Wissenschaft, Technik - Kinderzeitung

Das Universum- vom Anfang bis heute 1

Jeder hat sich vermutlich schon einmal die Frage gestellt, wie der Weltraum überhaupt entstanden ist.

Was war vorher und wie konnte auf einmal etwas da sein ?

Niemand weiß, was vor dem Universum war. Man kann sich vorstellen, daß es einen Ozean von Raum und Zeit gibt, in dem ständig neue Universen entstehen und wieder untergehen. Unseres blieb bestehen.

Zuerst gab ein Universum, in dem bereits alles vorhanden war- die gesamte Materie und Energien. Das sind Stoffe und Kräfte. Diese hatten eine kaum vorstellbare Kraft. Und die gab es auch nicht lange. Sie spaltete

sich in Billionsten Sekunden in wieder andere Kräfte.

Das ganze Weltall war zusammengedrückt in einem winzigen und obendrein sehr heißen Ball. Dieser schwoll plötzlich an und explodierte dann. Das war der Urknall. Aus diesem entstanden Energie und Materie, Atome, Gaswolken und Galaxien. Sie dehnen sich seit dieser Zeit ständig aus- das Universum wird immer größer. Man merkt das daran, weil sich alle Galaxien von uns entfernen. Und das sogar rasend schnell. Die Galaxien selbst bewegen sich nicht, aber der Raum dazwischen.

Man weiß das, da Wissenschaftler alles mathemathisch berechnet haben und in extra gebauten Geräten nachgestellt haben [ Diese Maschinen heißen `Collider und Partikelbeschleuniger ]. Die Bedingungen, die ganz am Anfang des Universums herrschten, bestehen auch in einem Tunnel. Kleine Partikel [ winzige Teilchen ] werden mit Hilfe von Magneten beschleunigt, bis sie mit grosser Geschwindigkeit aufeinander rasen und es zu einem Zusammenstoss kommt.

Die Dauer des Universums hängt davon ab, wieviel Materie es enthält. Es gibt eine sogenannte `kritische Dichte`. Wenn diese zu viel wird, kann sich durch die Schwerkraft das Universum nicht mehr ausdehnen.

Dann wäre es möglich, das es sich zusammenzieht und es einen Endknall kommt. Gibt es viel weniger Materie, kann es immer weitergehen.

Fortsetzung folgt ( Quelle: `1000 Fragen und Antworten`)

Das Universum- vom Anfang bis heute 2

Meteor [Sternschnuppe] und Meteorit - Meteoritenschauer und Meteroritenkrater, Planeten und Planetensystem, Reflexion, Sonnensystem, Komet, Stern [Sternbild] , [Tierkreis / Tierkreissternbilder], Schwarzes Loch, Roter Riese, Supergiganten, Supernova, Neutronensterne, Pulsar, Weißer Zwerg, Sternsystem [Galaxie], Milchstraßensystem, Lichtjahr, Mond, Nebel, Schwerelosigkeit, und Relativitätstheorie .

Ein Meteor ist eine Lichterscheinung, die ein außerirdischer Kleinkörper verursacht, wenn er in die Erdatmosphäre eintritt. Sind die Meteore kleiner, nennt man sie Sternschnuppen (bis 10 kg schwer). Die außerirdischen Kleinkörper heißen Meteoriten. Sie verdampfen beim Eindringen in Erdatmosphäre ganz oder z. T. Genau genommen sind Meteorite zur Erdoberfläche fallenden Restteile, im weiteren Sinn alle Kleinkörper,die sich durch das Sonnensystem bewegen.

In bis zu 330 km Höhe kann die Leuchtspur ein Meteorit beginnen und in wenigen Kilometern Höhe enden. Manchmal zerspringen größere Meteoriten explosionsartig und verursacht einen Meteoritenschauer. Kommt ein Meteorit auf die Erde, entsteht durch den Aufschlag ein Meteoritenkrater. Sie können eine Tiefe von über 100 m und und Durchmesser bis zu 100 km haben. Bekannte Meteoritenkrater sind das Nördlinger Ries, das Steinheimer Becken und der Meteor Crater in Arizona (USA).

