Lernkarten: Astronomie
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30 Stapel
- Einführung (Astronomie)Merkkarten zur Einführung in die Astronomie. Was die Astronomie erforscht und wo die Elemente des Lebens entstanden sind. Die Natur der Wissenschaft: Hypothesen, beobachtende versus historische Wissenschaft und Peer-Review. Die Universalität physikalischer Gesetze. Zahlen in der Astronomie: wissenschaftliche Notation, die Lichtgeschwindigkeit und das Lichtjahr. Lichtlaufzeit und der Blick in die Vergangenheit. Eine Reise durch das Sonnensystem: Planeten, Sterne, die astronomische Einheit sowie die Größen und Entfernungen von Erde, Mond und Sonne. Die Milchstraße und das Universum im großen Maßstab: Galaxien, Sternbilder, die Lokale Gruppe, Andromeda, Superhaufen und Quasare. Das Universum im ganz Kleinen: Atome, Moleküle, Elemente und die Dichte der Materie in Luft, im interstellaren und im intergalaktischen Raum. Carl Sagans kosmischer Kalender.
- Den Himmel beobachten: Die Geburt der Astronomie (Astronomie)Wiederholungskarten dazu, wie die Menschen lernten, den Himmel zu lesen und zu verstehen. Die Himmelssphäre und ihre Orientierungspunkte: Zenit, Horizont, Himmelspole und Himmelsäquator, und wie die Höhe des Pols die eigene geografische Breite verrät. Die Ekliptik, die 88 Sternbilder, Asterismen und der Tierkreis. Antike Astronomie: Eratosthenes, der die Erde vermaß, Hipparch und sein Sternkatalog, Magnituden und Präzession, das geozentrische Modell des Ptolemäus und der Almagest, Stonehenge und die Maya. Astrologie gegenüber Astronomie: Horoskope, die zwölf Tierkreiszeichen und warum die Astrologie keine wissenschaftliche Grundlage hat. Die Geburt der modernen Astronomie: Kopernikus und das heliozentrische Modell sowie Galileos teleskopische Entdeckungen der Phasen der Venus, der Monde des Jupiter, der Sterne der Milchstraße und der Berge des Mondes.
- Bahnen und Gravitation (Astronomie)Wiederholungskarten dazu, wie die Bewegungen der Planeten gemessen und schließlich erklärt wurden. Tycho Brahes 20 Jahre an Beobachtungen und Keplers drei Gesetze der Planetenbewegung: elliptische Bahnen, Brennpunkte und Exzentrizität, der Flächensatz und P zum Quadrat = a hoch drei. Newtons Synthese: seine drei Bewegungsgesetze, Impuls, Masse, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Dichte und Drehimpuls. Das allgemeine Gravitationsgesetz, die Kraft mit umgekehrtem Abstandsquadrat, die Gravitationskonstante und Newtons Form des dritten keplerschen Gesetzes mit der Masse. Bahnen im Sonnensystem: Perihel und Aphel, die acht Planeten, der Asteroidengürtel und Kometen. Satelliten und Raumsonden: Kreis- und Fluchtgeschwindigkeit, Bahnzerfall und Swing-by-Manöver (Voyager 2). Schließlich die Gravitation bei vielen Körpern: Störungen sowie die Vorhersage und Entdeckung Neptuns, die Newtons Gesetze bestätigte.
- Erde, Mond und Himmel (Astronomie)Wiederholungskarten dazu, wie die Bewegungen der Erde den Himmel und unsere Zeitmessung bestimmen. Die Himmelskugel: Großkreise, Meridiane, geografische Länge und Breite, Himmelsäquator und Himmelspole, Deklination und Rektaszension sowie das Foucaultsche Pendel. Die Jahreszeiten: die 23,5 Grad betragende Achsneigung der Erde, Sonnenwenden und Tagundnachtgleichen sowie die Wendekreise und Polarkreise. Zeitmessung: siderische gegenüber solaren Tagen, wahre und mittlere Sonnenzeit, Standardzeitzonen, Sommerzeit und die Datumsgrenze. Der Kalender: das tropische Jahr und der synodische Monat, die julianische und die gregorianische Reform sowie die Schaltjahresregeln. Phasen und Bewegungen des Mondes: der siderische und der synodische Monat, die Auf- und Untergangszeiten der Phasen sowie die gebundene Rotation. Die Gezeiten: die Gezeitenkraft, zwei Flutberge, Springtiden und Nipptiden sowie die Gezeitenreibung. Und schließlich Sonnen- und Mondfinsternisse: Kernschatten und Halbschatten, ringförmige und totale Finsternisse und warum sie nicht jeden Monat auftreten.
