Weltall und das Leben, Fragen zum Urknall! Teil 2


Wolfgang Korsus Dipl.-Ing.NT, Astrophysiker

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Prolog

Ich muß als wirklich und damit tatsächlich „Gottloser“, besser gesagt „Atheist“ mit großem Respekt auf folgend erwähnten Mann blicken.

Georges Edouard Lemaître (* 17. 1894 in Charleroi, Belgien† 20. Juni 1966 in  Löwen, Belgien) er war, ja…..Du hörst richtig, ein belgischer Theologe, katholischer Priester und ….. ? Astrophysiker.

Er ist es, der von vielen von uns als Begründer der„Urknalltheorie“ gilt.

Dieser Mann hat mal gesagt :“ Auf einem stark abgekühlten Aschehaufen stehend, beobachten wir das allmähliche Erlöschen der Sonnen, und wir versuchen uns des entschwundenen Glanzes des Ursprungs der Welten zu erinnern.“

Ein sehr nachdenkenswerter Satz

Dieser Planet Erde ist schon eine Ewigkeit da, inzwischen hat er sich enorm abgekühlt…..und ich stelle fest:

Das Leben auf der Erde ist zwar teuer, aber es beinhaltet immerhin einen jährlichen Rundflug um die Sonne“….ha,ha,ha !…..und das kostenlos !

Schöner könnten wir die Erde und das Leben auf diesem wunderbaren Planeten nicht beschreiben.

Doch leider, und unwiderruflich sind wir „Menschen“ zur größten Plage dieses Planeten „Erde“geworden und das, seit es diesen Gegenstand, auf den das Interesse, das Denken, das Handeln gerichtet ist , also dieses „Objekt“ gibt!!!

Der Mensch sage ich, war ist und wird als klassischer Vertreter einer bestimmten Kategorie von Lebewesen bezeichnet. Die meisten von ihnen sind interessant gestaltetete, stark stilisierte, ohne Vernuft und Verstand keine individuellen Züge aufweisende Figuren. Sie zerstören, roden, überfischen, züchten, brennen nieder, führen Kriege, morden  maßlos und sorgen aus Gier und Dummheit dafür, dass jährlich zahlreiche Tierarten aussterben. Tiere und Pflanzen, die zuvor Jahrtausende jeden natürlichen Feind besiegt haben, sind gegen uns Menschen, gegen unsere Dummheit, Waffen und Werkzeuge hilf- und chancenlos.

Warum behandeln wir den Planeten Erde, den letztendlich ein Mensch braucht um leben zu können, die Natur und jedes Lebewesen auf diesem Planeten nicht mit mehr Demut und Respekt? Denn eins haben wir alle gemeinsam: Wir sitzen auf dem selben Planeten mit dem wir, wie schon gesagt, lachend und vergnügt einmal jährlich um die Sonne fliegen…….leider bemerken das nur wenige von den Lebewesen, die den Namen „Mensch“ bekommen haben.

Verehrte Leserinnen und Leser, in dem oben angeführten Satz von  Georges Lemaître, spüren sie auch die tiefe Sehnsucht in diesen Worten? Ich sage einfach nur, diese Sehnsucht ist es, die so wenige Menschen bis heute motiviert hat, die sonnigen Fächer der Astronomie und Kosmologie zu betreiben. Ich selbst, bin nur eine Kleinigkeit, es ist mein ureigener Wunsch, die Welt in der ich lebe, doch nur zu verstehen….Basta…. !

