Naturkunde für Schlaufüchse (eBook)

Peter Stumpe, Mirjam Schön, Markus Mattern (Autoren)

eBook Download: EPUB

2025 | 1. Auflage
138 Seiten
Books on Demand (Verlag)
978-3-8192-3482-8 (ISBN)

Infos

Clevere, schlaue, vielleicht sogar hochbegabte Kinder und Jugendliche ab dem 12. Lebensjahr werden an diesem Buch ihre Freude haben. Wir haben den Menschen in den Mittelpunkt gestellt in seiner Beziehung zum Weltall, zur Erde, zur Umwelt und zur Tierwelt. Die Gliederung des Buches ist von A nach Z. Es beginnt mit der Astronomie und endet mit der Zoologie. Es beginnt mit dem Großen, dem Weltall, und endet mit Bärtierchen, die mikroskopisch klein sind. Dazwischen befinden sich Kapitel über die Erde, die Natur und den Menschen.

Dr. med. Ralf Schön hat Medizin studiert. Er war als Arzt im Labor, im Krankenhaus und in der Praxis tätig.

Textauszug

Astronomie

Warum ist der Nachthimmel dunkel?

Dies ist keine dumme Frage.

Schon 1823 beschäftigte sich der Arzt und Astronom Heinrich Wilhelm Olbers mit diesem Gedanken.

Es geht um die Frage: „Ist das Weltall endlich oder unendlich groß?“

Wenn das Universum unendlich groß ist, wenn es seit Ewigkeiten existiert, und wenn die Verteilung der Sterne gleichmäßig ist, dann müsste der Nachthimmel hell sein.

Warum? Zum einfacheren Verständnis nehmen wir eine Analogie (= ähnlicher Sachverhalt).

Wir stellen uns einen Wald vor, in den wir hineinblicken. Dort gilt, dass zwischen zwei beliebigen Bäumen garantiert ein weiterer Baum steht, wenn der Wald nur groß genug ist.

Jetzt ersetzen wir die Bäume durch Sterne.

Die Intensität des Lichts der Sterne nimmt im Quadrat des Abstandes ab (Entfernungsgesetz). Dies wird jedoch mehr als ausgeglichen durch die Zunahme der Anzahl der Sterne im dreidimensionalen Raum in der dritten Potenz.

Das bedeutet, dass in einem unendlichen Universum zwischen zwei Sternen garantiert ein weiterer Stern stände, der auch genügend Leuchtkraft hätte, um von uns beobachtet werden zu können.

Die Wirklichkeit sieht jedoch anders aus: Selbst wenn man durch sehr starke Teleskope blickt, sieht man nicht nur Sterne und Galaxien (= große Ansammlungen von Sternen), sondern auch dunklen Raum dazwischen.

Dies führt zu drei Überlegungen:

1. Das Weltall ist nicht unendlich groß.

   Man sieht nur eine endliche Anzahl von Sternen und Galaxien.

2. Das Weltall ist nicht unendlich alt.

   Es erreicht uns nur das Licht von Galaxien, das eine begrenzte Zeit lang unterwegs war.

3. Es könnte dunkle Materie geben.

   Diese „verdeckt“ dahinterliegende Galaxien.

   Das Licht der Sterne wird absorbiert (= verschluckt).

Wie soll man sich ein endlich großes und nicht ewiges Universum vorstellen? Durch Beobachtungen mit dem Weltraum-Teleskop Planck wissen wir, dass das Universum tatsächlich ein bestimmtes Alter hat: ca. 13,8 Milliarden Jahre.

Dies kann man durch Extrapolation (= Hochrechnen) der Fluchtgeschwindigkeit des Alls berechnen. Dazu kommen wir aber später.

Aufbau des Weltalls

Um alles weitere zu verstehen, müssen wir etwas über den Aufbau des Universums erfahren.

Das heutige kosmologische Modell geht von einem gleichförmigen Universum aus. Das heißt, auch wenn man in ferne Weiten reist, ändert sich nichts am allgemeinen Aufbau.

