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Kosmologie für Fußgänger: Eine Reise durch das Universum [Taschenbuch]

Harald Lesch , Jörn Müller
4.4 von 5 Sternen  Alle Rezensionen anzeigen (33 Kundenrezensionen)
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Produktbeschreibungen

Pressestimmen

"Fazit: sehr interessante Sternenkunde aus einer lockeren Schreibfeder. Das Buch wird nicht nur dem Mann im Mond gefallen." (Life + Science)

Klappentext

"Fazit: sehr interessante Sternenkunde aus einer lockeren Schreibfeder. Das Buch wird nicht nur dem Mann im Mond gefallen."
Life + Science

Über den Autor und weitere Mitwirkende

Harald Lesch ist Professor für Theoretische Astrophysik am Institut für Astronomie und Astrophysik der Universität München, Fachgutachter für Astrophysik bei der DFG und Mitglied der Astronomischen Gesellschaft. Einer breiteren Öffentlichkeit ist er durch die im Bayerischen Fernsehen laufende Sendereihe „alpha-Centauri“ bekannt. Seit September 2008 ist er Nachfolger von Joachim Bublath in der ZDF-Reihe „Abenteuer Forschung“.

Jörn Müller ist Physiker und hat am Deutschen Elektronensynchrotron "DESY" auf dem Gebiet Festkörperphysik promoviert. Er arbeitete in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen im Bereich Optik und Elektrofotografie und an der Entwicklung von Hochenergielasern. Nach seinem Studium der Astronomie ist er freiberuflich am Institut für Astronomie und Astrophysik an der Universität München tätig.

Leseprobe. Abdruck erfolgt mit freundlicher Genehmigung der Rechteinhaber. Alle Rechte vorbehalten.

Die Erde

Gaia! Dich Allmutter werd ich besingen,
dich alte festgegr�ndete N�erin
aller irdischen Wesen.

Was die g�ttliche Erde begeht und was in den Meeren,
was in den L�ften sich regt,
genie�n deine F�lle und Gnade.

Du hast Gewalt, den sterblichen Menschen zu geben und zu nehmen.