Auch sage ich, schon in meiner Kindheit habe ich mich fast täglich gefragt : „ sag mal, woher kommt das alles, wie ist das entstanden ?“ man wird geboren, sehr verständlich, man fängt so mit vier Jahren an zu denken, ja diese Welt ist schon da !!! Wenn mein Großvater mich so grübeln sah, sagte er immer zur Familie : „Wolfgang forscht schon wieder !“

Für mich tat sich dann schon als Jugendlicher ein großes Rätsel auf und das immerwährende Verlangen  nach Wissen!!!!
Das in einem Urknall enstandene Universum hat sich ja dann plötzlich in einer Umgestaltung oder Verwandlung von toter Materie zu lebenden Organismen gewandelt. Wie das ? Das war für schon „gelebt habende“ und ist für den heute „lebenden Menschen“  und auch für noch lebende und auch für mich, ein bestaunenswertes Rätsel……und so in etwa wird es immer sein.

 Ein Universum, das in einem Urknall sämtliche Voraussetzungen in sich trägt, nach Jahrmilliarden die unglaubliche Umgestaltung, besser noch Verwandlung von toter Materie zu lebenden Organismen zu vollziehen, ist für mich ein sehr bemerkenswertes Ergebnis unsere Forschung.

Ein Ergebnis, das ich erst aufhören werde zu akzeptieren, wenn ich bereits gestorben bin.

Ich habe  in vielen meiner Beiträge schon oft betont, die Menschen der Vorzeit bis in die Antike hinein, glaubten, oder sahen die Existenz und die Funktionstüchtigkeit aller heutigen bekannten kosmischen Vorgänge, – sprich, als das Vorhanden sein von Göttern und Mythen an.

Aber, denkste, diese Vorstellung war schlichtweg falsch. Da waren keine Wesen, die ähnlich wie Klabautermännchen oder Götterchen, das alles verrichten konnten.

Unsere Welt hat sich schließlich aus dem Nichts oder anders ausgedrückt, einem völlig ungeordneten Chaos in einen sehr geordneten Kosmos entwickelt. Aber dieser Gedanke war lange Zeit in einem doch sehr aufgeschlossenen Teil der Menschheit nicht vorstellbar und wenn man ehrlich ist, im Grunde bis heute nicht. Wer viel wissen wollte und stetig nachfragend war, für den war das sogenannte ewige oder statische Universum aber schon damals eine heftige Provokation. Die mit dem weniger kritischen Gemüt sahen es sicher doch als eine große Beruhigung an.

 Natürlich ist es bekannt, daß die lange zurück liegende Menschheit interessiert war an allem was sich da draußen bot. Vieles sah man tatsächlich als erforschend und manchmal auch schon als erforscht an.

Für das Interesse der Menschheit an den Vorgängen am Himmel gibt es sogar mehrere archäologischen Beweise, nur genau bekannt sind die Wenigsten…..und ich überlege noch ob ich vielleicht doch mal dazu extra Stellung nehme.

Eigentlich, es erübrigt sich für mich zu diesem Thema etwas zu sagen. Denn Philosophen und stille Entdecker haben sich immer rangemacht schlauer zu werden. Ob mit oder wenig Erfolg……

Aus dem Staunen bin ich oft nicht rausgekommen wenn ich Kommentare von schon bekannten Kollegen gelesen habe. Das Verstehenwollen fiel mir des Öfteren schwer.

Anders ist es zugegangen zu Beginn der Neuzeit !!!

Die Neuzeit ist im europäischen geschichtswissenschaftlichen Gliederungsschema nach Frühgeschichte, Altertum und Mittelalter die vierte historische Großepoche. Ihr Anfang wird häufig vereinfacht mit dem Jahr 1500 angegeben, sie reicht bis in die Gegenwart.

Jetzt aber los. Es ist also klar, das „ Verstehen“ kam erst mit dem Beginn dieser vierten historischen Großepoche. Es entwickelten sich „endlich“ die empirischen Naturwissenschaften. Selbst der Kosmos als Ganzes wurde „beflückt“.

Der Erfolg vieler Entwicklungsprozesse kommt langsam, langsam zum tragen !