Man findet überall Galaxien, die gleichförmig im All verteilt sind. Man schätzt die Anzahl der Galaxien auf ca. 900 Milliarden (Hubble-Weltraum-Teleskop, 2025). Es könnten aber auch gut wesentlich mehr sein. Ich verwende in der Wissenschaft gerne den Begriff ca. (= circa, ungefähr), weil man vieles noch nicht exakt weiß. Das ist typisch für die Wissenschaft, die sich ständig weiterentwickelt und selbst korrigiert.

Jede dieser Galaxien ist eine „Milchstraße“, so wie unsere eigene.

Unsere Galaxis enthält ca. 100 Milliarden Sterne, es gibt aber auch viel größere Galaxien.

Unsere Sonne ist einer dieser Sterne, wir befinden uns am Rand dieser mittelgroßen Spiralgalaxie.

Es gibt auch Galaxien in anderen Formen, siehe hierzu Lehrbücher der Astronomie.

Ein Stern wie unsere Sonne besitzt mehrere Planeten, das sind Himmelskörper, die nicht selbst leuchten und die auf Bahnen um diese Sonne kreisen.

Diese Bahnen haben eine elliptische Form, die Sonne befindet sich in einem der beiden Brennpunkte der Ellipse.

Unsere Planeten heißen von sonnennächsten zum sonnenfernsten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun.

Merkvers: „Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere Natur.“

Planeten wiederum können von Monden umrundet werden. Die Erde besitzt genau einen Mond.

Der Jupiter als größter Planet unseres Sonnensystems hat bisher 95 entdeckte Monde (Stand 2023).

Man hat inzwischen viele weitere Planeten (z.B.

Kepler-442 b) außerhalb unseres Sonnensystems gefunden, deshalb geht man davon aus, dass das Weltall überall ähnlich aufgebaut ist. Es ist durchaus möglich, in einer anderen Galaxie Planeten zu finden, die erdähnlich sind und uns als alternative Heimat dienen könnten, wenn da nicht das Problem der großen Entfernungen wäre!

Mit unseren bisherigen Raketenantrieben erreichen wir den Mond in ca. drei Tagen, den Mars in ca. 6-9 Monaten, was von seiner Stellung zur Erde abhängt, die sich je nach Position in der Umlaufbahn ändern kann.

Die Entfernung Sonne-Erde wird als astronomische Einheit (= AE) bezeichnet und beträgt ungefähr 150 Millionen Kilometer.

Für eine AE braucht das Licht nur ca. 8,3 Minuten.

Noch größere Entfernungen werden in Lichtjahren gemessen. Das Lichtjahr ist keine Zeitangabe, wie man vielleicht denken könnte, sondern die vom Licht in einem Jahr zurückgelegte Strecke. Da sich Licht unheimlich schnell ausbreitet, mit ca. 300.000

Kilometern pro Sekunde (!), beträgt ein Lichtjahr unglaubliche 9,46 Billionen Kilometer.

Die Lichtgeschwindigkeit wird mit c (lat.: celeritas = Schnelligkeit) abgekürzt.

Die Voyager-Sonden I + II (Start im Jahr 1977) sind bisher ca. 150 AE weit geflogen und haben damit das Ende unseres Sonnensystems noch nicht erreicht.

Das sind 48 Jahre Flugzeit bisher (Stand 2025).

Sie sind mit ca. 61.200 Kilometern pro Stunde die schnellsten von Menschenhand geschaffenen Objekte.

Sie würden mit ihrer Geschwindigkeit von umgerechnet 17 Kilometern pro Sekunde ca. 17.600

Jahre benötigen, um ein Lichtjahr zurückzulegen.

Diese lange Zeitspanne lässt sich nur mit Generationen-Raumschiffen bewältigen.

Der sesshafte Homo sapiens (= weise Mensch) existiert vergleichsweise erst seit 10.000 Jahren.

