Erscheint eine "schräg gestellte" Galaxie optisch verzerrt?

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Hallo Schnee_Mann,

Willkommen im Forum,

Warum lädst du die Datei nicht als Bild hier in das Forum, ganz ohne Webung?

Auf meinem Tablet kann ich den rechten Bereich nicht lesen. Außerdem sind solche externen Links erfahrungsgemäß nach kurzer Zeit wieder verschwunden und damit wird der Beitrag wertlos.

Zum Thema: Das jeweilige Licht kommt immer entsprechend seiner Lichtlaufzeit an, der vordere Teil eher als der Hintere.

Vielleicht habe ich es auch. Die Lichtgeschwindigkeit bleibt immer gleich, egal welche Eigene Bewegung die Teile haben.

Hallo Schnee_Mann

die Idee einer "optischen Dehnung" und "optischen Stauchung" scheint mir nicht falsch, da die Informationen zeitlich versetzt beim Beobachter ankommen und sich Teile oder auch das gesamte Objekt in der Zwischenzeit bewegt haben (es kommt ja noch die Rotation der Galaxie hinzu).

Grundsätzlich muss man bei sehr ausgedehnten Objekten davon ausgehen, dass man keinen absoluten "Schnappschuss" machen kann, wenn Bereiche des Objektes unterschiedlich weit von Beobachter entfernt sind und sie sich relativ zum Beobachter bewegen.

lg matss

Zitat von Schnee_Mann

Frage: Ist das beschriebene vermeintliche Phänomen (bekannte) Realität oder ein simpler Denkfehler?

In Theorie stimmt es m.E.. Dennoch hat es kaum Relevanz denke ich. Denn die Ausdehnung einer Galaxie selbst ist um Grössenordnungen kleiner, als deren Abstand von uns. Und Warp-Geschwindigkeiten haben deren Bewegung definitiv nicht.

Schon die Andromeda-Galaxie, die nächste, ist ca. 10x so weit entfernt von uns wie sie eine Ausdehnung hat. Bei den anderen wird es schnell Faktor 100, 1000 usw..

Von daher spielts dann auch kaum eine Rolle mehr, ob das Licht vom einen Ende der Galaxie sagen wir 100'000 Jahre später ankommt, als das vom näheren Ende, wenn die Reise des Lichts selbst ohnehin in Bereich 10Mio Jahre oder mehr dauert.

Gruss

Zitat von Schnee_Mann

Genau darum geht es. Würde die hypothetische "schräggestellte" Galaxie relativ zum Beobachter keine "seitliche" Bewegung machen, würde sie auf dem Schnappschuss-Bild des Beobachters ein räumlich kürzeres Abbild hinterlassen als eine "seitlich" bewegte Galaxie.

Die tatsächliche Eigenbewegung in einer Galaxie ist eher so bei bis 300 km/s. 100.000 LJ ist die typische Ausdehnung der Milchstraße. D.h. da kann sich dann ein Stern ~0,3 LJ weiter bewegen, obwohl er auf dem gleichen Foto ist. Ich glaub, das ist weniger als ein Pixel in einem Galaxienbild, wie dem der Andromeda. Selbst wenn's 5 Pixel wären, interessiert es doch keinem. Da alles sich im Kreis dreht, wird dann ein Stern durch den nächsten ersetzt, wenn er nah genug ist.

Übrigens bei einer schräg gestellten Galaxie kann man die Eigengeschwindigkeit der Sterne ziemlich gut direkt messen. Nämlich via Doppelereffekt. Die Wasserstoff-Linie von Sternen, die auf einem zu fliegen sind blau-verschoben, die gleiche Linie von Sternen, die sich wegbewegen, entsprechend rot-verschoben. Aus Symmetriegründen gilt die Geschwindigkeit auch für den Rest.

Die Logik dahinter ist nicht neu. Das nennt man z.B. Vorhaltewinkel beim Schießen auf bewegte Ziele.

