Vorlesung
                    Grundlagen der Astronomie und Astrophysik I -
          Lokale Organisation der Materie
          WS 2017/18
                     (für Studierende der Physik sowie für alle Fächer im Wahlbereich)
 
 

Prüfung

Veranstaltungstermine

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Inhalt

Übungen/Aufgaben

Tutoren

Prüfung zur Vorlesung

• Modulabschluss ist eine mündliche Einzelprüfung (ca. 40 - 60 Min.).

• Es kann entweder eine Prüfung über 1 Semester (9 ECTS Punkte, mit Übung 9+3 = 12 ECTS Punkte) oder 2 Semester (2 x 9 = 18 bzw. 2 x 12 = 24 ECTS Punkte) abgelegt werden. Erfolgt die Prüfung nach dem 1. Semester, so kann keine erneute Prüfung über das 2. Semester durchgeführt werden. 

• Für Studierende der Fachrichtung Physik (Bachelor) ist die Übung verpflichtend, für andere Studienfächer optional. Die Übung wird durch jeweils einen Studiennachweis (Übungsschein) pro Semester abgeschlossen, der für die Zulassung zur Prüfung (für Bachelor Physik) Voraussetzung ist.
  

• Prüfungsstoff ist die gesamte Vorlesung (1 bzw. 2 Semester).

• Bei Prüfungsbeginn ist der Studentenausweis vorzulegen, sowie der Prüfungsbogen (je nach Fachrichtung).

• Es werden Verständnisfragen geprüft, sowie kleinere Rechnungen und Abschätzungen von Größenordnungen.
  

• Es wird dringend empfohlen, zusätzlich zu den Folien mindestens ein Lehrbuch zu konsultieren.

• Prüfungsvorbereitung in Gruppen zwecks gegenseitiger Leistungskontrolle ist von Vorteil und wird empfohlen.

• Kardinalfehler, die zu schlechten Prüfungsergebnissen führen können:
• nicht ausreichende Zeit bei der Prüfungsvorbereitung: der Umfang des Stoffes und die Anzahl der Leistungspunkte erfordern eine entsprechende Vorbereitungszeit; beginnen Sie rechtzeitig!
  
• Auswendiglernen des Prüfungsstoffes führt oft zu "Blackouts" bei der Prüfung; daher ist es besser, auf ein Verständnis des Stoffes hinzuarbeiten; unsere Tutorinnen und Tutoren helfen Ihnen gerne bei Verständnisfragen (bitte Sprechzeiten beachten)
• Lücken im Prüfungsstoff: es ist ein Lotteriespiel mit ungewissem Ausgang, wenn Sie nur einen Teil des Stoffes vorbereiten
• Ignorieren von wichtigen Gleichungen: Gleichungen enthalten kondensiertes Wissen und sind für quantitative Analysen unerlässlich; es werden keine komplizierten Herleitungen erwartet, aber ein Grundverständnis der wesentlichen Gleichungen (s.o.)
• Astrophysik umfasst einen großen Bereich von Längen- und Zeitskalen: Sie sollten größenordnungsmäßige Vorstellungen von den zu beschreibenden Objekten besitzen, um diese in ein Gesamtbild einordnen zu können
  

Prüfungstermine:

• Als erstes müssen Sie sich bei Ihrem Prüfungsamt anmelden; nur mit dieser Anmeldung bekommen Sie einen Termin.
  

• Termine zur mündlichen Prüfung sind ausschließlich im Sekretariat EW 8-1 (bei Frau Claudia Kieschke, Tel. 314 - 23734) zu erfragen und dort zu vereinbaren. Öffnungszeiten: Mo - Do: 10 - 14 Uhr, Fr: 10 - 13 Uhr.

• Prüfungstermine auch im Semester möglich - bitte im Sekretariat EW 8-1 erfragen.

Beginn der Vorlesung: 16.10.2017, EW 201 12:00 c.t.

Kontakt

Professor Dr. Dieter Breitschwerdt
Direktor
Zentrum für Astronomie und Astrophysik, Zi 820/821
Tel: +49-30-314-25462; email: breitschwerdt AT astro.physik.tu-berlin.de

Die Vorlesung richtet sich an Studierende der Fachrichtung Physik und Mathematik, sowie an alle Natur- und Ingenieurwissenschaften mit Wahl- bzw. Wahlplfichtfach Astrophysik. Voraussetzung für das Modul sind Grundkenntnisse in Physik und Mathematik. 

Klassische Astronomie

• Archäo-Astronomie: Historischer Überblick, Astronomie der Ägypter, Babylonier, Kelten, Maya, Inder, Chinesen, Griechen, Kalender, Sonnen-, Mondfinsternisse, Jahreszeiten
  

• Geozentrisches und Heliozentrisches Weltbild: System des Ptolemäus, Kopernikus, sphärische Trigonometrie

• Himmelsmechanik: Planetenbewegung, Kepler-Gesetze, Anwendung der Newton'schen Gesetze, Virialtheorem


• Planeten und Monde im Sonnensystem, Gezeitenkräfte
  

Grundlagen der astronomischen Beobachtungen

• Parallaxen, spezifische Intensität, Strahlungsfluss, Leuchtkraft, Photometrie (UBV, Stroemgren), Farbindex, Farbexzess, Extinktion

• Elektromagnetische Wellen, Quantentheorie, Planck'sches Strahlungsgesetz, Linienprofile (Gauß, Lorentz, Voigt)
  

• Teleskope, Satelliten und Detektoren (optische, Infrarot-, Radio-, Röntgen- und Gamma-Astronomie)