Sehr einfach sage ich mal : „Entwicklungslinien gewonnen immer mehr an Deutlichkeit, sie wurden halt innerhalb der Wissenschaft verständlicher. Der statische Kosmos der auch als ewig bezeichnet wurde, verlor langsam aber stetig an einer gewissen wissenschaftlichen Ernsthaftigkeit.

 Schauen wir ein bisschen zurück in die 20iger Jahre des letzten Jahrhunderts. Es wurde enorm viel geforscht und diese Forschung wies eindeutig auf einen Expandierenden Kosmos hin. Dennoch war die Liste der Expansions- Kritiker verdammt groß und die Namen derer lasen sich wie mit Edelmetall-Buchstaben geschrieben. Ich zähle einige mal auf :

Max Born,   Louis de Broglie, Walther Nernst, Fred Hoyle, Robert Millikan,  Erwin Freundlich bis zu dem immer sehr laut diskutierenden der Schweiz, Fritz Zwicky. Ich bin sicher es waren bestimmt noch einige Forschungs-Größen mehr. Die Frage bäumte sich auf zu einem sicher politischem Vorgang oder besser Gegenstand. Selbst ein Papst Pius XII mußte seinen Senf dazugeben…..und das war bereits schon verdorbener Senf.

Aber etwas kam dem expandierenden U. Entgegen ! Denn es folgten natürlich einige Physikalische Verbesserungen, z.B. , die  Bestimmung des Alters des Universums wurde verbessert und gleichzeitig konnte auch die Entfernungsmessung des Universums einen Schritt voran kommen. Erwähnenswert ist ebenfalls die Verbesserte Radioastronomie, sie trug zusätzlich zum direkten Nachweis bei, daß die Galaxien früher dichter standen als heute!!!!!!!!

……..Und dieser letzte Satz hat eine einmalige Bedeutung, er weist auf eine Lösung in, und ich, werde sie aussprechen! Zu diesem Thema werde ich also noch sehr deutlich Stellung nehmen. Er wird eine bisher nicht dagewesene Erklärung ergeben für ein bisher ungelöstes „Astronomisches ( Astrophysikalisches Problem oder besser Rätsel !

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Sir Fred Hoyle (1915 – 2001)

Seltsamerweise wurde sogar ein unfreiwilliger Namensgeber für das heute so gebräuchliche Wort Urknall gefunden, Sir Fred Hoyle. Er war unglaublich lange Hauptvertreter des statischen Universums, er hat in einer Radiosendung das Modell eines sich dynamisch entwickelnden, expandierenden Kosmos mit der abfällig gemeinten Bezeichnung „Big Bang“, also „großer Knall“, abgetan und wurde so unfreiwillig zum Namensgeber dieser bis zum heutigen Tage gültigen Theorie. Das Modell vom Urknall hat sich durchgesetzt……und wie von vielen Fachleuten danach, ist es zum anerkannten Standardmodell der Kosmologie geworden.

Jetzt hat also der, der Jahrzehnte noch das statische Universum verteidigte, selbst recht unbewußt das Brandzeichen (Urknall) in Betrieb gesetzt.

Sicher eins läßt sich sagen, die Vorbehalte von Fred Hoyle und seinen Kollegen sind aus damaligem Wissen von ihnen recht gut nachzuvollziehen gewesen.

 …einfach mit großen Schritten weitergedacht, ein Universum, das sich fortwährend ausdehnt, war offensichtlich gestern kleiner und wärmer als heute und vor einer Milliarde Jahren noch kleiner und noch wärmer. Ganz konsequent immer weiter zurückgedacht (steigende Temperaturen und Dichten) dann kann man sicher von einem unvorstellbar heißen und dichten Urknall ausgehen.

Das war der theoretische Anfang und jetzt folgt garantiert von jedem Leser die bestimmte Frage: „Und was war vor dem Urknall?“, ……die Frage ist doch berechtigt, oder?

 Das aber bleibt nicht die einzige Frage, damit war noch lange nicht Schluss, verhältnismäßig viele, den Nerv und die Neugier angreifende Fragen kommen oder kamen auf- oder werden noch aufkommen.