- Strahlung und Spektren (Astronomie)Karteikarten zum Licht und wie es die Natur der Materie im gesamten Universum offenbart. Das Verhalten des Lichts: Maxwells elektromagnetische Theorie, Wellenlänge und Frequenz, die Lichtgeschwindigkeit, das Photon und der Welle-Teilchen-Dualismus sowie das Abstandsquadratgesetz der Helligkeit. Das elektromagnetische Spektrum: Gammastrahlen, Röntgenstrahlen, Ultraviolett, sichtbares Licht, Infrarot, Mikrowellen und Radiowellen, dazu das Wiensche Gesetz und das Stefan-Boltzmann-Gesetz für die Schwarzkörperstrahlung. Spektroskopie: Newtons Prisma, Dispersion, kontinuierliche Spektren, Absorptions- und Emissionsspektren, Fraunhofer-Linien und Kirchhoffs Identifizierung von Elementen. Der Aufbau des Atoms: Elektronen, Protonen und Neutronen, der Atomkern, Isotope, das Bohrsche Modell und das Plancksche Wirkungsquantum. Entstehung von Spektrallinien: Grund- und angeregte Zustände, Anregung und Emission, die Lyman-, Balmer- und Paschen-Serie des Wasserstoffs, Ionisation und Rekombination. Schließlich der Doppler-Effekt: Blauverschiebung und Rotverschiebung, Radialgeschwindigkeit und die Doppler-Formel.
- Astronomische Instrumente (Astronomie)Karten zum Abrufen über die Teleskope und Detektoren, mit denen Astronomen das Universum untersuchen. Teleskope: ihre Funktionen zum Sammeln und Fokussieren von Licht, Öffnung und Sammelfläche, Refraktoren im Vergleich zu Reflektoren, chromatische Aberration, der Newton- und Cassegrain-Fokus sowie die Geschichte von Lippershey und Galileo bis zu Newtons erstem Reflektor und den großen Refraktoren. Teleskope heute: die Riesen von 8 bis 10 Metern (Keck, Gran Telescopio Canarias, VLT, Subaru, Gemini, Hale), segmentierte Spiegel, hoch gelegene und dunkle Standorte sowie aktive und adaptive Optik. Detektoren: fotografische Platten, CCDs, Bildgebung im Vergleich zur Spektroskopie, Beugungsgitter und gekühlte Infrarotdetektoren. Radioteleskope: Jansky und Reber, Schüsseln und Empfänger, Green Bank, Arecibo und FAST sowie Interferometrie vom VLA und ALMA bis zum VLBA. Weltraumobservatorien: Hubble, IRAS, Spitzer, JWST, SOFIA, Chandra und Fermi. Und die künftigen Riesen: das ELT, TMT, GMT, das Vera Rubin Observatory und das Cherenkov Telescope Array.
- Das Sonnensystem: Ein Überblick (Astronomie)Abfragekarten, die das Sonnensystem als Ganzes vorstellen. Sein Inventar: die Sonne, die acht Planeten, ihre Monde und Ringe sowie Trümmer wie Asteroiden, Kometen und Staub, die vor etwa 4.5 Milliarden Jahren gemeinsam entstanden sind. Der Aufbau: die Sonne, die 99.8 Prozent der Masse enthält, die terrestrischen gegenüber den jovianischen Planeten, Entfernungen in astronomischen Einheiten und Umlaufzeiten, Dichten und Rotationen. Die kleineren Körper: transneptunische Objekte, die fünf Zwergplaneten, Monde von den Galileischen Monden bis zu Titan und Triton, Ringsysteme, Asteroiden, Kometen, Meteore und Meteorite. Zusammensetzung und Struktur: die wasserstoffreichen Riesen, die silikat- und eisenhaltigen terrestrischen Planeten, die Differenzierung und wie die Oberflächentemperatur mit der Entfernung abnimmt. Die Datierung von Oberflächen durch Kraterzählung und radioaktiven Zerfall, mit den wichtigsten Mutter-Tochter-Isotopenpaaren und ihren Halbwertszeiten. Und der Ursprung des Sonnensystems aus einem rotierenden solaren Nebel aus Gas und Staub.