Warum eine entfernte Galaxie, Du kannst Deine Frage genau so gut auf die Milchstraße mit ihren Sternen anwenden.

Bildlich verzerrt ist da nichts, zeitlich verzerrt schon in gewissen Maße.

Angenommen die LG wäre unendlich groß, hättest Du ein Echtzeit Augenblicksbild. Das würde sich aber kaum messbar von der Wirklichkeit unterscheiden auf Grund der relativ geringen Eigenbewegung der Sterne im Verhältnis zu den unterschiedlich, sehr viel größeren Entfernungen.

Bei entfernten Galaxien ist der Effekt dann noch viel, viel größer.

Moin Schnee_Mann,

ich habe mir dein PDF angeschaut. Es hat eine Weile gedauert, bis ich verstanden habe, was Du eventuell meinst.

Ob ein Denkfehler vorliegt? Ich denke nein und ja. Wie bereits erwähnt, liegt hier eine Art "Verzerrung" vor. Somit kein Denkfehler.

Es hat den Anschein, Du suchst eine Erklärung bzw. Beschreibung des Phänomens ohne die Berücksichtigung relativistischer Effekte. Wahrscheinlich so etwas in Richtung optischer Dopplereffekt. Jedenfalls steht es so im PDF. Du wirst da nichts gefunden haben, denn meines Erachtens liegt hier dein Denkfehler. Die relativistischen Effekte können nicht außen vor gelassen werden. Zum einen musst Du die Lichtgeschwindigkeit berücksichtigen. Somit bist Du voll drin in der "relativistischen Physik". Zum anderen ist die Relativität der Gleichzeitigkeit zu beachten.

Stellen wir uns deine Galaxie als schöne stillstehende Spiralgalaxie vor. Ein Beobachter schaut voll drauf. Die Mittelpunkte von Beobachter und Galaxie liegen auf einer Achse. Zwei Lichtquellen mit exakt dem gleichen Abstand zum Zentrum der Galaxie, die gleichmäßig und gleichzeitig in alle Richtungen einen Lichtblitz abstrahlen, lassen sich für den Beobachter als gleichzeitiges Ereignis identifizieren. Wenn Du in einem 45° Winkel auf die Galaxie schaust, ist die Gleichzeitigkeit des Ereignisses für dich nicht mehr gegeben, da der Lichtblitz der näher zu dir liegt vorher eintrifft.

Zum Schluss soll sich die Galaxie auch noch relativ zum Beobachter bewegen.

Die Erklärung und Bennungen des Phänomens solltest Du meiner Meinung nach unter den relativistischen Effekten suchen. Und es wird sicherlich nicht nur ein Effekt vorliegen. Es wird sich um ein komplexes System handeln. Wie eigentlich immer, wenn enorme Entfernungen, Lichtgeschwindigkeit, Raum, Zeit und Gravitation zusammenkommen.

Das meine oberflächlichen Gedanken dazu. Ich möchte nicht unerwähnt lassen, dass ich kein Physik-Fachmann bin. Ich bin daher gespannt auf fachlich kompetentere Beiträge.

Gruß

Marco

Marco,

ich weiß nicht, wie es Dir geht, aber ich verstehe unter "relativistische Effekte" Dinge, die mit der speziellen oder allg. RT erklärt werden (Raumkrümmung, Zeitdilation, Längenkontraktion usw.).

Ich verstehe darunter aber nicht Dinge, die man auch ohne diese Effekte erklären kann. Z.B. die Sprechpausen der Astronauten bei der Mondlandung, weil das Signal 1,3 Sek. von der Erde zum Mond unterwegs war.