Einige sehr einfache und doch wissenschaftliche, fast philosophische Fragen sind bestimmt folgende:

-wie kann denn überhaupt irgendetwas aus einem Nichts entstehen, und dann auch noch so etwas unbegreiflich Großes? ……Schließlich ist es doch heutzutage zu beobachten…….!

-und woher kommt die notwendige Energie?

-Was ist das mit der Expansion des Weltalls! ewig expandieren oder irgendwann wieder zusammenstürzen?

Bevor ich die Aufzählung beende noch die tief erschütterndste Frage, ….Wie konnten sich Atome, so selbst organisieren zu lebenden Organismen?

 Dieser bestimmt sehr reduzierte Fragen- Komplex kommt bei all den Gesprächen mit hoch neugierigen Freunden und Bekannten, und Kollegen zum tragen. Immer dann kommt für mich mein Auftritt als Astrophysiker. Ich scheue mich nie diesen berechtigten Fragen auszuweichen. Im Gegenteil, dann geht es in die Höhepunkte einer Diskussion mit mehreren Runden.

Am liebste hätte ich jetzt gesagt, „Boxkampf“ über zwölf Runden……und hier geht es wirklich nicht um ein vorzeitiges Kampfende, sondern um den Versuch alles sehr allgemein verständlich rüber zubringen.

Es gilt Antworten zu finden – allgemein verständliche…….und selbstverständlich ohne eine hoch wissenschaftliche Grundeinstellung aufgebautes, erworbenes Auftreten; oder eine Haltung, ein Benehmen, oder ein Gebaren.

  • Ganz gelassen ein sehr einfacher Mensch bleiben –

Aber nicht vergessen – vereinfachen ja, aber wissenschaftlich korrekt und wissend bleiben.

 Bevor ich gleich loslege mit meiner Erklärung zum aktuellen Model der Kosmologie wird so manch einer von euch wieder eine zu erwartende Frage stellen :

Woher weist du oder neutraler ausgedrückt, weis man das alles eigentlich, wie kann man sich so sicher sein mit dem sehr heißen Urknall ? !

Dafür machen wir zeitlich einen hundert Jahre langen Rückschritt ins 20. Jahrhundert. Sehr simpel wenn man weis wohin…..

Es sind die immer wieder beschrieben „Goldenen zwanziger Jahre“ ?…..und sowie es oft in Filmen vorkommt, ein Boxer und Rechtsanwalt und Astronom machte von sich reden. Mit Namen „Edwin Hubble !

Er wurde ganz urplötzlich zu dem erfolgreichen Kämpfer für die Naturgesetze…..

…und langsam zu einer weiteren Frage.

 Woher wissen wir das eigentlich Alles?

 Fange ich mal in der erforschten Reihenfolge an. Es waren schon sehr denkwürdige Tage. Zwar wenige, aber sie brachten tatsächlich ein lange bekanntes Weltbild zu Fall. Zusätzlich noch war es ein sehr ironisches Ereignis. Denn es war ein ehemaliger Preisboxer der den entscheidenden k.o.-Schlag versetzte.

……und jetzt zur Sache, Butter bei die Fische !!!…..(wie der Westfale) sagen würde.

 Dieser vorhin von mir erwähnte Edwin Hubble, hatte über eine nicht unbedeutende Zeit hinweg eine besondere Klasse von Riesensternen beobachtet, heute besser als Cepheiden bekannt.

Diese verändern nämlich ihre enorme Helligkeit periodisch – typischerweise innerhalb von wenigen Tagen –, aus diesem Grund spürte Hubble sie über Millionen von Lichtjahren hinweg bis ins Innere unserer Nachbargalaxien auf.

Die veränderliche Leuchtkraft war eine zugrunde liegende Theorie und ihm gelang es jetzt die Entfernung und Geschwindigkeit dieser Objekte in einem Diagramm zusammenzutragen.

