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Das Milchstraßensystem

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Die Autor*innen
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André Otto
Das Milchstraßensystem
lernst du in der Oberstufe 7. Klasse - 8. Klasse - 9. Klasse

Das Milchstraßensystem Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Das Milchstraßensystem kannst du es wiederholen und üben.
  • Verbildliche eine Parallaxensekunde.

    Tipps

    Eine astronomische Einheit entspricht dem senkrechten Abstand zwischen Sonne und Erde.

    Die Ankathete und die Hypotenuse sollen einen Winkel von einer Sekunde einschließen.

    Dann entspricht die Ankathete einer Parallaxensekunde.

    Lösung

    Parsec bedeutet Parallaxensekunde.

    Mithilfe der Sonne und der Erde kann ein rechtwinkliges Dreieck gebildet werden.
    Hierbei bildet der Abstand zwischen Sonne und Erde die Seite. Dieser entspricht einer astronomischen Einheit.
    Der rechte Winkel findet sich bei der Sonne.

    Wenn die Hypotenuse mit der Ankathete (welche von der Sonne aus geht) einen Winkel von einer Sekunde einschließt, dann entspricht die Ankathete genau einem Parsec.

    Wie lang ein Parsec ist kann dann mit dem tangens berechnet werden:
    $1 ~ Pc= \dfrac{1 ~AE}{\tan{(1'')}}$ .

  • Beschreibe den Aufbau der Milchstraße.

    Tipps

    Nutze die Fachbegriffe.

    Die Zentralregion findet sich im Zentrum der Milchstraße.

    Die Scheibe wird vom Halo eingeschlossen. Dieser ist kugelförmig.

    Die Korona stellt eine unsichtbare Hülle der restlichen Strukturen dar.

    Lösung

    Im Zentrum der Milchstraße findet sich die Zentralregion.
    Diese hat in der Realität die Form einer abgeflachten Kugel. Es findet sich dort eine hohe Sternendichte und eine hohe Dichte interstellarer Materie.

    Die Zentralregion wird von der Scheibe eingeschlossen. Die erinnert von der Form an einen Diskus. Das Schema zeigt die Scheibe von der Seitenansicht.

    Diese wird vom Halo eingeschlossen. Dieser besteht zum großen Teil aus Kugelsternhaufen und alten Sternen. Der Halo ist in echt kugelförmig.

    Die Korona wird teils auch dunkle Korona der Galaxis genannt und bildet eine sehr große unsichtbare und sehr massereiche Hülle.

  • Erkläre die Entdeckung der Korona.

    Tipps

    Wie sich die Planeten in unserem Sonnensystem bewegen, wurde von Johannes Kepler entdeckt und auch nach ihm benannt. Dieser Ergebnisse werden auf größere Strukturen übertragen.

    In der Korona finden sich keine Sterne oder sichtbaren Materialien. Kann sie dann selber sichtbar sein?

    Lösung

    Die Korona gehört zu den unsichtbaren Bereichen der Milchstraße. Sie konnte deswegen erst durch physikalische Schlussfolgerungen entdeckt werden.

    Die Untersuchung von sichtbaren Bereichen brachte hervor, dass die Gesetze zu Planetenbewegung von Johannes Kepler nicht gelten.
    Diese heißen keplersche Gesetze.

    Es wurde die Rotationskurve beobachtet. Durch diese wurde dann angenommen, das sich weit mehr Masse in der Milchstraße befindet.

    Damit wurde die massereiche, aber nicht sichtbare Korona begründet.

  • Erkläre den Begriff Spiralarm.

    Tipps

    Die Winkelgeschwindigkeit beschreibt, wie schnell sich der Drehwinkel verändert. Bei gleicher Winkelgeschwindigkeit bewegt sich ein Teilchen, was sich außen auf einem Kreis dreht, von der Bahngeschwindigkeit schneller als eines, welches nah am Zentrum ist.

    Wenn auf einer Linie von Zentrum eines Kreises nicht überall dieselbe Winkelgeschwindigkeit besteht, zerfällt diese Linie nach kurzer Zeit.

