthimmel, bevor sie den Horizont erreicht hat. ErklÀren Sie dieses PhÀnomen. Nennen Sie eine weitere Möglichkeit zur Unterscheidung beider Objekte.
Die ISS verliert tÀglich etwa 100 m an Höhe. Die deshalb immer wieder notwendige Bahnkorrektur geschieht auf einer halben Ellipsenbahn.
d) Geben Sie einen Grund fĂŒr den Höhenverlust an.
e) Fertigen Sie eine Skizze der Flugbahn vor, wÀhrend und nach der Bahnanhebung an und erlÀutern Sie qualitativ die hierzu notwendigen GeschwindigkeitsÀnderungen der ISS.
Bei optimalen Bedingungen erreicht die ISS eine scheinbare Helligkeit, bei der die BestrahlungsstĂ€rke etwa 25-mal so groĂ ist wie die von Sirius, dem hellsten Stern am nĂ€chtlichen Nordhimmel. Sirius hat die scheinbare Helligkeit â1,44.
f) Geben Sie an, bis zu welcher scheinbaren Helligkeit Himmelsobjekte bei gĂŒnstigen Bedingungen mit bloĂem Auge beobachtet werden können. Bestimmen Sie die scheinbare Helligkeit der ISS bei optimalen Bedingungen.
g) Der ISS muss permanent eine elektrische Leistung P(perm) von 120 kW zur VerfĂŒgung stehen. DafĂŒr ist die Raumstation mit vier Solarmodulen ausgestattet, deren Solarzellen eine FlĂ€che von 4500 m 2 haben und deren Wirkungsgrad 14 % betrĂ€gt. Berechnen Sie die maximale Leistung P(max) der Module. ErlĂ€utern Sie anhand zweier Aspekte, warum sich P(max) deutlich von P(perm) unterscheiden muss.