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Edwin Powell Hubble (1898 – 1953)

Warum hat Hubble sehr leuchtstarke Objekte ausgewählt? Weil die über weite Entfernungen beobachtbar sind. Die Cepheiden sind sehr hell und weisen zusätzlich eine weitere äußerst nützliche Eigenschaft auf: Ihre Leuchtkraft lässt sich theoretisch berechnen.

 Wenn sich etwas berechnen läßt fragen wir uns immer, wer steckt dahinter. Wer hat quasi für die Berechnung gesorgt? ….die passende Theorie und das unermüdliche Forschen verdanken wir Henrietta Leavitt.

 Schon mal gehört ? Ich sage gerne und mit Stolz,  mir geht es völlig warm herunter wenn endlich mal eine Frau bei der Lösung einer Theorie auftaucht.

 Ich komme nicht herum etwas mehr über das Leben und der Arbeit dieser Frau zu erzählen und setze diesen Beitrag über sie unter folgende Überschrift:

Henrietta Swan Leavitt und der Schlüssel zur Vermessung des Universums !!!

Henrietta Leavitt war eine mehr oder wenig äußerst tragische Figur. Sie litt unter einer seltsamen Krankheit. Ihr Gehörsinn verschlechterte sich bereits in jungen Jahren, und zwar so stark, dass ihr Berufsziel – nämlich Konzertpianistin zu werden – förmlich schon früh zerplatzte. Während eines Musikstudiums hatte diese Frau im Nebenfach „Astronomie“ belegt, denn ganz nebenbei gesagt passte dieses Studium ideal in ihren selbst ausgewählten Wochenplan. …einfach unglaublich keck, gerade Astronomie und Musik gepaart. Aber ihre Behinderung wurde immer schlechter, und was machte sie? Ja, selbstverständlich, sie machte aus ihrer Not eine Tugend und verdiente ihren Lebensunterhalt am Observatorium in Harvard mit der Auswertung von Photoplatten. Ihr hört es richtig, von Photoplatten!!!!!!!!!

Aber Ihre  höchste Genauigkeit in ihrer Arbeit, und Sorgfalt in Bezug auf die Ausführung von etwas ganz bestimmtem, nämlich Akribie und Konzentrationsfähigkeit waren einfach legendär und nicht zu überbieten ( heute würde man „toppen“ sagen) 1912 – also nach tausenden ausgewerteter Photoplatten – hatte sie eine Beziehung zwischen der Periodizität der Cepheiden Strahlung und ihrer absoluten Leuchtkraft entdeckt.

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Henrietta Swan Leavitt (1868 – 1921)

 So ich gehe also davon aus das ein paar Jahre weiter Edwin Hubble wusste, wie stark gerade diese Sterne dort strahlen, wo sie sich auch befinden. Das hat er dann verglichen mit der Strahlung, die bei uns auf der Erde ankommt. Es fällt euch jetzt bestimmt schwer zu verstehen, das er aus dem vorher erwähnten Verhältnis die Entfernung bestimmen konnte….natürlich zu wissenschaftlich !

Aber deshalb etwas einfacher zu verstehen, dieses Prinzip kennt jeder von euch vom „einem brennenden Feuer“. Je weiter man also vom Feuer weggeht, umso weniger Wärmestrahlung trifft auf den Körper, aber näher dran am Feuer wird es einem angenehm wärmer.

 Es gilt also laut Experiment, in doppelter Entfernung eines strahlenden Körpers bekomme ich nur noch 1/4 der Strahlung ab. In dreifacher Entfernung 1/9. Daraus ergibt sich sehr einfach folgender Satz:

Die Intensität fällt mit dem Quadrat des Abstands und somit lässt sich die Entfernung berechnen.

