Hier endlich die Antworten bzw. Lösungshinweise. Ich war ja in Rokycany und dann gleich selber nochmal verreist. Aber jetzt sind sie da. Ich fange von hinten an, weil wir den Anfang ja noch im Unterricht besprochen hatte.
Sternspektren
1 .
Oben heißer, unten kühler.
Je heißer, desto kurzwelliger, siehe Verschiebungsgesetz von Wien.
Der kühlere Stern hat mehr Absorptionslinien, hat also mehr verschiedene Elemente, vor allem Metalle. Die würden bei einem heißen Stern alle zerfallen in einfache Atome (H, He).
Die höherzahligen Elemente entstehen spät in der Sternentwicklung, wenn H und He ausgebrannt sind, rote Riesen.
2.
Dopplereffekt. Bestimmte bekannte Absorptionslinien sind dann verschoben. Rotverschiebung -> Stern entfernt sich. Blau -> Stern nähert sich.
Polarstern
1.
Stativ mit Kamera, Langzeitbelichtung, z.B. 1 Stunde. Alle Sterne machen einen Bogen. Polaris bewegt sich kaum, weil er nah am Pol also nah an der Himmelsachse ist.
2.
M = m - 5 log (L/10pc)
= 2,0 - 5 log(13,2) = - 3,6
P/Ps = 10^(-(-3,6-4,8)/5) = 10^1,68 = 47,9
Polaris strahlt also fast 50-mal so viel Energie pro Zeit ab wie unsere Sonne
3.
Zunächst Flächenverhältnis berechnen. Stefan-Boltzmann P = sigma*A*T^4 umstellen nach
A = P/(sigma*T^4). Dann Polaris ins Verhältnis zur Sonne setzen
A/As = P/Ps * sigma/sigma * Ts^4/T^4
= 47,9 * 1 * (5800/7000)^4 = 22.6
Und dann Verhältnis der Radien A = pi R² bzw. R = (A/pi)^0,5
R/Rs = (A/As)^0,5 * (pi/pi)^0,5
= 4,75 * 1 = 4,75
Polaris ist also fast 5-mal so groß wie unsere Sonne.
Aldebaran
1.
L = 1 pc * 1"/alpha = 1 pc / 0,048 = 21 pc.
Aldebaran liegt also etwa auf halber Strecke zwischen uns und den Hyaden.
2.
M = m - 5 log (L/10pc)
= 0,86 - 5 log(2,1) = -0,75
also viel heller als unsere Sonne mit Ms = 4,8
3.
Wien-Verschiebungsgesetz lambda_max = 2,9 mm K/ T bzw.
T = 1 K * 2,9 mm/ lambda = 3970 K,
also mit knapp 4000 K kühler und röter als unsere Sonne mit Ts = 5800 K
4.
Aldebaran ist rechts oben bei den roten Riesen. Das ist das Endstadium der Sternentwicklung. Er hat die Hauptreihe verlassen. Wasserstoff und Helium sind verbrannt. Je nach Größe erlischt er jetzt oder wird in einer Supernova explodieren.
Sonne
1. Hatten wir. Siehe Aufschrieb, oder auch die hier weiter unten verlinkten Videos.
Inneres Viertel: Kern, da wird fusioniert, H zu He.
Dann grob von 0,25*R bis 0,75*R Strahlungszone. Energie wird dort gestrahlt.
Äußeres Viertel Konvektionszone. Strahlung so abgekühlt, dass sie vom Gas absorbiert wird. Heißes Gas steigt nach außen auf, kühlt ab, sinkt wieder zur Mitte hin.
2. Konvektionszellen. Siehe auch Videos weiter unten.
d = 2 pi R * 5"/360°
= 2 pi 1,5*10^11 m * 3,86*10^-6
= 3,6*10^6 m = 3600 km
also so groß wie Europa.
3. Stefan-Boltzmann P/A = sigma*T^4 umstellen T = (P/A / sigma)^0,25
Tkühl/Theiß = (Pkühl/Pheiß * A/A * sigma/sigma)^0,25
= (0,8 * 1 * 1)^0,25 = 0,946
also gut 5% kühler als das aufsteigende Gas
4.
Habe ich schon groß unter 2 beschrieben. Dopplereffekt. Absorptionslinien von H oder He sind dort verschoben. Typische Geschwindigkeit ist v = 1 km/s.