Oder warum nach der Entdeckung der Keplergesetze und des Fernrohrs (Galilei + Kepler), also ab ~1650, alle Versuche fehlschlugen, Mondpositionen der Jupitermonde (Transits, Bedeckungen) als Zeit-Ansage zu nehmen. Alle Seefahrer träumten davon, weil sie dann endlich auch ihren Längengrad hätten berechnen können. Aber erst, als man erkannte, dass die Lichtgeschwindigkeit endlich ist und die berechneten Mondpositionen (Bedeckungen, Transits usw) bis ~20 min. früher als berechnet zu sehen sind, je näher sich Erde und Jupiter sind, funktionierte dies, war aber durch die inzwischen verfügbaren genaueren Uhren/Chronometer obsolet geworden (die liefen schon mit wenigen Sekunden Abweichung pro Tag). Nebeneffekt: Ole Römer hat zum ersten mal die LG gemessen.

Schnee_Mann

Übrigens bei Liveübertragungen speziell von Fußball-Großereignissen jubeln/stöhnen einige meine Nachbarn früher als ich, weil sie abhängig vom Übertragungsweg und der Fernseherelektronik mehr "live" sind als ich. Das ist genau das Gleiche, was du beschreibst.

Da sehe ich im TV noch wie der Spieler zum Freistoß anläuft und weiß wegen des Nachbarlärms schon, ob der Ball ins Tor fliegt oder nicht. Und das hat noch nicht mal was mit der Lichtgeschwindigkeit zu tun, sondern überwiegend mit der lahmen Fernsehelektronik im Fernseher und beim Sender. Wäre es nur die Lichtgeschwindigkeit, dürfte die zeitliche Differenz kaum 0,25 Sek. überschreiten (2*36.000 km zusätzlich bei Sat-Übertragung). Es sind aber bis zu 5 Sek.

Im Film "Der Clou" aus den 70er tricksen sie damit den Mafiosi aus, als sie so ein Wettbüro für Pferdewetten manipulieren. Der wettet auf Rennen, die schon gelaufen waren und merkt es nicht.

Du könntest ja eine spezielle Kamera bauen, die so eine schräge Galaxie zeilenweise fotografiert. Dabei wird die Fotozeile so gedreht, dass innerhalb der Zeile genau die Pixelreihe von den Bereichen der Galaxie aufgenommen wird, die alle gleich weit entfernt sind. Und für die nächste Pixelreihe wird dann gewartet, bis die Objekte genauso weit entfernt sind. Okay, das Foto würde dann gut 100.000 Jahre dauern, bis es fertig ist. Aber im Foto wären alle Objekte genau dort, wo sie zeitgleich wären, mit der Gefahr, dass man besonders schnelle Objekte sogar mehrfach drauf hätte.
Warum nur erinnert mich dies jetzt nun an die Zieleinlaufkamera, mit der man den Sieger für den 100m Sprint ermittelt oder den Etappensieger bei der Tour der France? (Ist genau die gleiche Art von Kamera).

Moin Kalle,

Zitat von Kalle66

Marco,

ich weiß nicht, wie es Dir geht, aber ich verstehe unter "relativistische Effekte" Dinge, die mit der speziellen oder allg. RT erklärt werden (Raumkrümmung, Zeitdilation, Längenkontraktion usw.).

genau an diese Effekte hatte ich tatsächlich gedacht, bis auf die Zeitdilatation. Müssten Die nicht im absoluten Mini-Ausmaß auch vorliegen? Oder ist die Stauchung/ Verzerrung rein durch die unterschiedliche Signal/ Lichtlaufzeit zu erklären? Wäre es denn tatsächlich und schnöde der Dopplereffekt?

Danke vorab und Gruß

Marco,

die relativistischen Effekte (nach Einstein) liegen immer vor, weil die klassische Physik als Grenzfall der relativistischen Physik gilt. Aber sie spielen hier (Eingangsfrage) überhaupt keine Rolle.

Das Thema von Schnee_Mann ist 1 zu 1 das Problem, dass die Astronomen bis Ole Römer mit der Voraussage von Jupiter-Mond-Transits und -Bedeckungen hatten. Mit den Keplergesetzen wussten sie genau, wie schnell die Monde um Jupiter kreisen, trotzdem lagen sie ~15 Minuten daneben, je nachdem, ob Jupiter der Erde am nächsten (Opposition) oder ein Vierteljahr früher oder später querab deutlich weiter entfernt ist.