Homer

In der Geschichte unseres Planeten ist es weniger als ein Lidschlag her, dass der griechische Dichter Homer vor 2500 Jahren der Erde als G�ttin huldigte. Gaia - die Erde, das war die allm�tige Mutter, die besch�tzt und ern�t. Aber Menschen erlebten und erleben noch heute die Erde auch als gewaltt�g und erbarmungslos, wenn Naturkatastrophen wie Erdbeben, Vulkanausbr�che, Fluten und St�rme �ber sie hereinbrachen und hereinbrechen. Trotz jeglichen technischen Fortschritts - wenn der Urgrund aller Dinge sich auftut, der Boden unter unseren F��n sich sch�ttelt oder der Himmel �ber uns seine Schleusen aufrei�, sind auch wir moderne Menschen den Naturgewalten hilflos ausgesetzt. Kaum eine Kultur hat deshalb die Erde nicht verehrt, gef�rchtet und bewundert. Aber auch zu Dank sind wir ihr verpflichtet, noch heute feiern wir einmal im Jahr das Erntedankfest. In den Erdwissenschaften klingt der Name Gaia noch nach - in der Geologie, der Geografie und der Geophysik.
Wir verdanken diesem Materieklumpen, der mit �ber 100000 Kilometern pro Stunde um die Sonne rast, alles. Wir sind die Erde. Unsere Knochen sind gebildet aus den Mineralien ihrer Gesteine, wir atmen ihre Luft, und wir bestehen zu gro�n Teilen aus ihrem Wasser. Was f�r ein Planet, der eine solche Vielfalt an lebendigen Wesen hervorgebracht hat! F�r uns Erdlinge ist diese Lebensvielfalt der Normalfall. Hin und wieder begeben sich einige von uns in eher lebensfeindliche Nischen unseres Planeten: auf Berge, die mehr als 8000 Meter hoch sind, in W�sten mit Spitzentemperaturen von �ber 70 Grad Celsius oder in die Polarregionen, die Gebiete des ewigen Eises mit 50 Grad unter dem Gefrierpunkt. Selbst dort hat sich Lebendiges angesiedelt. Auf die Spitze aber treiben es die Organismen tief im Meer, in der unmittelbaren Nachbarschaft von Vulkanschloten, den so genannten �Black Smokers�, aus denen etliche hundert Grad hei�s Material und Gas austreten. Die Einzeller dort leben ohne Licht und Sauerstoff. Das Leben ist �berall auf unserer Erdkugel. M�glicherweise verdampft sie sogar Bakterien, die aus den h�chsten Schichten der Atmosph� in den Weltraum verschwinden - wer wei�
Was wissen wir denn vom Boden, auf dem wir stehen, vom Wasser, das wir trinken, von der Luft, die wir atmen? Woher kommen die Bestandteile des Planeten? Wie begann er denn, unser Planet? War er denn schon immer so? Nein, er war nicht immer so! Er war vielmehr - also, eigentlich war er� Ach was, bevor wir uns hier zu kurz fassen, erz�en wir lieber die ganze Geschichte.
Die Geburt der Erde
Wie ist die Erde entstanden? Sie entstand zusammen mit dem Sonnensystem. Was k�nnen wir dar�ber �erz�en�?
Nach dem derzeitigen Stand der Forschung begann die Geschichte der Erde mit einer gewaltigen Explosion eines massereichen Sterns, einer Supernova. Woher man das wei� Vom Studium der Meteoriten, die als �erreste bei der Entstehung des Sonnensystems �brig blieben. Eine gro� Bedeutung erh� hierbei die Untersuchung von Isotopen. Von was? Von Isotopen. Also gut, ab in die Kernphysik. Will man n�ich verstehen,was sich aus Steinen ablesen l�t, muss man wissen, wie Atomkerne aufgebaut sind und wie sie zerfallen.
Jedes Atom besteht aus einem Atomkern mit positiver elektrischer Ladung und negativ geladenen Elektronen, die den Kern umkreisen. Jedes chemische Element - zum Beispiel Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Eisen usw. - verf�gt �ber eine bestimmte Anzahl von Elektronen. Da Atome elektrisch neutral sind, hat der Atomkern selbst eine positive Ladung, die der Summe der negativen Ladungen aller Elektronen im Atom entspricht. Der winzige Atomkern seinerseits besteht aus positiv geladenen Protonen und Neutronen ohne elektrische Ladung. W� das M�nchener Olympiastadion das Atom, in dem die Elektronen herumsausen, dann w� der Atomkern ein Reiskorn am Ansto�unkt im Mittelkreis - so ein Atom ist also ziemlich leer.
Zur�ck zu den Elementen: Jedes Element besitzt eine genau festgelegte Zahl an Elektronen und Protonen. So hat Sauerstoff acht Elektronen in Umlaufbahnen und acht Protonen im Kern. Normalerweise sind auch acht Neutronen im Kern, die dem Atom zwar ein h�heres Gewicht geben, aber an der elektrischen Ladung des Kerns nichts �ern. Ab und zu aber gibt es auch Sauerstoffkerne mit neun oder zehn Neutronen. Diese Abarten von chemisch v�llig normal reagierendem Sauerstoff nennt man Isotope. Die Isotope von Elementen unterscheiden sich nur durch das Gesamtgewicht, nicht durch ihre chemischen Eigenschaften. Normaler Sauerstoff wird mit dem Symbol 16O gekennzeichnet, die schwereren Isotope sind 17O und 18O.
Im Allgemeinen w�rde man auf 2600 16O-Atome je ein Atom 17O und f�nf Atome 18O finden. Bei der Untersuchung von Meteoriten dagegen, bei denen man davon ausgeht, dass sie sich seit der Entstehung des Sonnensystems im Weltraum befunden haben, stellte sich heraus, dass kleine Metalleinschl�sse im Meteorit reines 16O enthielten, also kleine seltenen Isotope. F�r dieses Ergebnis gibt es keine chemische Erkl�ng, weil, wie gesagt, alle Isotope das gleiche chemische Verhalten aufweisen. Erkl�n l�t sich das nur durch die Vorstellung, dass das 16O seit der Entstehung des Sonnensystems in dem Meteoriten enthalten war. Nur in einer Supernova-Explosion bildet sich reines 16O ohne die seltenen Isotope.
Da in unserer Milchstra� etwa alle 30 Jahre eine Supernova explodiert, ist das zun�st keine �erraschung; irgendein gro�r Stern, der irgendwann explodierte, war die Heimat des Meteoritenmaterials. Wir kennen zwar nicht den Stern, der f�r den Meteoritenstoff verantwortlich war, denn der Stern hinterl�t, wenn �berhaupt, nur einen sehr kleinen, ungef� zehn Kilometer gro�n �errest, der nur f�r einige Millionen Jahre noch beobachtbar ist: einen so genannten Neutronenstern. Davon an anderer Stelle mehr. Aber wir wissen, wie lange vor der Entstehung des Sonnensystems dieser Stern explodiert sein muss: nur einige hunderttausend Jahre!
Woher wir das wissen? Ebenfalls von Isotopen, dem Verh�nis von Magnesium zu Aluminium. Magnesium hat normalerweise 12 Protonen und 12 Neutronen. Viel seltener ist das Isotop 26Mg mit 14 Neutronen. In etlichen Meteoriten fand man mehr 26Mg als erwartet. Das k�nnte vom radioaktiven Zerfall des Aluminiumisotops 26Al herr�hren. Die Zerfallszeit betr� rund 750 000 Jahre, und da das 26Mg sich in Mineralien in den Meteoriten befand, in denen man normalerweise mit dem Vorkommen von Aluminiumatomen rechnet, ergibt sich als theoretisches Modell folgendes Bild: Weniger als eine Million Jahre vor der Entstehung des Sonnensystems fand in der N� eine Supernova statt, bei der Staubteilchen, die 26Al enthielten, in die Gaswolke hineingeschleudert wurden, die sp�r das Sonnensystem hervorbrachte. Das Aluminium wurde eingeschlossen in die Minerale, die sich zu einem kleinen Asteroiden vereinigten. W�end der langsame Prozess der Planetenbildung ablief, zerfiel das Aluminium in Magnesium. Irgendwann prallte dieser Asteroid mit einem zweiten zusammen und st�rzte auf die Erde. 1969 fiel eines dieser Bruchst�cke auf die Erde und damit den Wissenschaftlern in die H�e, die dieses Geheimnis aus dem au�rirdischen Stein entschl�sseln konnten.
Tja, so ist das mit der Astrophysik - winzige Atomkerne k�nnen eine wirklich kosmische Geschichte erz�en, weil die Naturgesetze im Universum �berall dieselben sind. F�r einen Sauerstoff- oder Aluminiumkern gelten die Gesetze der Kernphysik �berall in der gleichen Weise, und dabei ist es v�llig egal, ob diese Elemente auf der Erde oder irgendwo im Universum vorkommen.
Zur�ck zu unserer Gaswolke, aus der einmal die Sonne mit...
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