- Die Erde als Planet (Astronomie)Abfragekarten zum Studium der Erde als einer der terrestrischen Planeten. Ihre grundlegenden Eigenschaften: Durchmesser, Masse, rekordhohe Dichte und Fluchtgeschwindigkeit. Ihr geschichtetes Inneres, entstanden durch Differenzierung: die basaltische ozeanische und granitische kontinentale Kruste, der tiefe Mantel, der Eisenkern sowie das Magnetfeld und die Magnetosphäre, die der flüssige Kern erzeugt. Ihre ruhelose Kruste: magmatisches, sedimentäres und metamorphes Gestein, etwa ein Dutzend tektonische Platten, angetrieben durch Mantelkonvektion, Ozeanbodenspreizung, Subduktion, Verwerfungen, Kontinentaldrift und Hotspots. Ihre Atmosphäre: das Gemisch aus Stickstoff, Sauerstoff und Argon, der Druck auf Meereshöhe, die Troposphäre, Stratosphäre und Ionosphäre, die Ozonschicht sowie Wetter gegenüber Klima. Die gemeinsame Entwicklung von Leben und Luft: die ältesten Gesteine, Stromatolithen, der Anstieg des Sauerstoffs sowie das heutige Kohlendioxid und der Treibhauseffekt. Und die kosmischen Einschläge, die die Erde geformt haben, von Tunguska und Chelyabinsk über den Meteor Crater bis zum Chicxulub-Einschlag, der das Zeitalter der Dinosaurier beendete.
- Kraterwelten: Der Mond und Merkur (Astronomie)Lernkarten zum Mond und zu Merkur, den luftlosen, stark verkraterten Welten in unserer Nähe. Die grundlegenden Eigenschaften des Mondes: sein Durchmesser, seine Masse, die Oberflächenschwerkraft, die Fluchtgeschwindigkeit, die geringe Dichte und die gebundene Rotation, sowie der Grund, warum er keine Atmosphäre hält. Seine beiden Geländeformen: die dunklen basaltischen Maria, die Einschlagsbecken überfluteten, und das helle, uralte, stark verkraterte Hochland aus Anorthosit, dazu der Regolith und die extremen Tag- und Nachttemperaturen. Die Physik der Einschlagskraterbildung: Einschlaggeschwindigkeiten, die Explosion in nuklearer Größenordnung, Krater- und Auswurfgrößen, helle Strahlen, Sekundärkrater und wie oft Krater einer bestimmten Größe entstehen. Die konkurrierenden Vorstellungen zur Entstehung des Mondes, von der Abspaltungs-, Schwester- und Einfanghypothese bis zur führenden Hypothese vom großen Einschlag. Und Merkur: seine exzentrische Umlaufbahn, sein riesiger Eisenkern, die 3 zu 2 Spin-Bahn-Resonanz, die Temperaturextreme, die Schrumpfungsböschungen, das Caloris-Becken, das Polareis und die Missionen Mariner 10 und MESSENGER, die ihn kartierten.
- Erdähnliche Planeten: Venus und Mars (Astronomie)Lernkarten, um Venus und Mars als erdähnliche Gesteinsplaneten zu studieren: ihre Atmosphären, Oberflächen, Geologie, Klimageschichte und der Vergleich mit der Erde.
- Die Riesenplaneten (Astronomie)Lernkarten zu den vier Riesenplaneten des äußeren Sonnensystems: Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Die Zusammensetzung des äußeren Sonnensystems und der Unterschied zwischen den Gasriesen (Jupiter und Saturn) und den Eisriesen (Uranus und Neptun). Die Raumsonden, die sie erkundeten: die Pioneer-Sonden, die beiden Voyager-Sonden und ihre Grand Tour, Galileo mit seiner Atmosphärensonde bei Jupiter, Cassini und die Titan-Landung bei Saturn sowie Junos Polarumlaufbahn. Die grundlegenden Eigenschaften jedes Planeten: Umlaufzeit, Durchmesser, Masse, Dichte, Rotation und Achsneigung, einschließlich des auf der Seite liegenden Uranus. Ihr Inneres aus flüssigem metallischem Wasserstoff, Kernen aus Gestein und Eis, inneren Wärmequellen und starken, geneigten Magnetfeldern. Und ihre Atmosphären: die Wasserstoff-Helium-Zusammensetzung, die Wolkenschichten aus Ammoniak und Methan, die Bänder und Zonen, die heftigen Strahlströme und die langlebigen Stürme wie Jupiters Großer Roter Fleck und Neptuns Großer Dunkler Fleck.
- Ringe, Monde und Pluto (Astronomie)Lernkarten zu den Monden und Ringsystemen der Riesenplaneten und zum Zwergplaneten Pluto. Die vier galileischen Monde des Jupiter: das stark verkraterte Callisto, das riesige Ganymed, das ozeantragende Europa und das vulkanische Io, dessen Ausbrüche von Gezeitenerwärmung angetrieben werden. Die Monde des Saturn, darunter Titan mit seiner dichten Stickstoffatmosphäre und seinen Kohlenwasserstoffseen sowie Enceladus mit seinen Wassergeysiren und seinem unterirdischen Ozean. Neptuns eingefangener Mond Triton, die kälteste bisher besuchte Welt, mit seinen Stickstoffgeysiren. Pluto und sein großer Mond Charon in doppelter Gezeitenbindung, 2015 von New Horizons erkundet. Und die planetaren Ringsysteme: die hellen, breiten Wassereisringe des Saturn mit der Cassinischen Teilung, die dunklen, schmalen Ringe von Uranus und Neptun und wie Bahnresonanzen und Schäfermonde sie formen.