Die Erde hat 150 Mio km Bahndurchmesser = ~8,3 Lichtminuten. Wenn Jupiter hinter der Sonne in Konjunktion (dann unsichtbar) steht, wären es somit fast 17 Minuten, die das Licht mal länger, mal kürzer braucht.

Du könntest sogar noch - abhängig von den Mondabständen zum Jupiter - ein paar Sekunden dazu zählen oder abziehen, je nachdem du einen Transit oder eine Bedeckung berechnest, also ob der Mond zwischen uns und Jupiter steht oder dahinter. Die Jupitermonde sind - so gesehen - eine Minigalaxie, genau wie in der Eingangsfrage. Und du wunderst dich dann vielleicht, dass der Schatten des Mondes beim Transit, wie bei Lucky Luck, langsamer ist.

Und das alles haben sie ~200 Jahre vor Einstein heraus gefunden.

Hallo Kalle,

ich verstehe. Nicht mit Kanonen auf Spatzen schießen sondern kurz mal den Verstand einschalten

Danke für deine Ausführung.

Übrigens hatte ich vorhin den Absatz mit der Zieleinlaufkamera nicht gesehen. Ich finde damit erklärt sich der Punkt ebenfalls recht gut.

Schönes Wochenende meinerseits

So eine ähnliche Aufgabe hatten wir im Abi, kann ich mich erinnern. Es gibt da ein linienbasiertes Diagramm, mit dem man diese Effekte darstellen und auch abchätzen kann, ich weis nur den Namen nicht mehr.

Was hier bisher geschrieben wurde (Geschwindigkeit der Galaxien und relative Entfernung Objekt<->Betrachter) deckt sich auch mit meinen Zahlen. Das Ergebnis ist allerdings, dass (auch wenn man Einzelsterne innerhalb der Galaxie rechnet, die sich noch viel schneller entfernen könnten, als der Schwerpunkt), man selbst mit 3.000km/h noch nicht an die relevanten Grenzen für optische Verzerrungen infolge relativistischer Effekte kommt. Vorhanden sind die natürlich.

Man sieht also das Licht eines Sterns um Stunden (oder Tage) früher, wenn er nahe ist (im Vergleich zu der später gedrehten Galaxie, wenn er hinten wäre) - aber in der Momentaufnahme sieht man die Unterschiede nicht. Es bleibt nur die absolute Geschwindigkeit, die sich auf die Lichtgeschwindigkeit "aufaddiert" (aufpassen wegen endlicher Geschwindigkeit von "c"), die wir als Rotverschiebung / Blauverschiebung messen können. Inwieweit man diese fotografisch feststellen könnte, wäre interessant. Dazu braucht es wirklich relevante Verscheibungen im Spektrum, um die 3 Farben in den Sensoren deutlich anders zu belichten. Ich würde sagen, dass das nicht wahrnehmbar ist. Mit eng tolerierten Filtern die ein Linienspekrum aufweisen und mehreren Bildern in Sequenz, wäre es gfs machbar. Wir nutzten solche Anordnungen beim Klassifizieren optischer Bauteile / Laserspektren. Auch in der Biologie werden solche Tricks genutzt, um feine Unterschiede zwischen Fasern und Zellen zu sehen, die sich ansonsten alle in der gleichen Farbe darstellen würden.

Radioastronomisch ist es einfach: Diese Verschiebungen von "langsamen" Objekten prozessieren wir sehr genau mit einfacher Signalverarbeitung in Radaren bei relativ niedrigen Frequenzen im UHF-Bereich und das sogar bei Geschossen bis über 1km/s. Hochtransformiert auf die Bewegung von Galaxien / Sternen und die Wellenlängen von Licht braucht es da kaum mehr. Mit Laserinterferenz ist es recht einfach: Da kommt einem die hohe Geschwindigkeit astronomischer Objekte sogar entgegen.