Betrachte wir mal den Intensitätsverlauf einer Lichtquelle. Wir messen beispielsweise in einem Abstand r die Anzahl der Photonen, die pro Sekunde auf eine Leinwand der Größe 1m² fallen, so ist für dieselbe Anzahl im doppelten Abstand die vierfache und in dreifachem Abstand die neunfache Fläche nötig. Stellt euch diesen Versuch ruhig mal plastisch vor.

 Jetzt setze ich einfach voraus, das wir wissen, wie stark die Strahlung direkt am Feuerstoß beziehungsweise unmittelbar an einer bestimmten Sternenoberfläche ist. Henrietta Leavitt gelang dabei der Durchbruch. Mit der Berechnung der Cepheiden-Leuchtkraft standen ihr standardisierte Leuchtfeuer in bis zu zehn Millionen Lichtjahren Entfernung zur Verfügung. Was aber zum schnelleren Begreifen auch unbedingt gesagt werden muß, noch  bevor sie ihre eigene Theorie entwickelt hatte, waren Entfernungsmessungen auf hundert Lichtjahre begrenzt. Was für ein Unterschied! Damals war man sich noch nicht einmal sicher, ob die Magellanschen Wolken oder die Andromeda-Galaxie zur Milchstraße zu zählen sind

oder nicht.

 Zu ihrem Lob muß noch dazu gesagt werden, sie hatte eigens ein neues Messverfahren entwickelt, aber wie immer in dieser Männerwelt, es wurde leider nicht nach ihr benannt, sondern es erhielt die Bezeichnung Harvard-Standard. Frauen hatten Anfang des letzten Jahrhunderts noch einen sehr schweren Stand, oder besser gesagt, nicht die Spur eines gleichberechtigten Standes in der Wissenschaft.( typisch für die Männerwelt)

……….und heute ?????

 Was dann kommt geht mir fast über meinen Verstand hinaus.Erst einige Jährchen später wollte das Nobelpreis-Komitee ihre bahnbrechenden Leistungen würdigen; denn am Ende ihrer noblen Arbeit hatte sie mehr als 2.400 veränderliche Sterne entdeckt und vier Supernovae beobachtet. Allerdings und leider, war Henrietta Swan Leavitt bereits vier Jahre vor ihrer „geplanten“ Nominierung im Alter von 53 Jahren an der bis heute nicht heilbaren Krankheit „Krebs“ verstorben und nach dem Tod eines herausragenden Wissenschaftlers oder -in wird die Auszeichnung bekanntlich nicht verliehen. Wie gesagt, sie war in jeder Hinsicht eine wahrlich tragische Figur. Angesichts der strahlenden Entdecker in der Naturwissenschaft vergisst man nur zu leicht die vielen Einzelschicksale im Hintergrund.

  Ich kann jetzt wahrhaftig nicht aufhören über diese bewundernswerten Menschen zu sprechen. Sie sind während ihrer Lebenszeit wissenschaftlich betrachtet sehr ausdauernden geblieben und was bei ihnen immer vorhanden war, …die fortwährende „Neugierde“. Denn diese Eigenschaft macht uns zum fast vollkommenen Lebewesen ( Mensch )….das immer nach dem( „Warum ist das so und nicht anders“ ) Ausschau hält.

Wenn wir also Neugierige suchen, dann fällt mir sofort wieder der nächste „Entdecker“ – Edwin  Hubble – ein. Was gibt es zu diesem Menschen noch zu sagen ?

Er hat nicht nur die Entfernung astronomischer Objekte entdeckt, zusätzlich zur Entfernung auch deren Fluchtgeschwindigkeit  bestimmt.

Jetzt mache, oder muß ich sogar einen Abstecher in die Spektralanalyse machen. Atome der unterschiedlichsten chemischen Elemente haben die Eigenschaft Strahlung in ganz gewissen Portionen abzugeben. Diese Energieniveaus sind in der Elektronenhülle genau definiert und man spricht dann von Spektrallinien . Diese Spektrallinien werden im physikalischen Jargon auch oft als ihr Fingerabdruck bezeichnen und was noch erleichtern hinzukommt, sie lassen sich in jedem dafür ausgelegten Labor auch messen……das natürlich für jede Atomsorte.