Planeten, (griechisch) bedeutet: die Umherschweifenden. Früher: `Wandelsterne`. Es sind Himmelskörper, die um einen Zentralstern laufen. und durch Reflexion - hier: Zurückwerfen von Licht - leuchten. ( Der Planet Venus unseres Sonnensystems wird von der Sonne (unser Zentralstern) angestrahlt; er ist von der Erde mit den Augen zu sehen ).

Die acht Planeten unseres Sonnensystems -nach wachsender Entfernung von der Sonne- heißen: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.Als Sonnensystem bezeichnet man die Sonne und alle Himmelskörper, die immer in ihrer Anziehungskraft liegen.

Zum Sonnensystem gehören auch die Planeten,, ihre Monde, nicht zu zählende kleinere Himmelskörper und die gas- und staubförmige interplanetare Materie (zwischen den Planeten befindliche Stoffe; in fester, flüssiger oder gasförmiger Form).

Die Sonne hat die Hauptmasse des Systems (Ordnung, nach der etwas aufgebaut wird) - 750- mal so viel wie die Masse von allen übrigen Himmelskörpern des Sonnensytems.

Das Sonnensystem ist 4,6 Milliarden Jahre alt- doch wie es entstanden ist, hat man noch nicht völlig geklärt. Man nimmt an, das es hauptsächlich aus einer Wolke von interstellaren ( sich zwischen den Sternen befindlichen) Gases entstanden ist.

Ein Komet (griechisch) ist ein Himmelskörper, der nur selten zu sehen ist. Er fliegt mit elliptischen (ungefähr ovalen) Bahnen mit langen Umlaufzeiten um die Sonne. Um

den Kometenkern ist eine Koma, eine leuchtende Gashülle. Kern und Koma sind der Kometenkopf. Von ihm aus gehen die Kometenschweife. Sie können bis zu 100 Millionen km lang werden (Schweifsterne). Das Leuchten kommt von der Reflexion des Sonnenlichts oder auch vom Leuchten von Gasen. Ein sehr bekannter Komet ist der Halleysche Komet.

Sterne aber sind kompakte - hier: feste, dichte - Himmelsobjekte. Für uns scheinen sie unveränderlich und fest am Himmel zu stehen. Der Eindruck entsteht, weil sie unvorstellbar weit von uns entfernt sind. Man nennt sie auch Fixsterne. Es gibt allerdings eine Ausnahme: die Sonne. Sie ist ein Stern, wandert aber durch die Sterne des Tierkreises.

Ein Tierkreis ist die Bahn, auf der die zwölf Tierkreissternbilder liegen. In der Bahn bewegen sich auch der Mond und die Planeten. Der Tierkreis wird von der Sonne einmal pro Jahr durchaufen.

Schon im Altertum wurden die Tierkreiszeichen in zwölf Abschnitte eingeteilt. In der Astrologie [Sternendeutung] spielen sie eine Rolle, da man ihnen einen Einfluß zuschreibt. Die Stellung der Sterne zueinander soll eine Rolle bei Vorhersagen und Deutungen, die sich auf unser Leben beziehen, spielen. Ein Horoskop [Sternenseher] wird daraus erstellt. Einen wissenschaftliche Begründung, daß die Sterne unser Tun, Leben und das Schicksal jedes Menschen bestimmen gibt es aber nicht.

Die Sternbilder am Himmel sind Gruppen von Sternen, die einst wegen ihrer Stellung zueinander Figuren darstellten- `Bilder`. Sie wurden zusammengefaßt und mit Namen versehen. Ursprünglich bekamen die Sternbilder am nördlichen Sternenhimmel Namen aus der antiken Mythologie [ Vorstellungen von Geschichten eines Volkes -Griechische Mythologie - in einer Zeit 800 Jahre vor Christus bis 500 Jahre nach Christus. ]

Heute allerdings bezeichnet man in der Astronomie [Sternenkunde] fest umrissene Sternfelder, die ohne Lücken den ganzen Himmel bedecken, als Sternbilder.

Im Universum gibt es aber etwas, das wir nicht sehen können. Ein Schwarzes Loch. Ist ein kleiner Stern sehr dicht (gemeint ist damit seine Masse), kann er unter dem Einfluß seiner Schwerkraft zusammenschrumpfen. Während er sich immer mehr zusammenzieht und sich dabei immmer mehr verkleinert, wird seine Schwerkraft aber immer größer. Er erreicht schließlich einen einzigen Punkt von unendlicher Dichte, die man `Singularität`nennt. Das ist eine Bezeichnung für eine vereinzelte Erscheinung

oder für eine Stelle, an der sich Flächen anders verhalten als bei ihrem normalen Verlauf.