Zitat von engineer

Inwieweit man diese fotografisch feststellen könnte, wäre interessant.

Also die Dopplerverschiebung von elektromagnetischen Wellen funktioniert hier auf der Erde sehr gut. Fast alle Bußgelder wegen überhöhter Geschwindigkeit werden mit Radargeräten, die diesen Effekt nutzen, gemessen.

Fotografisch macht man das allerdings besser mit ganz banalen Spektralanalysen durch gesonderte Messung der einzelnen Lichtquellen. Wie man das in großer Zahl macht, zeigt das Spektrometer des Gaia-Satelliten.

Ich wundere mich, dass Hobbyastronomen den Dopplereffekt noch nicht mit ihren Schmalbandfiltern an planetarischen Nebeln (PN) gezielt heraus arbeiten. Dann könnten sie per Falschfarben Gaswolken danach "markieren", ob sie auf einem zu oder von einem weg fliegen bzw. innerhalb eines PN die Ausbreitungsrichtung und Geschwindigkeit markieren. Vielleicht ist mir das bislang auch nur entgangen.

Meine Vorstellung wäre, dass man Helligkeitsdifferenzen des gleichen Himmelsabschnitts in den Fotos dadurch provoziert, dass man Schmalbandfilter, die ganz leicht verschoben sind, einsetzt. Wenn man dann die Bilder voneinander subtrahiert, bleiben genau die Gaswolken sichtbar, die sich per Dopplereffekt in einer Filtervariante besser abzeichnen als in einer anderen. Könnte auch ein Fabry-Perot-Filter sein, dessen Wellenlänge man "tunen" kann. Oder normale Filter, deren effektiver Bandpass durch Verkippen manipuliert wird.

Zitat von Kalle66

Also die Dopplerverschiebung von elektromagnetischen Wellen funktioniert hier auf der Erde sehr gut. Fast alle Bußgelder wegen überhöhter Geschwindigkeit werden mit Radargeräten, die diesen Effekt nutzen, gemessen.

Sag ich ja, wobei es deutlich einfacher ist, eine dedizierte und bekannte Sequenz (da selber erzeugt) und deren Reflektion zu prozessieren, als einfach nur ein unbekanntes, sogar noch veränderliches Lichtspektrum eines Sterns, besonders wenn der noch Licht von dahinter liegenden Sternen beugt und hinzumischt, oder gar von einem Nachbarstern (rechts) überholt wird

Zitat von Kalle66

Dann könnten sie per Falschfarben Gaswolken danach "markieren",

Ja so dachte ich mir das. Durch Vergleich mehrerer Sequenzen unterschiedlicher Zeitpunkte müsste das klar abbildbar sein. Will man das ad hoc genau bekommen, braucht man ein Filter mit geeignetem Öffnungsspektrum, eine Retarderanordnung, einen optischen Mischer und kann dann die Interferenz messen, weil das einfallende (einigermaßen gleichmäßige) Licht mit der verzögerten Phase eine Schwebung bildet, die idealerweise bei unter einigen Megaherzen liegt und in einer adaptiven FFT eine Bewegung des Frequenzschwerpunktes erzielt. So etwas machen wir (niederfrequenter :-)) bei Doppler-Ultraschall: Das auf den Messkopf zufließende Blut wird dabei anders dargestellt, als das abfließende. Leider konnte ich mich bei dem von mir mitentwickelnden Gerät nicht durchsetzen und die tatsächliche Färbung von Licht wie bei eben den Sternen anbringen, daher ist zufließendes Blut rot und abfließendes blau. Dem Doc ist es egal, wenn er Aneurysmen sucht.

Jürgen,

wir sind jetzt aber von der Eingangsfrage etwas weg, weil wir inzwischen über die Messung von "Momentanbewegungen" reden und nicht von Ortveränderungen bewegter Objekte, die dadurch eintreten, dass die Signalauswertung abhängig von der Entfernung verzögert stattfindet.

