Die Astronomie hat die Menschen schon immer beschäftigt. Schon in der Antike hatte man sich viele Gedanken über die Eigenschaften der Sterne gemacht. Deshalb fanden auch die ersten Messungen an den Sternen schon in der antiken Zeit statt. Zum Beispiel hat Aristarch erste Messungen zur Entfernungsbestimmung der Sonne entwickelt [1], die heutzutage immer noch bedeutend für die moderne astronomische Entfernungsbestimmung sind.
Nach der Entwicklung der Optik bekam die Astronomie einen noch größeren Schwung und von nun an konnte man die Himmelskörper besser beobachten und folglich genauere Gesetzesmäßigkeiten im Universum feststellen.
Das Interesse an dieser Wissenschaft war schon immer sehr hoch. Deswegen hat sich die Astronomie immer weiterentwickelt. Die Menschen haben nie aufgehört die Astronomie für etwas Wichtiges zu halten. Und heutzutage schreitet sie immer merklich schneller voran als nie zuvor. Diese enormen Fortschritte in der Astronomie werden auch in Zukunft so weitergehen. Das Universum hat noch sehr viele unentdeckte Gebiete, sodass es noch vieles zu erforschen gibt und sich die Astronomie somit nur noch weiterentwickeln kann.
Schon zu Kindzeiten haben wir uns über den Nachthimmel fasziniert. In der Schule lernten wir die großen Planeten kennen, die aber uns winzig klein erscheinen. Diese Lehre hat unsere Phantasie beflügelt und wir sehnten uns dann noch mehr darüber zu lernen. Es ist für uns nun ein Hobby geworden, die winzig kleinen Objekte mit einem Feldstecher größer zu beobachten und uns immer noch zu fantasieren. Natürlich fiel dann auch die Entscheidung, über welches Gebiet wir uns bei der Portfolioarbeit widmen sollten, nicht schwer.
Bei dieser Portfolioarbeit bekamen wir auch zum ersten Mal die Gelegenheit aus unserem Hobby wissenschaftliche Versuche durchzuführen. Bei der Suche nach einem Thema bemerkten wir auch, dass die Astronomie noch vieles mehr anbietet, als wir es uns vorgestellt haben. Jetzt wurde uns klar, dass wir aus unseren Kenntnissen und unseren Hobbybeobachtungen schon die Größen von Objekten bestimmen können. Nachdem dieses Thema auch noch in einer Zeitschrift [2] vorgestellt, wurde entschieden wir uns für dieses Thema und hoffen unsere Faszination mit wissenschaftlichen Vorgängen zu verknüpfen.
Inhaltsverzeichnis
1. Eingangsmotivation
2. Einleitung
3. Größenbestimmung mit einer Kamera
3.1 Theorie zum Kameraversuch
3.2 Vorversuch mit einer digitalen Kamera
3.3 1. Methode: Größenbestimmung mit Kamera
4. Größenbestimmung mit einem Teleskop
4.1 Allgemeine Theorie zu den Teleskopversuchen
4.2 Theorie zur fokalen Astrofotografie
4.3 2. Methode: Die fokale Astrofotografie
4.4 Theorie zur afokalen Astrofotografie
4.5 3. Methode: Die afokale Astrofotografie
5. Größenbestimmung mittels Zeitmessung
5.1 Theorie zur Größenbestimmung mittels Zeitmessung
5.2 4. Methode: Versuch mittels Zeitmessung
6. Fazit, Ausblick auf die 4 Methoden
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit untersucht und vergleicht vier verschiedene astronomische Methoden zur Bestimmung der Größe von Sonne und Mond, um herauszufinden, welche experimentelle Vorgehensweise die präzisesten Ergebnisse liefert.
- Grundlagen der Linsengleichung und Abbildungsgeometrie in der Fotografie.
- Experimentelle Bestimmung von Objektgrößen mittels Digitalkamera.
- Vergleich zwischen fokaler und afokaler Astrofotografie durch Teleskope.
- Einsatz mathematischer Modelle zur Größenbestimmung über Zeitmessungen am Himmel.
- Kritische Analyse von Abweichungen durch optische Störungen wie Seeing und Abbildungsfehler.