- Kometen und Asteroiden (Astronomie)Lernkarten zu den kleinen Körpern des Sonnensystems: Asteroiden und Kometen. Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, die größten Asteroiden Ceres, Pallas und Vesta sowie die Kompositionsklassen vom C-Typ, S-Typ und M-Typ. Die Raumsonden, die Asteroiden besuchten und beprobten: Galileo, NEAR-Shoemaker, Hayabusa, OSIRIS-REx, Dawn und Lucy, dazu der interstellare Besucher 'Oumuamua. Erdnahe Objekte und planetare Verteidigung: die Luftexplosionen von Tunguska und Chelyabinsk, der Spaceguard Survey sowie die Missionen DART und Hera. Der Aufbau eines Kometen mit Kern, Koma und Schweifen, Fred Whipples Modell vom schmutzigen Schneeball und berühmte Kometen wie Halley und 67P Churyumov-Gerasimenko, erkundet von Rosetta und Philae. Und die Reservoire, die Kometen nachliefern: die ferne Oortsche Wolke der langperiodischen Kometen und der Kuipergürtel jenseits des Neptun, der die kurzperiodischen Kometen speist.
- Kosmische Proben und der Ursprung des Sonnensystems (Astronomie)Lernkarten zu den kosmischen Proben, die die Erde erreichen, und dazu, was sie über die Entstehung des Sonnensystems verraten. Meteore, die Sternschnuppen, die entstehen, wenn winzige Teilchen in der Atmosphäre verglühen, und die Meteorschauer, denen die Erde begegnet, wenn sie den Trümmerstrom eines Kometen kreuzt, von den Perseiden bis zu den Leoniden. Meteorite, die Bruchstücke, die bis zum Boden überdauern: die Eisen-, Stein- und Stein-Eisen-Klassen, primitive gegenüber differenzierten Körpern und die Aminosäuren im Murchison-Meteoriten, die das Sonnensystem auf etwa 4,56 Milliarden Jahre datieren. Das Sonnennebel-Modell der Entstehung: eine kollabierende, rotierende Scheibe, die Kondensationssequenz, die die felsigen inneren Planeten von den eisigen Riesen trennte, die Akkretion von Planetesimalen und die Differenzierung. Was uns andere Planetensysteme lehren, entdeckt mit der Doppler- und der Transitmethode und durch Kepler: Supererden, heiße Jupiter und Planetenwanderung. Und die langfristige Entwicklung der Welten, bei der die Größe bestimmt, wie lange ein Planet geologisch aktiv bleibt, vom toten Mond bis zur Erde mit Plattentektonik und zum Olympus Mons auf dem Mars.
- Die Sonne: ein ganz gewöhnlicher Stern (Astronomie)Karten zum Abrufen über die Sonne, den gewöhnlichen Stern im Zentrum unseres Sonnensystems, und die Aktivität, die über ihre Oberfläche zieht. Ihr Aufbau und ihre Zusammensetzung: eine Kugel aus überwiegend Wasserstoff und Helium mit einem Durchmesser von einer Million Kilometern, vom 15 Millionen Grad heißen Kern über die Konvektionszone bis zur sichtbaren Photosphäre, der dünnen Chromosphäre und der zwar dünnen, aber millionen Grad heißen Korona, die den Sonnenwind aussendet. Der Sonnenzyklus: Sonnenflecken mit ihrer Umbra und Penumbra, der etwa 11-jährige Rhythmus der Sonnenfleckenmaxima, die differentielle Rotation, der Zeeman-Effekt, der Magnetfelder kartiert, und der 22-jährige magnetische Zyklus, der vom solaren Dynamo angetrieben wird. Sonnenaktivität oberhalb der Photosphäre: Plages, Protuberanzen, Flares, koronale Massenauswürfe und die aktiven Regionen, in denen starke Magnetfelder sie verbinden. Und das Weltraumwetter, die Art und Weise, wie Teilchen und Strahlung von der Sonne die Magnetosphäre der Erde stören, vom Carrington-Ereignis von 1859 und dem Stromausfall in Quebec 1989 bis zum Maunder-Minimum.
