Weltruum

Vun Wikipedia
(wiederwiest vun Weltall)
Wesseln na: Navigatschoon, Söök
En Blick deep in’t Universum

De Weltruum betekend allgemeen de Welt in’n Ganzen. Man seggt gliekbedüdend ok Weltall – wo dat all för dat Ganze mit binnen stickt – oder de Kosmos (gr.:κόσμος, kósmos – De Minschheit, de (Welt)orden, aver ok Anstand un Schmuck) oder dat Universum (lat.: universus, ut unus un versusin eens tohopenkehrt). In’n Speziellen is de Weltruum dat, wat üm den Planeten Eer buten rüm is, un wieter twüschen de annern Planeten un Steerns.

In’n allgemeen is dat dor bannig koolt, düster un gifft ok keen Luft to’n aten. Dat is nich ganz klor, wo de Weltruum üm de Eer anfangt, as de Övergang jo langsam vör sik geiht. De Wetenschopplers hebbt dorvör ünnerscheedlich Definitschonen. Internatschonal gellt vör allen de Definitschoon vun de Fédération Aéronautique Internationale, de sik üm Luft- un Ruumfohrt weltwiet scheert. De hett fastleggt, dat de Weltruum bi 100 km Hööch anfangt. Aver de NASA un de United States Air Force t. B. hebbt för sik de Grenz al bi ungefäähr 80 km (50 Mielen) leggt.

Allgemeen Theorie[ännern | Bornkood ännern]

Wat vundaag de allgemeen acht’ Theorie to’n Beschrieven vun’n Weltruum is, dat is de Allgemeen Relativitätstheorie vun Albert Einstein. Ok de Quantenphysik hett bedüdende Bidrääg brocht sünners för’t Verkloren vun Vörgäng in’t fröhe Universum, as de Dicht un de Temperatur bannig hooch weern un noch düchtig veel Vörgäng mit Elementardeelken to kriegen harrn (Astrodeelkenphysik). En wieter reckend Verstahn vun’n Weltruum warrt dat aver villicht woll erst geven, wenn de Physik en Theorie utklamüstern, de Einstein sien Relativitätstheorie un de Quantenphysik tohopen bringen deit.

Disse Theorie warrt as Afkörten T.O.E. (eng.: „theory of everything“) oder ok as de „Weltformel“ betekent. In disse Theorie vun de Quantengravitatschoon schüllt de veer Grundkräft vun de Physik (Elektromagnetsch Wesselwirken, Gravitatschoon, Starke un Swacke Wesselwirken) eenheitlich verklort warrn. Enige hüütige Physikers vermodt, dat dat villicht sogor noch en föffte Kraft geven künn. Dat künn verkloren, worüm dat bit vundaag nich hinhaut, de allgemeen Relativitätstheorie mit de Quantenphysik tohopen to föhren. Al Albert Einstein hett sik vele Johren doran versocht, so en all’ns ümfatende Theorie uttoklamüstern, man he harr dormit keen Spood. Man, in sien Theorie weern de starke un swacke Wesselwirken gor nich mit binnen – künn also ok gor nich hinhaun mit de Weltformel, wieldat se jo nich vullstännig weer. Eerst in de 1960er Johren weer de Mathematik so wiet, dat se dat nödige Warktüüch för en vereend Theorie pratt stellen künn. Un dormit güng dat ok los, na dat groot tosamenhangende Bild vun de Welt to kieken.

Mit dat Studium vun’t Universum befaat sik de Kosmologie, wat en Deelrebeet vun de Physik is, man ok vun de hüütige Philosophie vun de Naturwetenschoppen. Se versocht, de Egenschoppen vun’n Weltruum ruttofinnen un op de Fraag na de Fienafstimmen vun Naturkonstanten to antwoorden.

Öller un Tohopensetten[ännern | Bornkood ännern]