Für letzteres kann man mittels einfacher Überlegungen (Weg-Zeit-Diagramme) eine Rekonstruktion berechnen: Wo war das Objekt zum Zeitpunkt x, wenn es sich seitdem mit unveränderter Geschwindigkeit bis zum Beobachtungsort y bewegt hat.

Bleibt noch festzuhalten, dass die astronomische Auswertungen von Bewegungen quer zur Sichtachse (also Wanderung über Pixel im Bild) viel ungenauer ist, als die Auswertungen der Geschwindigkeit entlang der Sichtachse per Dopplereffekt.

Dazwischen sortiere ich noch Moiré-Effekte oder Alias-Effekte ein, wenn in einem Film z.B. der Flugzeugpropeller scheinbar rückwärts läuft, weil seine Drehzahl sich mit der Frame-Rate des Films überlagert oder wenn der Propeller sichelförmig verbogen erscheint, weil die Kamera die Bilder zeilenweise ausliest. Die Sichelform verrät dann mehr über die Kameraelektronik als über den Propeller. Ich weiß gar nicht, ob es dafür nicht schon einen speziellen Begriff gibt. Moiré und Aliasing treffen es nicht ganz.

Hier ein Videobeispiel: Flugzeug im Anflug

Zitat von Schnee_Mann

mir als Beobachter ... kann der Altersunterschied schon einige 100.000 Jahre betragen. Dieser Sachverhalt mutet schon sehr eigenartig an, man kommt ins Staunen.

Ist bei Schall aber eigentlich auch so: Die Emissionszeitpunkte der Wellen, die man bei t=0 hört, sind durchaus alle unterschiedlich. Sind halt Sekunden. Wobei: Einige Forscher wollen schon den Knall eines explodierenden Vulkans - auch Tage nach dem Ausbruch - gemessen haben, nachdem der Schall schon mehrfach um die Erde gelaufen ist.

Eine ähnliche Überlegung hatte ich auch schon, aber ohne relativistische Effekte. Mein Gedanke - große Objekte im Weltraum sieht niemand genauso wie sie in dem Moment wirklich sind.

Stellen wir uns M31 vor, alle Sterne rotieren ja um das Zentrum. Nun stellen wir uns 2 Sterne am Rand der Scheibe vor, die jeweils mit 300 Km/sec das Zentrum umlaufen, und von denen einer von uns aus gesehen genau vor dem Zentrum und der andere genau hinter dem Zentrum ist. Bei einem Durchmesser von 150000 Lichtjahren sehen wir den näheren Stern schon messbar weiter in seiner Bewegung als den ferneren. Dadurch stehen sie scheinbar nicht auf einer Linie, sondern der nähere ist schon rund 150 Lj weiter rotiert und der hintere hängt 150 Lj zurück.

Das ist selbst auf die Entfernung von 2 Millionen Lj gut messbar, denn die Differenz beträgt knapp 30 Bogensekunden.

Ein Beobachter von der anderen Seite würde den Effekt genau andersrum wahrnehmen. Daraus folgt, dass die wahre Gestalt von Andromeda von nirgendwo zu sehen ist.

Zitat von Kalle66

weil wir inzwischen über die Messung von "Momentanbewegungen" reden und nicht von Ortveränderungen bewegter Objekte, die dadurch eintreten, dass die Signalauswertung abhängig von der Entfernung verzögert stattfindet.

Das muss man natürlich korrelieren und rückrechnen. Ein Vorstellung der Momentanbeweung braucht es in jedem Fall - über Messung oder Berechnung.

Zitat von Kalle66

weil die Kamera die Bilder zeilenweise ausliest.

