Astronomie-Aufgaben Lösungshilfe !

  • Hallos chreibe demnächst eine Astronomieprüfung im Fach Physik, und bräuchte bei 4 Aufgaben eine Hilfestellung bzw. Vorgehensweise wie ich an solche Aufgaben ran gehen kann.
    Wär nett wenn mir jemand auf die Sprünge hilft...


    1)Der nächste Fixstern ist alpha-Centauri der 4,3 LJ von uns entfernt ist. Welche trigonometrische Parallaxe wird von alpha-Centauri gemessen???


    Mein Ergebniss: 7,59... kann das sein???? Wo könnte der Fehler liegen?


    2)Ein sich mit der Geschwindigkeit v=1000 m/s bewegendes Wasserstoffatom sendet die Balmer-H-Linie (Lambda°=656,2793 nm) aus.
    a)Welche Wellenlänge registriert der ruhende Beobachter B, wenn sich das Wassersoffatom direkt auf ihn zu bewegt?
    b)Was können sie über die Bewegungsrichtung des emittierenden Atoms aussagen, wenn B eine Wellenlänge von 656,2800 nm empfänngt?


    3)Die beiden Komponenten des Dopplersternsystems Epsilon Hyd besitzen die scheinbaren Helligkeiten m (index A)=3,7 und m (index B)=4,8.
    Berechnen sie die Gesamthelligkeit des Systems!


    4)a) Berechnen sie die absolute Helligkeit des Vollmondes?
    b)Der Plante Jupiter besitzt in seiner oppositionsstellung zur Sonne die scheinbare helligkeit -3. Berechnen sie seine absolute Helligkeit!



    Hoffe jemand kann damit was anfangen, Formelsammlung darf ich in der Prüfung evrwenden also falls jemand eine heranzieht kann er mir ja vllt wichtige Seiten dazu sagen ... Lg und schonmal vielen Danke Sandra

  • Hallo Sandra -


    zu 1)
    Das Ergebnis ist falsch. Ich gehe davon aus, daß die Parallaxe der Erdbahn (300 mio km Durchmesser) gemeint ist. Setze diese Strecke ins Verhältnis zu 4,3 Lj. (*299 792,458km/s*31 536 000s)


    zu 2)


    siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Doppler-Effekt


    Zu 3)


    Die Helligkeiten sind in einem negativ logarithmischen Maßstab angegeben.
    -5mag Helligkeitsunterscheid bedeutet einen Faktor 100 in der Helligkeit. Die Basis ergibt sich also zu 100^0,2=2,51188643
    Man rechne also zunächst die linearen Helligkeiten aus, addiere sie um sis anschließend wieder zu logarithmieren.


    Zu 4)


    Als absolute Helligkeit wird diejenige Helligkeit verstanden, unter der ein Körper in einer Entfernung von 10 Parsec, also 32,6 Lj erscheint. Dazu ist zu berücksichtigen, daß die lineare Helligkeit mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt.


    Hoffe, das hilft Dir etwas weiter.


    Gruß


    ullrich

  • ok, viiiielen danks chonmal Ullrich, zu der ersten Aufgabe, hab den Fehler auch gefunden, bin von der falschen parallaxe ausgegangen, ist es so richtig:


    Ein Lichtjahr sind 9,46 x 10 (hoch 15), umgerechnet auf die 4,3LJ ergibt das: 4,0678 x 10 (hoch 16) , somit habe ich r (Abstand zwischen Parallaxe und alpha Centauri) ! Wenn ich für die Parallaxe nun den Erdbahndurchmesser von 2 x a = 300mio km nehme, habe ich ein rechtwinkliges Dreieck mit den Seiten r und a (= 150 000 000 km). Den Parallaxenwinkel bezeichne ich nun als Beta, nun könnte ich doch mit dem tangens ß = Gegenkathete "a" durch Ankathete "r" den Winkel ausrechnen oder?? mein Ergebnis wäre: 3 x 10 hoch -10 !! Kann doch nicht sein oder???ich verstehs einfach nicht xD .... jemand noch ne idee was amche ich den falsch

  • Das Lichtjahr ist 9.454.254.955.488 km , also 9,454*10^12km. Die Erdumlaufbahn hat 300 mill. km Durchmesser, also 3*10^8km.


