Eine kurze Geschichte der Astronomie im Weltraum

Nun ist das James Webb Teleskop ja schon auf dem halben Weg in den L2-Lagrangepunkt und ich greife das mal auf, um die Geschichte der Astronomie mit Satelliten Revue passieren zu lassen. Die erdgebundene Astronomie hat zwei große Einschränkungen. Die kleinere Begrenzung ist die begrenzte Auflösung, verursachte dadurch das die Atmosphäre über uns niemals vollständig ruhig ist. Es gibt immer wieder kleine Zonen mit unterschiedlichen Temperaturen und damit Dichten, die das Licht unterschiedlich passieren lassen. Lichtstrahlen nehmen durch unterschiedlich dichte Medien verschiedene Wege und im Teleskop „tanzt“ ein Stern dann leicht um die wahre Position. Wenn dies sehr stark ist kann man es auch mit bloßen Auge als Blinken der Sterne erkennen. Bei den meisten Orten liegt die als „Seeing“ definierte maximale nutzbare Auflösung bei 1 Bogensekunde, Orte mit weniger als 0,5 Bogensekunden sind selten und die besten erreichen rund 0,3 Bogensekunden. Mittlerweile kann man das Problem technisch angehen, indem man die Spiegel mechanisch so verformt, dass die Störung kompensiert wird. Dazu nimmt ein Teleskop einen natürlichen oder künstlichen Stern (Laserstrahl) auf und misst dessen scheinbare Bewegung. Das ist das Grundprinzip der adaptiven Optik. Continue reading „Eine kurze Geschichte der Astronomie im Weltraum“

Die Heisenbergsche Unschärferelation

Heute mal ein kleiner Ausflug in die Atomphysik. Eines der Prinzipien dort ist die Heisenbergsche Unschärferelation, benannt nach dem gleichnamigen Physiker. Sie besagt mit einfachen Worten, dass man bei Elementen die der Quantenmechanik unterliegen nicht gelichzeitig zwei Größen wie Ort und Impuls (Geschwindigkeit) messen kann. Begründbar ist das durch die Quantentheorie, bei der jedes Teilchen auch als eine Welle gesehen werden kann.

Ich will das nicht ganz physikalisch korrekt an einem Beispiel verdeutlichen. Sehen wir uns mal ein makroskopisches Beispiel an. Wir wollen Ort und Geschwindigkeit eines Autos bestimmen. Das kann man dahingehend machen, dass der Ort mit einem Fotos bestimmt wird, zu einem bestimmten Zeitpunkt und die Geschwindigkeit mit einer Radarmessung. In beiden Fällen wirkt auf das Auto Energie ein: Photonen von der Sonne oder einem Blitz beim Foto und Radarstrahlen aus einem Radargerät. Jede elektromagnetische Welle steht aber für Energie. Wenn ein Radargerät einen Strahl auf ein Auto wirft, dann übertragen die Radarstrahlen Energie. Und das Licht genügend Energie hat, um durchaus viel zu bewegen zeigt schon die Sonne – alle chemischen Reaktionen auf der Erde basieren auf ihrer Strahlung. Photonen des sichtbaren Lichts haben genug Energie um bei manchen Elementen schon die Elektronen aus der Atomhülle herauszuschlagen – so funktioniert im Prinzip die Solarzelle. Daraus kann man schon ableiten, dass es schwierig sein kann damit die Position eines Elektrons festzustellen – denn das Photon überträgt so viel Energie, dass das Elektron danach seine Richtung verändert. Continue reading „Die Heisenbergsche Unschärferelation“