Zu allem Überfluss ist die nächste Sonne, d.h. der Stern Alpha Centauri, ca. 4,3 Lichtjahre entfernt.

Ihn würden wir erst in 75.000 Jahren erreichen.

Ionenantriebe in Raumschiffen könnten diese Zeiten verringern. Sie wären aber immer noch wesentlich länger als ein Menschenleben.

Die nächste Galaxie ist die Andromeda-Galaxie.

Sie ist 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt und spiralförmig aufgebaut.

Die am weitesten entfernten Galaxien sind etwa 13,5 Milliarden Lichtjahre von uns entfernt.

Selbst mit einer tausendfachen Überlichtgeschwindigkeit würde die Reise dorthin 13,5 Millionen Jahre dauern.

Das Weltall ist also nicht nur groß, es ist unvorstellbar groß...

Gibt es außerirdisches intelligentes Leben?

Im amerikanischen Film „Contact“ aus dem Jahr 1997 fragt ein Mädchen ihren Vater, ob es da draußen im Weltall außer uns Menschen intelligentes Leben gäbe.

Er antwortet: „Keine Ahnung. Aber ich würde sagen, wenn wir die einzigen sind, ist das eine ziemliche Platzverschwendung.“ (Zitat Ende)

Nach den Gesetzen der Statistik ist es jedoch sehr wahrscheinlich, dass es bei so vielen Galaxien, bei so vielen Sonnen, bei so vielen erdähnlichen Planeten anderswo intelligentes Leben geben müsste.

Leider haben alle das gleiche Problem, nämlich die riesigen Entfernungen, die das Besuchen anderer intelligenter Lebensformen so schwierig machen.

Raumfahrt zu fernen Galaxien könnte also immer illusorisch bleiben, es sei denn, es gäbe in der Zukunft die Möglichkeit der Überlichtgeschwindigkeit oder der Reise durch Wurmlöcher. Wurmlöcher sind quasi Abkürzungen durch die vierte Dimension.

Es wird vermutet, dass es neben den drei bekannten Dimensionen (Länge, Breite, Höhe) eine vierte Dimension geben könnte, die mit der Zeit zu tun hat.

Im Kapitel Physik wird später die physikalische Größe Zeit ausführlich erörtert.

Die SETI-Forschung (= Suche nach extraterrestrischer Intelligenz), die auch den Hintergrund zu dem Film „Contact“ bildet, stellt eine Möglichkeit dar, Kontakt aufzunehmen, indem man Nachrichten versendet.

Elektromagnetische Wellen, zum Beispiel Funkwellen, reisen mit Lichtgeschwindigkeit.

Mit Radioteleskopen könnte man Signale von außerirdischen Zivilisationen empfangen.

Leider war diese Suche trotz intensiven Bemühungen bisher erfolglos. Außerirdische Zivilisationen können nur dann Kontakt zu uns aufnehmen, wenn sie mindestens die gleiche technologische Stufe haben.

Das Zeitfenster ist allerdings eng. Vor 200 Jahren hätten wir Radiowellen noch nicht empfangen können, in weiteren 200 Jahren wird es vermutlich Technologien geben, die fortschrittlicher sind.

Kosmologische Theorien

Man hat ferner beobachtet, dass sich alle Galaxien auseinander bewegen. Weiter entfernte Galaxien bewegen sich dabei schneller von uns weg als Galaxien, die uns näher gelegen sind.

Wir sind aber nicht der Mittelpunkt des Universums, sondern dieses Phänomen ließe sich von überall im Weltall beobachten.

Man kann sich das gut so vorstellen, dass man die Galaxien...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 30.4.2025
• Sprache: deutsch
• Themenwelt: Kinder- / Jugendbuch ► Jugendbücher ab 12 Jahre
• Schlagworte: Erde • Kosmos • Mensa in Deutschland (MinD) • Mensch • Natur
• ISBN-10: 3-8192-3482-9 / 3819234829
• ISBN-13: 978-3-8192-3482-8 / 9783819234828