Betrachten wir mal ein Atom mit seinen Bahnen. Es ist ein Atom vor und nach dem Übergang eines Elektrons von einer (der dritten) auf eine andere (die zweite) Bahn um den Atomkern. Viele von euch können sich jetzt sicher noch an mehrere Schulstunden erinnern !…..

Gehen wir halt mal kurz wieder in die Schule, kann nicht schaden…..Aber vorher kurz diese Beschreibung des interessanten Stoffs.

Unter Spektralanalyse versteht man eine Untersuchungsmethode, bei der man aus einer Untersuchung des Spektrums darauf schließen kann, welche Stoffe am Zustandekommen des Spektrums beteiligt waren.

….sehr trocken nicht? …und jetzt anders..

Schon 1814 fand Bei der Beobachtung unseres Sonnenspektrums  damals Joseph von Fraunhofer, dass an bestimmten Stellen dunkle Linien zu sehen sind. Daraus entwickelten Robert Wilhelm Bunsen und Gustav Kirchhof Jahre später die Spektralanalyse. Dank diesem wichtigen „Analyseinstrument“ kann man die chemische Zusammensetzung von Objekten erkennen, ohne diese physisch untersuchen zu müssen. Diese nutzbare Möglichkeit ist heut gerade und selbstverständlich für Astronomen ein wichtiger Vorgang, wenn man bedenkt, dass Himmelskörper, aufgrund ihrer immensen Entfernung oder hohen Temperatur, nicht berührbar sind. Mit dieser Methode gelingt es dennoch, Informationen über die chemischen Substanzen, aus denen Sterne bestehen, zu sammeln. Durch die fortschreitende Entwicklung der Spektralanalyse erfolgte der Sprung von der klassischen Astronomie zur Astrophysik. Edwin Hubble hatte es zu seiner Zeit noch nicht so leicht in seiner Arbeit, es fehlte das heutige wissenschaftliche Werkzeug.

Trotzdem ist sein Erforschtes nahtlos in die Astronomie und Astrophysik eingegangen.

Neues Thema aber noch zur Spektralanalyse gehören :          

                  – Absorptionslinien und Emissionslinien-

Nun schauen wir mal etwas intensiver in die Physik der Atome. Objekte bestehen aus Elementen. Elemente reagieren grundsätzlich in einzigartiger Weise auf Licht. Daraufhin kann man ihr Spektrum analysieren und wenn man das gemacht hat, so stellt man fest, einige von ihnen absorbieren!!!! ja sogar Lichtteilchen……und es geschieht bei jedem Element das wir z.B. kennen immer nur an einer ganz bestimmten Stelle. Es sind auch immer nur ganz bestimmte Wellenlängen. Sie erschein in dem entsprechenden Spektrum in Form einer dunklen Linie. 

Diese Linie bezeichnet man als die sogenannten Absorptionslinie.

Es gibt andere Elemente, sie strahlen nur an einer ganz bestimmten Stelle und natürlich wieder nur in einer ganz bestimmten Wellenlänge Lichtteilchen aus!!! – man nennt sie Emissionslinien, die aber wiederum als helle Linie sichtbar sind. Man wendet dieses Prinzip an und erkennt also die Elemente, aus denen ein Objekt sich zusammensetzt, anhand der in der Spektralanalyse erscheinenden Absorptions- oder Emissionslinien.

Ich gehe noch mehr ins Detail und werde dadurch hoffentlich auch deutlicher……

Elektronen die sich gerade auf höheren Bahnen aufhalten, besitzen etwas mehr Energie, entsprechend wird die Differenz beim Übergang in Form eines Photons (Emissionslinie) freigesetzt. Dabei entspricht jede Wellenlänge einer bestimmten Energie. Kurze Wellenlänge bedeutet hohe Energie, große Wellenlänge bedeutet niedrige Energie.