- Die Sonne: ein nukleares Kraftwerk (Astronomie)Wiederholungskarten dazu, wie die Sonne tatsächlich leuchtet. Das Rätsel des 19. Jahrhunderts um die Energiequelle der Sonne: chemische Verbrennung würde nur einige tausend Jahre reichen, und selbst die gravitative Kontraktion von Kelvin und Helmholtz könnte sie nur etwa 100 Millionen Jahre lang antreiben, weit weniger als das geologische Alter der Erde. Die Antwort kam von Einsteins E = mc^2 und der Kernfusion: tief im Kern, oberhalb von etwa 12 Millionen K, verschmilzt die Proton-Proton-Kette rund 600 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Sekunde zu Helium und wandelt etwa 4 Millionen Tonnen Materie in reine Energie um. Das Sonneninnere in der Theorie: hydrostatisches Gleichgewicht, die Strahlungs- und Konvektionszone und die Hunderttausende von Jahren, die ein Photon zum Entkommen braucht, während ein Neutrino in Sekunden entweicht. Und die Beobachtungen, die es bestätigen: das solare Neutrinoproblem, die Neutrinooszillation, die Davis- und Sudbury-Experimente und die Helioseismologie.
- Sternenlicht analysieren (Astronomie)Karten dazu, wie Astronomen das Licht eines Sterns lesen. Helligkeit: der Unterschied zwischen Leuchtkraft (der gesamten pro Sekunde abgestrahlten Energie) und scheinbarer Helligkeit (der bei uns ankommenden Energie), die Abnahme nach dem Abstandsquadratgesetz und die Größenklassenskala des Hipparch, bei der heller einer kleineren Zahl entspricht und fünf Größenklassen einem Faktor von 100. Farbe: die Oberflächentemperatur eines Sterns bestimmt seine Farbe, von über 40.000 K blau-weiß bis etwa 2.000 K rot, quantifiziert durch den UBV-Farbindex. Spektren: die nach Temperatur geordneten Klassen OBAFGKM (plus L, T, Y), ihre Spektrallinien-Signaturen, Braune Zwerge und Annie Jump Cannon. Und was Spektren verraten: die Zusammensetzung (etwa drei Viertel Wasserstoff), die Radialgeschwindigkeit aus der Dopplerverschiebung, die Eigenbewegung am Himmel sowie Rotation und Druck, die sich aus der Breite der Linien ablesen lassen.
- Die Sterne: eine kosmische Volkszählung (Astronomie)Karten zur Bestandsaufnahme der Sterne. Die Sonnenumgebung: Die Zählung der Sterne innerhalb von etwa 21 Lichtjahren zeigt, dass kühle, leuchtschwache rote M-Zwerge die leuchtkräftigen Sterne bei Weitem übertreffen und dass die hellen Sterne an unserem Himmel hell sind, weil sie leistungsstark sind, nicht weil sie nah sind. Massen: wie Doppelsterne und Newtons Form des dritten keplerschen Gesetzes es erlauben, Sterne zu wiegen, von den kleinsten echten Sternen nahe 1/12 einer Sonnenmasse über Braune Zwerge bis zu etwa 250 Sonnenmassen, samt der Masse-Leuchtkraft-Beziehung, die beide verknüpft. Durchmesser: die indirekten Methoden (Sternbedeckungen durch den Mond, Bedeckungsveränderliche und das Stefan-Boltzmann-Gesetz), die Größen von etwa Sonnengröße bis zum riesigen roten Überriesen Beteigeuze offenbaren. Und das Hertzsprung-Russell-Diagramm: die Auftragung der Leuchtkraft gegen die Temperatur, auf der Hauptreihe, Riesen, Überriesen und Weiße Zwerge jeweils ihren Platz einnehmen.
- Kosmische Entfernungen (Astronomie)Karten dazu, wie Astronomen Entfernungen im Weltall messen. Grundlegende Einheiten: die Geschichte des Meters, die Lichtsekunde und die astronomische Einheit (die mittlere Entfernung zwischen Erde und Sonne), die in der Neuzeit durch Radarmessungen genau bestimmt wurde. Die Vermessung der Sterne: Parallaxe und Triangulation, das Parsec, die Beziehung D = 1/p, die erste von Bessel 1838 gemessene Sternparallaxe sowie die Satelliten Hipparcos und Gaia, die die Methode über die gesamte Galaxis ausdehnten. Veränderliche Sterne als Standardkerzen: pulsierende Cepheiden und RR-Lyrae-Sterne, die Lichtkurve und die Periode sowie Henrietta Leavitts Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, die Cepheiden bis zu Entfernungen von mehreren zehn Millionen Lichtjahren nutzbar machte. Und die Methode des Hertzsprung-Russell-Diagramms (spektroskopische Parallaxe), die Leuchtkraftklassen von Überriesen bis zu Zwergen und die kosmische Entfernungsleiter, die all diese Techniken miteinander verknüpft.