Das ist aber eine Frage der shutter-Funktion: Die ersten Videokameras taten das in der Tat völlig linear, was die verschobenen Fussbälle zur Folge hatte. Inzwischen arbeiten Kamerasensoren aber alle mit einem shutter, der die in der Integrationsphase gewonnenen Ladungen kontrolliert in tiefer gelegte Speicherzellen transportiert (und seien es nur die Gates der verstärkenden Transistoren auf den Leitungen), wodurch das Bild zeitlich koheränt ist, d.h. alle Sensorpixel werden während der gleichen Zeitspanne belichtet. Dann spielt die Art der Auslese keine Rolle. Bei vielen CDD-Sensoren werden sogar Zeilen overscanned, d.h. teilweise mehrfach ausgelesen, wobei die billigen System in der Tat dann mitunter eine veränderliche Belichtung aufweisen, das stimmt.

Die CMOS-Sensoren, wie wir sie in besseren Kameras haben, sind aber voll synchron steuerbar - zumindest im Foto-Modus. (Im Videomodus ist das teilweise anders). Auch beim elektrischen binning (Pixelbündelung) gibt es Strategien des overscanning, wenn z.B. ein Bündel sich von Pixel 0..3 erstreckt, das nächste aber nicht von 4 bis 7, sondern es eine Zwischeninformation von 2...5 gibt. D.h. die Auflösung wird verdoppelt ohne das Photonenrauschen zu erhöhen. Es kommt nur mehr Elektronenrauschen hinein, das aber durch ein späteres Runterprozessieren auch wieder um weitere 3dB gedämpft wird. Trotz mehr "Ausleseaufwand" wird die Synchronität nicht verletzt. Besonders gut sind Sensoren mit integrierten Speichern, die parallel (schlagartig) geschrieben werden um sie dann bequem auszulesen. Damit sind lückenlose Integrationsvorgänge möglich, ohne dass die Auslese das Lichtsammeln stört. Es bleibt nur das Problem, dass das Objekt während der Belichtungszeit über die Pixel verschmiert.

Zitat von Kalle66

Ich wundere mich, dass Hobbyastronomen den Dopplereffekt noch nicht mit ihren Schmalbandfiltern an planetarischen Nebeln (PN) gezielt heraus arbeiten.

Zumindest bei schmalbandigen H-alphas guggt man ja schon auf der Sonne, 'was auf einen zukommt' durch Verstellung des Filters. Hat man allerdings auch vieeel Licht zur Verfügung. Für PN's oder Glx'n benötigte man da wohl ebenfalls extrem schmalbandige Filter und oder riesige Teleskope. *denk*

Gruß

Stephan

Zitat von Schnee_Mann

Nur der "Prolog" zur SRT - Gleichzeitigkeit bzw. Ungleichzeitigkeit - spielt eine Rolle.

Es ist ein Fehlverständnis der Relativitätstheorie von Gleichzeitigkeit oder Ungleichzeitigkeit als "Prolog" zu sprechen. Aber dazu unten mehr ... Okay, Einstein selbst hat sich damals in der SRT zum Thema Gleichzeitigkeit ausgiebig geäußert, insofern ist "Prolog" nicht falsch. Aber der Begriff "Gleichzeitigkeit" bekommt in der SRT eine völlig neue Bedeutung.

Für die SRT gibt es eine Annahme, die sie von der klassischen Physik nach Newton unterscheidet. Wenn es eine max. Geschwindigkeit gibt, die nicht überschritten werden kann (und die wir Lichtgeschwindigkeit nennen), dann folgt daraus die SRT. Sprich die LG als Grenzgeschwindigkeit muss man nicht beweisen, sondern die wird per Definition dieser Theorie einfach voraus gesetzt.