    Wenn unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten vorhanden sind, wird das auch differentielle Rotation genannt.

    Lösung

    Spiralarme sind zeitlich nicht konstant, was mit der differentiellen Rotation zusammenhängt.

    Diese bedeutet, dass auf einer Linie vom Zentrum unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten vorliegen.

    Betrachtet man zum Beispiel eine große, sich drehende Scheibe, dann hat jeder Punkt auf der Scheibe die gleiche Winkelgeschwindigkeit. Gegenüber einem festen Bezugssystem sind die Punkte, die sich außen auf der Scheibe befinden, dann schneller als die, die sich innen befinden.
    Sie müssen nämlich einen weiteren Weg zurücklegen.

    Ist die Winkelgeschwindigkeit nicht gleich, dann zerfällt eine Linie schnell. Sie bildet sich jedoch auch wieder neu.

    Du kannst dies selber ausprobieren. Du brauchst dazu nur ein paar Freunde. Ihr stellt euch alle nebeneinander und lauft dann in einem Kreis.
    Wenn ihr euch an den Händen haltet und auf einer Linie bleiben wollt, dann müssen die, die weiter vom Zentrum weg sind, schneller laufen. Ihr habt dann alle die gleiche Winkelgeschwindigkeit.
    Lasst ihr euch los und jeder geht sein Tempo, so ist eure Linie schnell keine mehr. Sie zerfällt immer mehr.
    Es wird jedoch, wenn ihr alle eine konstante Geschwindigkeit habt, ein Zeitpunkt eintreten, zu dem ihr wieder auf einer Linie seid.

  • Nenne Aussagen über die Milchstraße.

    Tipps

    Um das Zentrum der Milchstraße finden sich viele Gase und Nebel. Kann das Zentrum dann sichtbar sein?

    Es findet sich auch interstellare Materie in der Milchstraße. Kann diese dann nur aus Sternen bestehen?

    Die Milchstraße entspricht unserer Galaxie. Kann es sich dabei größentechnisch um eine interstellare Kleinstruktur handeln?

    Lösung

    Um das Zentrum der Milchstraße finden sich viele Gase und Nebel.
    Das Zentrum selbst ist deswegen nicht sichtbar. Es kann jedoch mit Radiowellen oder Röntgenstrahlen erforscht werden.
    Forscher haben dort ein schwarzes Loch gefunden.

    Ansonsten finden sich sehr viele Sterne in der Milchstraße. Hierbei findet man unter anderem Einfachsterne, Mehrfachsterne, Doppelsterne und Sternenhaufen.
    Zudem findet sich jedoch auch sehr viel interstellare Materie.

    Durch Anziehungskräfte zwischen den einzelnen Komponenten, also Gravitationskräfte, wird die Milchstraße zusammengehalten. Sie entspricht unserer gesamten Galaxie und ist damit eine interstellare Großstruktur.
    Die Erde und ihr gesamtes Sonnensystem befinden sich innerhalb der Milchstraße.

  • Berechne, wie viele Jahre Licht braucht, um die Scheibe der Milchstraße zu durchqueren.

    Tipps

    Die Scheibe hat einen Durchmesser von 30 kPc.

    Ein Parsec entspricht 3,26 Lichtjahren. Wie lange braucht das Licht dann, um die Strecke von einem Parsec zu überwinden?

    Beachte die Größendimensionen.

    Lösung

    Ein Parsec(Parallaxensekunde) entspricht 3,26 Lichtjahren.

    Somit braucht Licht 3,26 Jahre, um die Strecke von einem Parsec zu überwinden.

    Da die Scheibe einen Durchmesser von $30 ~kPc=30 000 ~ Pc$ hat, ergibt sich für die Anzahl der Lichtjahre:
    $30000 ~Pc \cdot 3,26 ~\frac{Lj}{Pc}=97800~ Lj$.

    Somit braucht das Licht 97800 Jahre, um die Scheibe der Milchstraße einmal zu durchqueren.

    Ganz schön lange, findest du nicht?

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