- Zwischen den Sternen: Gas und Staub im Weltraum (Astronomie)Karten zum interstellaren Medium, dem Gas und Staub zwischen den Sternen. Die Mischung: etwa 99% Gas und 1% Staub, überwiegend Wasserstoff und Helium, zusammen rund 15% der stellaren Masse der Galaxis. Interstellares Gas: heiße ionisierte H-II-Regionen und ihr rotes H-alpha-Leuchten, kühler neutraler Wasserstoff und die 21-Zentimeter-Linie, ultraheißes Supernova-Gas und kalte riesige Molekülwolken voller Moleküle. Kosmischer Staub: winzige Körner mit felsigem Kern und eisigem Mantel, die Extinktion, Rötung sowie Reflexions- und Dunkelnebel verursachen. Kosmische Strahlung: schnelle Atomkerne und Elektronen, meist Protonen, die nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ankommen. Der Lebenszyklus der kosmischen Materie, wenn Sterne angereichertes Gas und angereicherten Staub in den Weltraum zurückgeben. Und die Nachbarschaft der Sonne selbst, die heiße Lokale Blase und die Wolke Local Fluff um uns herum.
- Die Geburt der Sterne und die Entdeckung von Planeten außerhalb des Sonnensystems (Astronomie)Lernkarten dazu, wie Sterne entstehen und wie wir Planeten um andere Sterne finden. Die Sternentstehung in riesigen Molekülwolken: ihre kalten, filamentartigen Innenräume, die dichten Klumpen und Kerne, die kollabieren, und das eindrucksvolle Beispiel der Orion-Molekülwolke und ihres Nebels. Die Phasen eines entstehenden Sterns: Protosterne, wirbelnde protostellare Scheiben, T-Tauri-Sterne, Sternwinde und die Jets, die Herbig-Haro-Objekte zum Leuchten bringen. Die Sternentwicklung im H-R-Diagramm ablesen: Entwicklungswege, die Schwelle von 12 Millionen K zum Erreichen der Hauptreihe und die Massegrenzen echter Sterne. Belege dafür, dass Planeten in zirkumstellaren Scheiben entstehen und durch Akkretion von Staubkörnern über Planetesimale bis zu Riesenplaneten wachsen. Und die Exoplaneten-Revolution: 51 Pegasi b, die Methoden der Radialgeschwindigkeit und des Transits, die direkte Bildgebung, Keplers Ernte, Super-Erden und Mini-Neptune sowie die planetare Migration.
- Sterne von der Jugend bis ins hohe Alter (Astronomie)Lernkarten dazu, wie Sterne altern und sterben. Das Leben auf der Hauptreihe: die Nullalter-Hauptreihe, der geringe Anteil der Masse, der durch Fusion in Energie umgewandelt wird, und wie stark die Lebensdauer von der Masse abhaengt, von einem O-Stern mit einer Million Jahren bis zu einem M-Zwerg mit Hunderten von Milliarden Jahren. Der Weg weg von der Hauptreihe: Kernkontraktion, Wasserstofffusion in einer Schale und das Aufblaehen zu einem kuehlen, leuchtkraeftigen Roten Riesen wie Beteigeuze. Sternalter an Sternhaufen ablesen: die Typen Kugelsternhaufen, offene Haufen und Assoziationen sowie der Hauptreihen-Abknickpunkt, der einen Haufen datiert und sogar das Alter des Universums begrenzt. Und die spaeteren Stadien: der Triple-Alpha-Prozess und das Helium-Flash, der geschichtete Kohlenstoff-Sauerstoff-Kern, der Auswurf eines planetarischen Nebels und, bei massereichen Sternen, die Fusion in einer Zwiebelschalenstruktur, die bei Eisen endet.
- Der Tod der Sterne (Astronomie)Lernkarten dazu, wie Sterne ihr Leben beenden. Der Tod massearmer Sterne: die Chandrasekhar-Grenze, elektronenentartete Weisse Zwerge, ihre Kohlenstoff-Sauerstoff-Neon-Zusammensetzung und extreme Dichte sowie ihr Verblassen zu Schwarzen Zwergen. Das explosive Ende massereicher Sterne: das zwiebelschalenartige Innere, das bis zu Eisen fusioniert, der Kernkollaps zu Neutronen und Neutrinos und die Supernova vom Typ II, die den Raum mit den schwersten Elementen anreichert. Beobachtete Supernovae von SN 1006 bis SN 1987A. Neutronensterne und Pulsare: ihre Groesse, Dichte und Oberflaechenschwerkraft, Jocelyn Bells Entdeckung von 1967, das Leuchtturmmodell und Magnetare. Die Entwicklung in Doppelsternsystemen: Novae, Supernovae vom Typ Ia und Millisekundenpulsare. Und die Gammastrahlenausbrueche, kurze aus verschmelzenden Neutronensternen und lange aus kollabierenden massereichen Sternen.