Das Thema Gleichzeitigkeit gab es auch schon vor Einstein. Die Ironie der Geschichte ist, dass Einstein als Hobbyphysiker beim Patentamt in Bern arbeitete und dort mit allerlei Patentanträgen konfrontiert wurde, wie man Uhren in Bahnhöfen synchronisieren könne. ... keine Ahnung ... der eine mit einer Idee, dass man eine Referenzuhr im Zug von Bahnhof zu Bahnhof fährt, der andere, dass man per Funkwellen (die gerade von Marconi erfunden wurden) ein Zeitzeichen überträgt usw. Die Eisenbahn war damals in aller Munde, so wie heute Wärmepumpe und E-Auto.
Die Formeln für Zeitdilation, Längenkontraktion waren damals schon bekannt (Lorentzfaktor), aber Lorentz konnte sie nicht ins "Große", sprich in die bestehende Physik einbetten. Und da fiel bei Einstein der Groschen, dass man selbst per Licht/Funk Uhren nicht wirklich synchronisieren kann, weil Uhren nur in ihrem eigenen Koordinatensystem funktionieren. So entstand sein Beitrag "Zur Elektrodynamik bewegter Körper" (heute als SRT bekannt).

Einstein fragte sich unter anderem: Wenn ein Strom fließt, dann erzeugt dieser ein Magnetfeld um den Stromleiter (siehe Maxwell). Und fließender Strom bedeutet, dass sich da Elektronen bewegen. Wenn aber jemand sich genau mit den Elektronen bewegt, dann stehen die doch für ihn still und er dürfte dann gar kein Magnetfeld messen können. Das klingt doch nach Widerspruch.

In dem Artikel geht Einstein eingangs dann wirklich noch mal auf die Frage ein, wie man zwei Uhren synchronisieren muss, dass sie eine gemeinsame Zeit anzeigen, indem er einfach per Definition festlegte: Die laufen synchron, wenn Uhr B mit einem Licht-Zeitzeichen auf Uhr-A synchronisiert würde und umgekehrt Uhr A mit Uhr B synchronisiert würde und die jeweiligen Lichtlaufzeiten hin und zurück dann gleich sind. Damit synchronisiert er alle Uhren in einem gemeinsamen ruhenden System einfach per Definition.

Tatsächlich laufen die Uhren untereinander um die Laufzeit des Lichts aus dem Takt, wenn sie in dem ruhenden System an verschiedenen Orten aufgestellt sind.
Unterm Strich schreibt er auf den ersten 7 Seiten viel verwirrendes dazu, was gar nicht nötig wäre. Vermutlich, weil er nicht wusste, wie er anfangen soll, um dann ab der 8. Seite auf das eigentliche Problem einzugehen. Schließlich war seine These so ungeheuerlich, dass er vorsichtig sein musste, damit seine Leser nicht gleich wieder aussteigen.

Mit heutigem Wissen täte ich einfach eine Lichtuhr konstruieren. Eine Blitzlampe sendet einen Blitz entlang eines Stabs aus, wird von einem Spiegel am unteren Ende reflektiert und kommt zurück. Neben der Lampe ist eine Photozelle, die dann den Blitz registriert und einen neuen Blitz auslöst. Hat der Stab 1,50m Länge, muss der Blitz 3m hin und zurück wandern und die Uhr tickt mit einer Frequenz von 100 MHz. Stell dir die Uhr wie ein Gehstock vor, den man oben in der Hand hält. Etwas Elektronik zählt die Impulse mit 100 Mhz und macht daraus Sekunden.

Und jetzt bewegst du dich damit und gehst "wandern" ... mit der Uhr in der Hand (die Schlaufe als Armband ... Lichtarmbanduhr)

Für einen außenstehenden ruhenden Betrachter läuft der Lichtblitz dann nicht mehr rauf und runter, sondern entlang der Seiten eines Dreiecks (rot, rechte Skizze). Da die Lichtgeschwindigkeit aber überall per Definition gleich ist und die zwei Dreiecksseiten nach Pythagoras berechnet länger sind, tickt für den Betrachter die bewegte Uhr langsamer. Sie würde nicht im Takt mit seiner eigenen baugleichen Uhr ticken. Und schwupps hast du die Formel für die Zeitdilation nach der SRT.