Die Schwerkraft dieser`Singularität`ist so groß, daß sie wie durch einen Trichter Raum in das `Loch`zieht. Nun ist ein Schwarzes Loch entstanden. Alles, was in seine Nähe kommt, wird durch seine enorme Schwerkraft eingesaugt. Licht kann es auch einsaugen; deshalb nennt man es auch `Schwarzes`Loch.

Sterne, wenn ihre nuklearen Brennstoffe (Kernenergie) zu Ende sind. Haben der Sterne ihren Wasserstoff verbraucht, steigen sie auf Helium um. Ist das auch zu Ende, verbrauchen sie ihre restliche Kernenergie, bis sie dann entweder schrumpfen, explodieren oder abkühlen.

Die äußere Schichten eines Sterns kühlen ab und schwellen dann an- der Stern wird zu einem kühlen Roten Riesen.

Rote Riesen also sind nichts anderes als riesige kühle Sterne. Sie entstehen, wenn das Oberflächengas mittelgroßer Sterne, die das Ende ihres Lebens erreicht haben, anschwellen.

Die größten Sterne aber wachsen, bis sie Supergiganten werden. In ihren Mittelpunkt wird der Druck so groß, daß sich Kohlenstoff (ein nichtmetallisches chemischer Grundstoff) und Silizium (ein halbmetallischer Grundstoff) bilden.

Wenn sich in ihrem Mittelpunkt Eisen gebildet hat, gibt der Stern keine Energie mehr ab, sondern nimmt sie in sich auf. Der Stern bricht innerhalb von Sekunden zusammen.

Diese Supernovaexplosion strahlt einige Wochen lang. Sie ist so hell wie Milliarden von Sonnen.

Von einem Supergiganten und seiner Supernovaexplosion bleiben nur Neutronensterne übrig. Es sind winzige, kaum vorstellbar kleine dichte Sterne.

Die Reste von einer Supernova kollabieren (in sich zusammenfallen). Sie werden zu einem Pulsar. Das ist ein Stern, der vor allem aus atomaren Kernteilchen mit dem Namen `Neutronen` besteht.

Der Pulsar dreht sich schnell um sich selbst und sendet ungefähr wie ein Leuchtturm Impulse (Produkt aus Kraft und Dauer eines Stoßes) aus.

Die meisten Sterne, die wir am Himmel sehen, gehören wie die Sonne zu unserer Milchstraße. Die meisten sind der Sonne vom Aufbau, der Masse, Dichte und Energieerzeugung sehr ähnlich. In Sternen, die der Sonne ähnlich sind, wird Energie frei, indem Wasserstoff (ein farb- und geruchloses, ungiftiges und brennbares Gas) durch Kernfusion (Verschmelzung von leichten Atomkernen zu schwereren unter Freisetzung von Energie) in Helium (ein farbloses chemisches Element; es gehört zu den sogenannten Edelgasen) umgewandelt wird.

Das Ende von Sternen hängt wesentlich von ihrer Masse ab.

Weiße Sterne entstehen, wenn Sterne die kleiner als unsere Sonne sind Oberflächengas ganz verlieren und schrumpfen. Man nennt sie Weiße Zwerge.

Die Lebensdauer von Sternen ist verschieden. Es sterben immer Sterne, und gleichzeitig werden neue geboren. Ein mittelgroßer Stern wie unsere Sonne lebt zehn Milliarden Jahre lang. Große helle Sterne leben dagegen nur zehn Millionen Jahre.

Die ältesten Sterne, die uns bekannt sind sehen nur hell aus und sind gar keine Sterne. Sie sehen nur so aus, weil sie so weit weg sind. Das Licht, das von ihnen ausstrahlt, ist vor 13 Milliarden Jahren ausgegangen.

Ein Sternsystem (Galaxie) ist eine Ansammlung von vielen Millionen bis zu mehrern Milliarden Einzelsternen.

Unsere Heimatgalaxie ist das Milchstraßensystem. Es wird auch als Galaxie bezeichnet.

Der `Andromedanebel`ist 2 Millionen Lichtjahre von uns entfernt und dabei eine der näher gelegenen Galaxien.