- Schwarze Loecher und gekruemmte Raumzeit (Astronomie)Lernkarten zu Einsteins allgemeiner Relativitaetstheorie und ihrer extremsten Vorhersage. Die Theorie selbst: das Aequivalenzprinzip, die durch Materie gekruemmte Raumzeit und die Schwerkraft als eben diese Kruemmung. Die klassischen Tests: die Periheldrehung des Merkur, die Ablenkung des Sternenlichts bei der Sonnenfinsternis von 1919, die gravitative Rotverschiebung und die Zeitdilatation sowie die relativistischen Korrekturen, die das GPS genau halten. Schwarze Loecher: der Ereignishorizont, der Schwarzschild-Radius, die Singularitaet, die Spaghettisierung und die noetige Kernmasse zur Entstehung. Die Belege: Roentgendoppelsterne, Akkretionsscheiben, Cygnus X-1 und die supermassereichen Schwarzen Loecher in den Zentren der Galaxien. Und die Gravitationswellen-Astronomie: der Doppelpulsar PSR 1913+16, LIGO sowie die Verschmelzungen von Schwarzen Loechern 2015 und von Neutronensternen 2017.
- Die Milchstraße (Astronomie)Wiederholungskarten über unsere Heimatgalaxie. Ihr Aufbau: die Kartierung durch Herschel und Shapley, die dünne und die dicke Scheibe, die zentrale Verdickung (Bulge) sowie der Halo aus Sternen und dunkler Materie, mit dem Standort der Sonne etwa 26.000 Lichtjahre vom Zentrum entfernt. Ihre Spiralstruktur, nachgezeichnet durch die 21-cm-Wasserstofflinie, die Scutum-Centaurus- und Perseus-Arme und den Orion-Cygnus-Sporn der Sonne. Ihre Masse aus den Bahngeschwindigkeiten und dem dritten Keplerschen Gesetz, das galaktische Jahr von 225 Millionen Jahren und die Hinweise auf einen ausgedehnten dunklen Halo. Ihr Zentrum: das Schwarze Loch Sagittarius A* mit 4,6 Millionen Sonnenmassen, die Sternbahnen, die seine Masse bestimmen, und die mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Arbeit von Andrea Ghez. Ihre Sternpopulationen: Baades Population I und II sowie deren Alter und Metallizitäten. Und ihre Entstehung und ihr Wachstum durch den protogalaktischen Kollaps und die fortlaufende Akkretion von Zwerggalaxien, endend mit der bevorstehenden Verschmelzung mit Andromeda.
- Galaxien (Astronomie)Lernkarten zu Galaxien jenseits der Milchstraße. Ihre Entdeckung: Kants Welteninseln, die große Debatte über die Spiralnebel und Edwin Hubbles Nachweis von 1924 anhand von Cepheiden in Andromeda, dass Galaxien weit jenseits unserer eigenen liegen. Ihre Typen im Stimmgabeldiagramm von Hubble: Spiralen und Balkenspiralen von Sa bis Sc, Ellipsen von E0 bis E7 von Zwergen bis zu Riesen, linsenförmige S0 und irreguläre wie die Magellanschen Wolken, mit ihren Größen, Massen und Leuchtkräften. Ihre Eigenschaften, bestimmt aus Rotations- und Bahngeschwindigkeiten, und die Masse-Leuchtkraft-Verhältnisse, die dunkle Materie verraten. Die extragalaktische Entfernungsleiter: Cepheiden, Supernovae vom Typ Ia und die Tully-Fisher-Beziehung. Und das expandierende Universum: Sliphers Rotverschiebungen, Lemaîtres Theorie von 1927, das Hubble-Humason-Geschwindigkeits-Entfernungs-Gesetz, die Hubble-Konstante und das Rosinenbrot-Bild einer Expansion ohne Zentrum.
- Aktive Galaxien, Quasare und supermassereiche Schwarze Löcher (Astronomie)Lernkarten zu aktiven Galaxienkernen und den supermassereichen Schwarzen Löchern, die sie antreiben. Quasare: die Bedeutung von quasi-stellare Radioquelle, ihre Entdeckung in den 1950er-Jahren mit überschüssiger Radartechnik, Maarten Schmidts Deutung der enormen Rotverschiebung von 3C 273 im Jahr 1963, die Rotverschiebungen, die 96% der Lichtgeschwindigkeit erreichen, die Wirtsgalaxien des Hubble-Weltraumteleskops und die schnelle Veränderlichkeit, die die emittierende Region auf wenige Lichtmonate eingrenzt. Der Motor: ein zentrales Schwarzes Loch, gespeist von einer durch Reibung erhitzten Akkretionsscheibe, die Masse-Energie-Effizienz von rund 10%, die die Kernfusion in den Schatten stellt, Massen von unter einer Million bis zu mehreren zehn Milliarden Sonnen, M87 und der Schatten des Event Horizon Telescope von 2019 sowie Jets, die nahezu mit Lichtgeschwindigkeit ausgestoßen werden. Und die kosmische Entwicklung: das frühe Maximum von Quasaren und Sternentstehung, das Massenverhältnis von 1/200 zwischen Schwarzem Loch und Galaxie, Gezeitenzerreißungsereignisse, Keim-Schwarze-Löcher, Verschmelzungen wie NGC 6240 und die Rückwirkung Schwarzer Löcher auf die Sternentstehung.
