Vorlesung
                    Grundlagen der Astronomie und Astrophysik I -
          Lokale Organisation der Materie
          WS 2019/20
                     (für Studierende der Physik sowie für alle Fächer im Wahlbereich)
 
 

Prüfung

Veranstaltungstermine

Kontakt

Inhalt

Übungen/Aufgaben

Tutoren

Prüfung zur Vorlesung

• Studierende ab dem WS18/19, die nach der neuen Studienprüfungsordnung (StuPO) studieren, in der der Wahlbereich von 24 auf 20 ECTS-Punkte verkürzt wurde, erhalten je Semester 7 ECTS-Punkte für die Modulprüfung (Vorlesungsstoff) und 3 ECTS-Punkte für die Übungen, d.h. maximal 10 ECTS-Punkte pro Semester

• Studierende, die vor dem WS18/19 immatrikuliert wurden können nach der alten StuPO 9 ECTS-Punkte für die Modulprüfung und 3 ECTS-Punkte für die Übung pro Semester erhalten
   
• Modulabschluss ist eine mündliche Einzelprüfung, die ca. 30 - 60 Min. (je nach Anzahl der Semester) nach der alten StuPO, bzw. 25 - 45 Min. nach der neuen StuPO, dauert

• Es sollte entweder eine Prüfung über 1 Semester (9 bzw. 7 ECTS-Punkte, mit Übung 9+3 = 12-ECTS Punkte, bzw. 7 + 3 = 10-ECTS-Punkte) oder eine über 2 Semester (2 x 9 = 18 bzw. 2 x 12 = 24 ECTS Punkte, oder 2 x 7 = 14 bzw. 2 x 10 = 20 ECTS-Punkte 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 Voraussetzung ist.
  

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

• Bei Prüfungsbeginn ist der Studentenausweis vorzulegen, sowie der Prüfungsbogen (je nach Fachrichtung). Bei elektronischer Anmeldung (SAP), bitte den  Prüfungsbogen (ggf. im Sekretariat erhältlich) ausgefüllt mitbringen, da es sonst zu unnötigen Verzögerungen bei Prüfungsbeginn kommt.

• 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.) und einfache Herleitungen
  
• Ignorieren von Größenordnungen: 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 (möglichst elektronisch) anmelden; nur mit dieser Anmeldung bekommen Sie einen Termin.

• Studierende mit Zugang zum SAP-System können dort angebotene Prüfungstermine einsehen und belegen.
  
• Mit Rückicht auf Ihre Kommilitoninnen und Kommilitonen, belegen Sie nur Prüfungstermine, die Sie auch einhalten können, da sie sonst für andere Studierenden blockiert sind und ausfallen müssen.
  

• Für Studierende von anderen Fachrichtungen oder anderen Universitäten, die keinen elektronischen Zugang haben, erfolgt die Terminvergabe zur mündlichen Prüfung ausschließlich im Sekretariat EW 8-1 bei Frau Claudia Kieschke, Tel. 314 - 23734 bzw. deren Vertretung und nicht bei mir. Öffnungszeiten: Mo - Do: 10 - 14 Uhr, Fr: 10 - 13 Uhr.)
• Prüfungsanmeldungen oder Terminanfragen direkt bei mir werden - mit der Bitte um Verständnis - nicht berücksichtigt und Emails diesbzgl. werden nicht beantwortet.

• Prüfungstermine sind auch im Semester möglich
  
  
• Wenn Sie einen Prüfungstermin absagen müssen, bitte unbedingt auch das Sekretariat (und mich per Email) informieren, falls keine elektronische Anmeldung erfolgt ist

Beginn der Vorlesung: 14.10.2019, EW 201 16:00 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: 19.2.20).
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: Spezielle Relativitätstheorie
Kapitel 9: Sterne I (Doppelsternsysteme, Extrasolare Planeten)
Kapitel 10: Sterne II (Sternspektren, Hertzsprung-Russell-Diagramm, Sternatmosphären, Strahlungstransport)
Kapitel 11: Sterne III (Sternaufbau I, Hauptreihen-Sterne, Spätstadien der Sternentwicklung: Rote Riesen)
Kapitel 12: 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: Schwingungen, Effekte in der Speziellen Relativitätstheorie (2 MB)
Mathematisch-Physikalische Grundlagen zur Vorlesung II: Einleitung (1 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 bis 16.10.19 18:00:00 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 darauffolgenden 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).