Ein Lichtjahr ist eine Längeneinheit in der Astronomie.

Es ist die Entfernung, die das Licht in einem Jahr zurücklegt.

Als Beispiel: Sieht man einen Stern am Himmel leuchten, der 1 Million Lichtjahre von uns entfernt ist, hat sein Licht 1 Million Jahre lang benötigt, bis es bei uns ankommt und wir es sehen können.

Sehr viel näher ist dagegen der Mond.

Ein Mond ist der Begleiter eines Planeten. Der einzige und natürliche Begleiter unserer Erde ist der Mond- er wird auch Erdmond genannt.

Er ist ein Himmelskörper, der der Erde am nächsten ist. Einmal im Monat umkreist der Mond die Erde; zusammen mit der Erde einmal innerhalb eines Jahres die Sonne. Der Mond ist 384 403 km von der Erde entfernt, und sein Durchmesser beträgt 3 476 km. -0,272 des Erddurchmessers-.

Für uns Menschen sind wohl die Mondphasen(Vollmond/abnehmender Mond/Neumond/zunehmender Mond) am auffälligsten.

* `Phase bedeutet hier: Bei dem nicht selbst leuchtenden Mond die Zeit, in der er nur zum Teil erleuchtet wird. *

Eine eigene Leuchtkraft aber hat der Mond nicht- er wird von der Sonne her angestrahlt.

Die Lichtphasen vom Mond = Mondphasen hängen von der Stellung des Mondes und der Sonne zueinander ab.

Während der Mond einen Umlauf um die Erde vollzieht, dreht er sich einmal um sich selbst. Wir sehen daher immer die gleiche Seite vom Mond. Auch ohne Teleskop (Fernrohr) kann man auf seiner Oberfläche helle und dunkle Flecken erkennen. Die dunklen sind Krater, werden Maria (die Einzahl : Mare) genannt. Sie sind flach und liegen tief. Außer dünnen Erhebungen, Kleinkratern und Rillen zeigen sie kein besondere Geländeoberfläche. Für die Mondoberfläche sind diese kraterförmigen Anordnungen typisch.

Sie werden nach Größe unterschieden und eingeteilt. Das sind dann Krater, Kraterebenen, ring- und wallförmige (Wall = Aufschüttung) Anordnungen. Sie können oft Durchmesser von bis zu 200 km haben.

Mondkarten von heute zeigen von der Seite, die der Erde zugewandt sind, mehr als 33 000 Krater. Es gibt aber noch kleinere, die nur wenige Meter Durchmesser haben. Bewiesen hat man das durch Mondsonden. Auf dem Mond gibt es auch Gebirgszüge, hügelige Landschaften und Berge, die bis mehr als 3000 m aufsteigen können.

Dem Mond fehlt eine Atmosphäre (Gashülle eines Gestirns); die Sonne strahlt daher ungehindert auf ihn. Auf der Tagseite -die beschienene Mondseite- beträgt die Temperatur etwa 130°. Auf der Nachtseite aber fällt sie auf etwa -130° ab.

Für die Gezeiten (Flut und Ebbe) ist die Anziehungskraft des Mondes wesentlich.

Während einem Monat scheint sich für uns der Mond zu verändern. Er hat verschiedene Formen.

Wir sehen seine Seite, die von der Sonne angestrahlt wird aus unterschiedlichen Winkeln.

Bei Neumond steht zwischen Erde und Sonne. Man sieht nur eine Sichel. Während der ersten zwei Wochen ist immer mehr -zunehmender Mond- von seiner hellen Seite zu sehen. Bei Vollmond sieht man schließlich seine ganze Seite, die von der Sonne beschienen wird. Während der nächsten zwei Wochen aber sieht man immer weniger -abnehmender Mond- , bis nur noch eine Mondsichel -abnehmend-zu sehen ist.

Schwach leuchtende Himmelskörper aus Gas oder Staub heißen in Astronomie Nebel. Sie erscheinen größer und verwaschener als Sterne. Man hat früher Sternsysteme als Nebel bezeichnet. In Namen wie `Andromedanebel`hat sich das erhalten.

Im Weltall herrscht Schwerelosigkeit. Das ist ein Zustand, in dem Menschen oder Gegenstände ohne Gewicht im Raum schweben, weil zum Beispiel die Gewichtskraft.