• Doppelsternsysteme, extrasolare Planeten
  

• Sternspektren, Hertzsprung-Russell-Diagramm
  

• Sternatmosphären, Sternaufbau und Sternentwicklung

• Endstadien der Sternentwicklung, Rote Riesen, AGB-Sterne, Staubbildung, Entartung der Materie, Nukleosynthese
  

• Weiße Zwerge, Neutronensterne, Pulsare, Quark-Sterne, Schwarze Löcher
  

Literatur: 

B. W. Carroll, D.A. Ostlie: An Introduction to Modern Astrophysics, Pearson Education Ltd.
H. Karttunen et al.: Fundamentals of Astronomy, Springer
A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos, Springer, Berlin
A. Weigert, H.J. Wendker, L. Wisotzki: Astronomie und Astrophysik, Wiley-VCH
D. Breitschwerdt (PDF-Folien - werden ständig verbessert und erweitert)

Die Folien der Vorlesung können als password-geschützte PDF-Datei herunterladen werden (UPDATE: 15.2.18).
Der Zugang zu den Folien, wird in der Vorlesung bekannt gegeben. Er kann auch bei den Tutorinnen und Tutoren (s.u.) erfragt werden.

Bitte beachten Sie: die Folien, Skripte und Movies sind ausschließlich als vorlesungsbegleitendes Lehrmaterial zu verwenden. Für etwaige Fehler wird keine Haftung übernommen.

Kapitel 0: Einleitung
Kapitel 1: Historischer Überblick 
Kapitel 2: Himmelsmechanik
Kapitel 3: Planeten (Planeten- und Sonnensystem, Gezeitenkräfte, Ebbe und Flut) , sowie Merkur, Venus, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun
Kapitel 4: Licht (Astronomische Größen und Messungen, Quantentheorie, Standardmodell der Teilchenphysik)
Kapitel 5: Atomphysik (Spektren und Aufbau der Materie, Linienübergänge und Linienprofile)
Kapitel 6: Beobachtungen I (optische Teleskope, Radio- und Submm-Astronomie)
Kapitel 7: Beobachtungen II (Satellitenastronomie: Infrarot, UV, Röntgen, Gamma)
Kapitel 8: Sterne I (Doppelsternsysteme, Extrasolare Planeten)
Kapitel 9: Sterne II (Sternspektren, Hertzsprung-Russell-Diagramm, Sternatmosphären, Strahlungstransport)
Kapitel 10: Sterne III (Sternaufbau I, Hauptreihen-Sterne, Spätstadien der Sternentwicklung: Rote Riesen)
Kapitel 11: Sterne IV (Sternaufbau II, Kompakte Objekte: Weiße Zwerge, Neutronensterne, Schwarze Löcher, Allgemeine Relatitivätstheorie, Gravitationswellen)

Hier gibt es für Lehrzwecke einige Movies zum Herunterladen (Copyrights beachten)!
Die Formate sind unterschiedlich (für manche ist ein Flash Video Player erforderlich).

Tunneleffekt (animated gif): 0.4 MB
Standardmodell der Teilchenphysik und Quarks:mpg: 65 MB
Gluonenmodell: mpg: 26.3 MB
Higgs-Boson: mpg: 17 MB
Doppelspaltversuch für Elektronen:  flv: 0.5 MB; wmv: 18.2 MB
Bizarre Quantenwelt (Comic): wmv: 23.5 MB
ALMA-Projekt: mov: 60 MB (Credit: ESO)
Cassiopeia A (Zeitentwicklung): mov: 3 MB (Credit: NASA/CXC/SAO)
Chandra (Hot Universe): mov: 23.2 MB (Credit: NASA/CXC)
Algol (Massentransfer): mov: (1 MB)
Spezielle Relativitätstheorie: mov: 7.3 MB (Credit: Ute Kraus, Universität Tübingen)

Animationen sind hier zu finden:
Doppelsternsysteme (gif1, gif2), astrometrischer Doppelstern (gif1, gif2), spektroskopischer Doppelstern (gif)

Begleitend zur Vorlesung gibt es einen mathematisch-physikalischen Teil, der wichtige Grundbegriffe zum Vorlesungsstoff rekapituliert. Dies ersetzt aber weder den Besuch der Vorlesung noch den Blick in ein Lehrbuch! 

Mathematisch-Physikalische Grundlagen zur Vorlesung I: Einleitung (1 MB)
Mathematisch-Physikalische Grundlagen zur Vorlesung II: Schwingungen, Effekte in der Speziellen Relativitätstheorie (2 MB)

Es ist davon auszugehen, dass die Folien noch zahlreiche Fehler enthalten. Sie können zur Verbesserung beitragen,  indem Sie mir diese mitteilen.

Übungen/Aufgaben

Übungsbetrieb:
Zur Vorlesung finden einmal wöchentlich Übungen statt. Es müssen Aufgaben zur Vertiefung des Vorlesungsstoffes gerechnet werden, im Wechsel mit praktischen Übungen.
Beginn der Übungen ist in der zweiten Vorlesungswoche. Anmeldung durch das Moses-Benutzerkonto unter https://moseskonto.tu-berlin.de/moseskonto/

Die Ausgabe der Übungsaufgaben erfolgt spätestens eine Woche vor der Übung. Die Aufgaben werden in der darauf folgenden Woche besprochen.

Es sind mindestens 65% der Übungsaufgaben richtig zu lösen.

Tutorinnen und Tutoren:

Alle organisatorischen Fragen zu Übung und Vorlesung beantworten die Tutorinnen und Tutoren. Mitverantwortlich für die Übungen ist Frau Dr. Beate Patzer (patzer AT astro.physik.tu-berlin.de).