    Die Parallaxe ist: arc tan 2a/s mit s=4,3*9,454*10^12km und a=1,5*10^8km, wobei die Parallaxe üblicherweis in Bogensekunden, also den 3600sten Teil eines dezimalen Grades, angegeben wird. (nur um der Verwechslung mit dem Bogenmaß vorzubeugen)

  • ließe sich die 3) nicht einfacher mit q hoch ( m1 - m2 ) = E1 durch E2 berechnen ???
    Dann wäre E1 = 2,290 x E2 , somit hätte man für E (Gesamt) = E1 + E2 = 2,290 x E2 + 1 x E1 , hier könnte man ausklammern und würde am Ende auf E (Gesamt) = ( 2,290 + 1) x E2 kommen und mit dem rübermultiplizieren von E2 auf
    E (Gesamt) : E2 = 3,290 . Jetzt könnte man mit m1 - m2 = -2.5 x lg (E1 : E2) anstatt m1 -> m(gesamt) und anstatt E1 -> E (Gesamt) schreiben und kommt so auf: m (Gesamt) = m2 - 2,5 x lg ( 3,290 ) . Jetzt setzt man m2 (= 3,7) ein und erhält nach dem
    Ausrechnen: 2,407 ...stimmt das als ergebnis?hoffe man kommt noch mit

  • Ok danke nochmal Ullrich, hilfst mir echt weiter solangsam komme ich drauf, nur eine Frage noch, wieso " 2a/s " es müsste doch 0,5a heißen bei a = 3*10^8km oder??? weil das Dreieck soll ja rechtwinklig sein deshalb nur den halben Erdumlaufbahndurchmesser...???
    Ok ja hatte bei meiner Rechnung nicht den arc tangens gemacht.
    Also nochmal: Den Arc Tangens von : der hälfte des Erdumlaufbahnsdurchmessers (= 1,5*10^8km) geteilt durch die Entfernung an Lichtjahren (= 4,3*9,454*10^12km), als Ergebnis erhalte ich: 0,0001211 = 1,211*10^-4 (weis nciht ob mein Rechner auf Bogenmaß gestellt ist :-)...Frauen und Technik :-)))

  • Aber ich klammere doch garnciht im Log aus sondern davor bei: E(gesamt) = E1 + E2 = 2,290*E2 + 1*E2 ! Hier kann man doch das E2 ausklammern und erhält so: E(gesamt) durch E2 ) 3,290 ! Das setzte ich ja dann nur in die Klammer der Endgleichung, dort klammere ich doch nichts mehr aus... :( *ganz durcheinander bin*


    Auf was kommst du denn wenn ich fragen darf als Ergebnis ???

  • Das Ergebnis lautet 3,36mag


    Die Parallaxenaufgabe ist schon fast abgeschlossen - 2a deshalb, weil die Prallaxe über den Durchmsser der Erdbahn gerechnet wird. a sei hier der Radius. Rechwinklig ist bei den Verhältnissen beides. 1,211*10^-4*2*3600=0,87192" , was der gesuchte Wert in Bogensekunden ist.


    P.S.


    Ganz nette Aufgabenstellung im Übrigen. Hat mich dazu gebracht, mal wieder über so grundlegende Dinge nachzudenken [;)]

  • Danke Ullrich, man wenn ich dich nicht hätte *g*, muss dich leider aber imemrnoch enttäuschen ich raffs noch nicht ganz, hab mal ne Zeichnung gemacht, vllt erkennst du mein Denkfehler:



    Mit a und r kann man doch dann durch den Tangenz p errechnen?