Auszug aus dem Buch
3.2.6 Zwischenerklärung
Als aller erstes fällt uns etwas Merkwürdiges auf. Die Bildweite b kommt in Pixel heraus und nicht in einem herkömmlichen Längenmaß. Aber dies wird kein Problem sein, weil sich bei der Berechnung der Gegenstandsgröße beim Kontrollteil des Versuches die Pixel kürzen werden: G = B(in Pixel) / b(in Pixel) · g(in Metern)
Viel dazu lässt sich bis jetzt noch nichts für dieses Ergebnis sagen, weil es keine Literaturwerte dafür gibt. Aber im folgenden Kontrollteil des Vorversuches wollen wir nun auf die Richtigkeit des Wertes b überprüfen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Eingangsmotivation: Die Autoren beschreiben ihre langjährige Faszination für die Astronomie und wie diese Portfolioarbeit die Gelegenheit bot, theoretisches Wissen in praktischen Versuchen anzuwenden.
2. Einleitung: Hier werden die physikalischen Grundlagen der Optik, insbesondere die Abbildungsgleichung, dargelegt und der Plan erläutert, diese auf verschiedene astronomische Beobachtungs- und Messmethoden zu übertragen.
3. Größenbestimmung mit einer Kamera: Dieses Kapitel behandelt den Versuchsaufbau mit einer Digitalkamera, die mathematische Herleitung der Bildweite b und die praktische Anwendung der Linsengleichung zur Bestimmung der Größe von Sonne und Mond.
4. Größenbestimmung mit einem Teleskop: Es erfolgt eine detaillierte Analyse der fokalen und afokalen Astrofotografie, inklusive der spezifischen optischen Anforderungen und der experimentellen Durchführung mit einem Newton-Teleskop.
5. Größenbestimmung mittels Zeitmessung: In diesem Abschnitt wird eine Methode vorgestellt, die nicht auf statischen Einzelbildern basiert, sondern die Zeit misst, die ein Himmelskörper benötigt, um den Sensor zu passieren, unter Einbeziehung von Trigonometrie.
6. Fazit, Ausblick auf die 4 Methoden: Abschließend werden die Ergebnisse der unterschiedlichen Ansätze verglichen und bewertet, wobei die Zeitmessung als besonders präzise Methode hervorgehoben wird, während auf die Grenzen einfacher Kameraaufbauten hingewiesen wird.
Schlüsselwörter
Astronomie, Größenbestimmung, Abbildungsgleichung, Linsengleichung, Astrofotografie, fokale Fotografie, afokale Fotografie, Zeitmessung, Newton-Teleskop, Seeing, Sonne, Mond, Bildweite, Gegenstandsgröße, Trigonometrie
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der praktischen Erprobung und dem Vergleich verschiedener physikalischer Methoden zur Bestimmung der realen Größe von Sonne und Mond.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Themenfelder umfassen optische Abbildungsgesetze, verschiedene Kameratypen in der Astrofotografie, Teleskoptechnik sowie mathematische Berechnungsverfahren zur Distanz- und Größenbestimmung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Ziel ist es zu ermitteln, welche der vier angewendeten Methoden (Kameraversuch, fokale Astrofotografie, afokale Astrofotografie, Zeitmessung) die genauesten Resultate liefert.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es werden empirische Experimente durchgeführt, bei denen die Linsengleichung sowie trigonometrische Berechnungen auf fotografisch festgehaltene Daten angewandt werden.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die drei experimentellen Ansätze: Kameraversuche, Teleskop-basierte Verfahren und die zeitbasierte Messmethode, jeweils mit Theorie, Durchführung und Ergebnisanalyse.
Welche Begriffe charakterisieren die Arbeit am besten?
Die Arbeit ist geprägt durch Begriffe wie Abbildungsmaßstab, Bildweite, Seeing, Linsensysteme und Himmelsmechanik.
Warum ist die Zeitmessung für die Größenbestimmung oft genauer als einfache Fotografie?
Die Zeitmessung umgeht Probleme wie die Abbildungsunschärfe durch das sogenannte "Seeing" und erfordert kein exaktes, manuelles Markieren auf einem Pixelbild, was die Fehlerquellen reduziert.
Was versteht man in diesem Kontext unter dem "Seeing"?
Seeing bezeichnet die Luftunruhe in der Erdatmosphäre, die dazu führt, dass Lichtstrahlen auf ihrem Weg zum Beobachter abgelenkt werden, was das Bild der Himmelskörper wabern lässt oder unscharf macht.
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- Taha Agacdograyan (Author), Daniel Mair (Author), 2011, Größenbestimmung von Sonne und Mond mit Hilfe einfacher astrofotografischer Methoden, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/264053