* Heute nennt man sie die`Kraft G`- mit der ein Körper Richtung Erdmittelpunkt hingezogen wird. Die Gewichtkraft `G`ist zu einem von der Masse `m`des Körpers, andererseits auch von der Erdbeschleunigung abhängig. Es gilt: G = m x g . Diese Maßeinheiten der Gewichtskraft sind die Einheiten der Kraft. Die Kraft bedeut hier: Masse x Beschleunigung.*

Aber auch in der Erde herrscht Schwerelosigkeit. Sie entsteht durch gegenseitige Massenanziehung. Die gesamte Erde hat man auf der Erdoberfläche ùnter sich`die Schwerkraft ist maximal (am höchsten). In einem Bergwerk oder einer Höhle aber hat man nicht nur Masse unter sich, sondern auch über sich - die Schwere ist dann ein bißchen geringer.

Und genau im Erdmittelpunkt herrscht Schwerelosigkeit, weil sich dort die Anziehungskräfte auflösen.

Das Universum- vom Anfang bis heute 2 endet mit der  Relativitätstheorie .

Sie ist eine von dem Physiker Albert Einstein

(ein Wissenschaftler, der Naturvorgänge im Bereich von unbelebten Materien -Stoffen- und deren Eigenschaften, die sich Experiment - wissenschaftlicher Versuch- erforscht, miss und mathematisch darstellt. Diese Vorgänge unterliegen allgemeingültigen Gesetzen.

Die Physik untersucht ganz besonders die Zustandsformen der Materie, ihre Struktur -Aufbau- und Bewegung ; auch die hervorgerufenen Wechselwirkungen und Kräfte.

Die Physik umfaßt mehrere verschiedene Bereiche.)

Albert Einstein ab 1905 aufgestellte Theorie (hier: Eine wissenschaftlich begründete Aussage zur Erklärung von Tatsachen und Erscheinungen) , durch die die Vorstellung von Zeit und Raum grundlegend verändert wurde.

Die spezielle (besondere) Relativitätstheorie sagt etwas über Körper, die sich relativistisch - mit Geschwindigkeiten nahe an der Lichtgeschwindigkeit- bewegen aus.

Die eine ihrer beiden Grundannahmen ist die Unveränderlichkeit ihrer Lichtgeschwindigkeit. Im Vakkum, also fast luftleeren Raum, hat die Geschwindigkeit des Lichts für alle Beobachter den gleichen Wert - völlig unabhängig von deren jeweiligen Bewegung.

Und die zweite Grundannahme: Alle mit unveränderlicher Geschwindigkeit gegeneinander bewegten Bezugsordnungen für die Naturbeschreibung gleichberechtigt sind.

Aus diesen beiden Grundannahmen heraus ergeben sich wichtige Aussagen.

° Daßdie Masse eines Körpers zunimmt mit der Geschwindigkeit

° Daß Masse und Energie zueinander gleich sind

° Und kein Körper eine höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden kann

Eine der Folgen der Relativitätstheorie ist die Zeitdehnung.

1: Bei einem Astronauten in einem Raumschiff springt ein Lichtpunkt senkrecht von der Decke zum Boden und dann wieder zurück. ( Dabei durchläuft er die rot gezeichnete Linie )

2: Für einen Beobachter auf der Erde beschreibt der der Lichtpunkt bei einer schnellen Bewegung des Raumschiffs dagegen eine schräge Linie ( grün gezeichnet )

3: Der Weg des Lichts in der Außenansicht zwischen Decke und Boden ( a und b = grün ) ist also länger als in der Innenansicht ( a - rot )

4: Da die Lichtgeschwindigkeit immer gleich ist, muss die Uhr in dem Raumschiff von außen gesehen langsamer gehen.

5: Umgekehrt funktioniert die Relativität genau so- aus dem Raumschiff gesehen, gehen die Uhren auf der Erde langsamer

Nach Albert Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie wird das Licht von anderen Sternen durch die Gravitation (Anziehungskraft, Schwerkraft) der Sonne abgelenkt. Am 29. Mai 1919 gab es eine Sonnenfinsternis, bei der Astronomen am Rand der Sonne Sterne beobachteten, deren Position (Stellung) sie davor an einer anderen Stelle bestimmt hatten.

Aber dieses Ereignis brachte die Theorie zum Durchbruch. Sie war damit bewiesen.