    EDIT: jetzt komme ich ganz durcheinander, r wäre ja nicht die ankathete sondern die Hypotenuse und a die Gegenkathete, also müsste man doch den Sinus anwenden oder bin ich jetzt völlig aufm falschen Weg??? Weil in der Angabe steht ja : alpha Centauri hat von uns die Entfernung 4,3LJ, das heißt man muss von einem Endpunkt auf der Parallaxe ausgehen und nicht vom Schwerpunkt...


    [?][?][?]

  • Bei den Entfernungen kann man Sinus = Tangens setzen. Der Winkel p ist ja Winzigst und der Winkel im Endpunkt auf der Parallaxe = 90-(fast 0) = fast 90, bzw gleich 90° zu setzen. Deshalb kann man auch gleich 2a verwenden und kommt gleich auf das richtige Ergebnis.

  • Hallo Sandra:
    zu deiner ersten Aufgabe:


    ______________
    1)Der nächste Fixstern ist alpha-Centauri der 4,3 LJ von uns entfernt ist. Welche trigonometrische Parallaxe wird von alpha-Centauri gemessen???


    Mein Ergebniss: 7,59... kann das sein???? Wo könnte der Fehler liegen?
    ________________________


    Die kann man eigentlich im Kopf ausrechnen - ist ganz einfach:


    "ein parsec ist die Entfernung unter der die Erdbahn die Ausdehnung von einer Bogensekunde hat" findet man in jedem guten Astronomie-Anfängerbuch, oder notfalls auch in Wikipedia...


    wenn also 3,26 LJ (ca. 13/4 LJ) einer Bogensekunde entspricht, dann entspricht der gleiche Durchmesser (Erdbahn) bei einem Abstand von ca. 4,3 LJ (= 13/3 LJ) einem etwas kleineren Winkel (klar, man ist ja weiter weg....) nämlich genau dem Verhältnis der beiden Entfernungen, also:


    parallaxe von alpha Centauri (in ") = ((13/4 Lj) / (13/3 LJ))" = 3/4" =0,75 Bogensekunden.


    Wenn ich das richtig in Erinnerung habe ist der Literaturwert 0."753


    Du siehst, ein Überschlag ist hinreichend genau


    Wegen des Literaturwertes solltest du nochmals googlen. Ist schon fast 30 Jahre her, dass ich das zuletzt gelesen habe, aber Wert ändert sich ja nur langsam!


    Viel Erfolg bei deiner Prüfung!


    Gruß
    Heinrich

  • sagt mal, warum schreibt Ihr Zahlen in Exponentialschreibweise nicht einfach so: 1LJ = 9,46E+12 km. So macht das mein Taschenrechner auch.[:)]


    Hallo Sandra,
    bei den Parallaxewinkeln kannst Du die Länge der "Hypotenuse" näherungsweise gleichsetzen mit der Entfernung Sonne-Stern (Sonne=Erdbahnmittelpunkt). Der Fehler - so sagt jetzt mein nicht rechnender Bauch - ist immer noch kleiner, als die Annahme einer Kreisbahn für die Erde, wo diese doch eigentlich eine Ellipse ist [;)]. Kannst ja mal Deinen Lehrer nach der Parallaxe-Basis fragen. Unter Umständen musst Du den Parallaxenwinkel auf die Basis "2AE" normalisieren mit 1 AE= 149.597.870.691 Meter.


    Zur scheinbaren Helligkeit: Hier die Formel:
    http://de.wikipedia.org/wiki/S…gkeit_von_Mehrfachsternen


    m-Gesamt = 3,7-2,5*LOG(1+10^(0,4*(3,7-4,8))) =3,36, also mag 0,34 heller als die helle Komponente. (Die Formel kannst Du in der o.g. Schreibweise 1:1 in Excel kopieren.)


    dito zur absoluten Helligkeit: http://de.wikipedia.org/wiki/Absolute_Helligkeit


    Gruß

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