 Den umgekehrten Vorgang, bei dem Atome aus einem vorgegebenen Spektrum Energie entnehmen, um sie in ihrer inneren Struktur zu verteilen, nennt man Absorption. Dabei wird beispielsweise ein Elektron auf eine höhere Bahn ausgelenkt. Die entsprechende Energie fehlt anschließend im Ausgangsspektrum. Diese charakteristischen schwarzen Linien nennt man Absorptionslinien. Emissions- und Absorptionslinien werden somit unter dem Oberbegriff „Spektrallinien“ zusammengefasst.

Wie sehen dann die praktischen Anwendungen der Spektralanalyse aus ?

Hier wird es jetzt ganz interessant !!! Denn sie lesen schon ich spreche vo der Mehrzahl „Anwendungen“.

Anwendung 1.)

Anfänglich wurde wurde die Spektralanalyse auf sichtbares Licht angewendet, das durch einen Prisma oder ein Gitter gelenkt wurde…und diese Anwendung findet bei ultraviolettem und infrarotem Licht auch oft statt. Die Wärmeeinwirkung eines Lichtbogens verursacht nämlich eine Reaktion der chemischen Elemente eines Objektes, die diese entweder absorbieren oder reflektieren. Durch dieses Verhalten wird es dem Anwender gestattet,  die chemische Zusammensetzung eines Objektes festzumachen.

Anwendung 2.)

Wie ihr wisst, es ist gar nicht so einfach etwas zu erforschen und vor allen Dingen zu beurteilen was so verdammt weit von unserem Planeten entfernt ist !!!!!!

….und das das hat sich die Welt der Astronomie und Astrophysik unter die Nägel geschrieben. Die „Spektralanalyse“ findet „hier“ oder besser „dort“ ihre stärkste Anwendung. Es ist ganz einfach ausgedrückt das beste Mittel fremde und weit entfernte Sterne, Sonnen oder wenn sie wollen Objekte zu erforschen.
Die Wissenschaft erforscht und analysiert mit Hilfe der Spektralanalyse die Oberflächen und  die chemischen Substanzen 
weit entfernter Sterne. Man weis somit aus was für Substanzen sie bestehen, was sich in ihrer unmittelbaren Atmosphäre befindet. Das ist noch nicht alles. Durch die Verschiebung der Absorptionslinien, erhält man auch Informationen über die Geschwindigkeit, mit der sich Sterne zur Erde hin oder von ihr weg bewegen.  Ebenfalls über Temperatur und Dichte der Elemente, dessen Spektrum analysiert wird, werden wichtige Daten erhalten.

Jetzt habe ich mich sehr ausführlich diesem Thema hingegeben, und stelle immer wieder fest ich kann nicht nur meinen Hut ziehen, (bin kein Hutträger), sondern ich kann ihn nur bewundern…!!!!! wen fragt ihr vielleicht ?

                              „EDWIN POWEL HUBBLE“

Er hat das alles schon damals in den zwanziger Jahren des 19. Jahrhunderts sich zu Nutze gemacht und konnte die damalige Astronomie aufklären, sie besser Nutzbar machen für die, die danach kamen und noch kommen werden.

Eine noch bemerkenswerte Aussage zum Ende von Teil 2……

Diese „beforschten“ Wellenlängen der Spektrallinien weit entfernter Objekte sind im Gegensatz zu unseren Laborwerten aber verschoben!!!
Das deutet auf eine sogenannte Fluchtgeschwindigkeit hin, oder besser leiten wir davon ab :

Vorsicht, der Begriff „Geschwindigkeit“ ist gesondert zu behandeln ! ….aber mehr dazu in Teil 3 !!!

..er folgt demnächst…

 

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