- Die Entwicklung und Verteilung der Galaxien (Astronomie)Wiederholungskarten dazu, wie Galaxien entstanden, wuchsen und sich im Kosmos anordneten. Ein Blick zurück in der Zeit: das 13,8 Milliarden Jahre alte Universum, die ersten Sterne innerhalb einer Milliarde Jahre, die mehr als 2 Billionen Galaxien und die winzigen, blauen, massearmen frühen Galaxien bei hoher Rotverschiebung. Galaxienverschmelzungen: in der Vergangenheit weitaus häufigere Kollisionen, Sternentstehungsausbrüche, die ihr Gas in wenigen Millionen Jahren verbrauchen, die Kaulquappen-Galaxie und ihr Gezeitenschweif, die beiden Zwillings-Schwarzen-Löcher von NGC 6240 und der galaktische Kannibalismus. Die großräumige Struktur: das kosmologische Prinzip, die Lokale Gruppe, der Virgo- und der Coma-Haufen, Superhaufen, Voids und das schwammartige kosmische Netz. Die Dunkle Materie: Rotationskurven von Galaxien, Masse-Leuchtkraft-Verhältnisse von Haufen, Gravitationslinsen, MACHOs sowie kalte gegenüber heißer Dunkler Materie. Und der Aufbau der Struktur: Entstehung von oben nach unten gegenüber von unten nach oben, rote und tote elliptische Galaxien und ein Universum aus etwa 5% Atomen, 27% Dunkler Materie und 68% Dunkler Energie.
- Der Urknall (Astronomie)Wiederholungskarten zum Ursprung und zur Entwicklung des gesamten Universums. Das Alter des Kosmos: die Hubble-Zeit, das 13,8 Milliarden Jahre alte Universum, die Abbremsung, die der von der dunklen Energie getriebenen Beschleunigung wich, und das 1998er Ergebnis der Typ-Ia-Supernovae, das mit dem Nobelpreis 2011 ausgezeichnet wurde. Ein Modell des Universums: der homogene und isotrope großräumige Kosmos, der Skalenfaktor, die kosmologische Rotverschiebung, die kritische Dichte sowie offene, geschlossene und flache Geometrien. Der Anfang: der Urknall, Lemaitres Uratom, Gamows heißes frühes Universum, die Temperatur-Zeit-Leiter und die Nukleosynthese von Wasserstoff, Helium und Lithium in den ersten vier Minuten. Die kosmische Mikrowellen-Hintergrundstrahlung: Penzias und Wilson, der 2,73-Kelvin-Schwarzkörper, die Rekombination nach 380.000 Jahren und die Missionen COBE, WMAP und Planck. Woraus das Universum besteht: etwa 4 % gewöhnliche Materie, 27 % dunkle Materie und 68 % dunkle Energie. Und die Ideen an der Grenze des Wissens: die Inflation und die Flachheits- und Horizontprobleme, die vier fundamentalen Kräfte, die großen vereinheitlichten Theorien, das anthropische Prinzip, die kosmische Feinabstimmung und das Multiversum.
- Leben im Universum (Astronomie)Wiederholungskarten zur Suche nach Leben jenseits der Erde. Der kosmische Kontext: die chemische Evolution der Elemente, organische Moleküle und Kohlenwasserstoffe, die Biochemie und die Erde als dritter Planet mit flüssigem Wasser. Die Astrobiologie: die Elemente und das Lösungsmittel, die das Leben benötigt, Extremophile und die bekannten Grenzen von Temperatur, Säuregehalt und Alkalinität, die ältesten Fossilien und Stromatolithen, der Anstieg des Sauerstoffs, Proteine und DNA, die RNA-Welt und die Miller-Urey-Experimente. Die Erforschung des Sonnensystems und darüber hinaus: die habitable Zone, die Missionen Viking, Curiosity und Perseverance zum Mars, die unterirdischen Ozeane von Europa und Enceladus, die Kohlenwasserstoffseen und Tholine von Titan, der erste Exoplanet und atmosphärische Biosignaturen. Und die Suche nach außerirdischer Intelligenz: die Drake-Gleichung, warum Radiowellen bevorzugt werden, das Projekt Ozma, das Allen Telescope Array, Arecibo, FAST und Breakthrough Listen.