Dat Weltbild na Kopernikus vun Thomas Digges ut dat Johr 1576

De klassische un vundaag ok wiethen acht’ Oorknalltheorie geiht dorvun ut, dat de Weltruum in een sünnern Moment, den Oorknall (eng.: „Big Bang“), ut en Singularität tostannen kamen is un breedt sik sietdem ut. Wat de Theorie nich verkloort, is, wat vör den Oorknall wesen is un wat em utlööst hett. Man, na de Oorknalltheorie sünd Tiet, Ruum un Mateer eerst dör den Oorknall entstahn, wodör de Fraag na dat „dorvör“ an sik keen Grundlaag mehr hett – en Ruum, wo wat binnen passeeren künnt harr, geev dat na de Definitschoon jo noch gor nich. Dorto kummt, dat ok de Tiet vör den Oorknall rein physikaalsch nich defineert oder fastleggt warrn kann. De naturwetenschopplichen Gesetten, de för de eersten ruchweg 10-43 Sekunnen (Planck-Tiet) gellt hebbt, sünd gor nich bekannt, so dat de egentliche Vörgang vun’n Oorknall dör de Theorie an sik gor nich beschreven warrt. Eerst na de Planck-Tiet is dat möglich, de physikaalschen Vörgäng to beschrieven un to verstahn. So lett sik den fröhen Universum to’n Bispeel en Temperatur vun 1,4 · 1032 K toorden (Planck-Temperatur).

Dat Öller vun’t Universum is dör nipp un naue Meten vun den Satelliten WMAP mit 13,7 Milliarden Johren teemlich nau afschätzt. Dit Öller kann ok dör Torüchreken vun’t hüütige Utdehnen vun’n Weltruum op den Tietpunkt, as dat Weltall noch an een Steed tosammendrückt weer, bestimmt warrn. Man, dat hangt all’ns ok dorvun af, woans de Weltruum tohopensett is, wieldat Materie un Energie dör de Gravitatschoon dat Utbreden verlangsomen doot. De opstunns blots indirekt nawieste düstere Energie kann aver de Expanschoon ok gauer maken. Ünnerscheedliche Annahmen över de Tohopensetten föhrt dorüm op verschedene Öllersangaven. En ünnere Grenz för’t Öller vun’t Universum kann togen warrn över dat Öller vun de öllsten Steerns dorbinnen. In’t hüütige Standardmodell passt de beiden Angaven teemlich goot tosamen.

„Universum“ Holtsnitt vun C. Flammarion vun 1888; Kolorit: Heikenwaelder Hugo, Wien 1998

All Bereken vun’t Öller vun’n Weltruum sett vörut, dat de Oorknall ok wirklich de Anfang vun de Tiet vun’n Kosmos dorstellen deit. Man, vun wegen dat de physikaalschen Gesetten för den Tostand jüst na’n Anfang vun’n Oorknall nich bekannt sünd, is dat nich ganz seker. Dat is woll vundaag klor, dat en staatsch Universum, wat ahn Enn oolt un togliek ahn Enn groot is, utslaten warrn kann, nich aver en dynaamsch ahn Enn groot Weltall. As Grund dorför warrt ünner annern anföhrt, dat en Utdehnen vun’t Weltall beobacht warrn kann. Un wieter hett ok al de Astronom Heinrich Wilhelm Olbers dorop henwiest, dat bi’n Utdehnen ahn Enn un Öller ahn Enn vun en staatsch Universum de Nachthimmel jüst so hell lüchten müss as an’n Dag (Olbersch Paradoxon), wieldat elk Blick na’n Himmel op jeden Fall op en Steern falln müss. Man, wenn de Weltruum ahn Enn groot weer, man blots en endlich Öller harr, denn künn dat wesen, dat dat Licht vun sünnere Steerns wiet weg eenfach blots noch nicht bi uns ankamen is.

In’n intergalaktischen Ruum, also de Ruum twüschen de Galaxieen, liggt de Dicht vun de Mateer ruchweg bi een Waterstoff-Atom op’n Kubikmeter, man, binnen de Galaxien is se bedüdend höger. Butendem is de Ruum vun Feller un Strahlen dörsett. De Temperatur vun de Achtergrundstrahlen liggt opstunns bi 2,7 K – dat is ruchweg -270 °C. Se is ungefähr 380.000 Johren na den Oorknall tostannen kamen un warrt mitünner ok as de „Geboortsschree“ vun’t Universum betekent. De Weltruum sett sik blots to en lütten Deel (~4 %) ut de uns bekannten Mateer un Energie tohopen, wovun wedder blots 10 % Licht afstrahlen doot un dordör to sehn sünd. Den gröttsten Deel maakt dorgegen en, dör en grote Tall vun indirekte Beobachten nawieste, bit hüüt aver wietgahend jümmer noch nich verstahne „düstere Materie“ (23 %) un „düstere Energie“ (73 %) ut, de vör de gau maakte Expanschoon verantwoortlich is.[1] Op de düstere Energie warrt ut Meten vun Supernovaexplosionen wiet weg slaten. Jemehr Dorwesen warrt dör Satelliten as COBE un WMAP un Ballonexperimenten as BOOMERANG as ok dör Gravitatschoonslinseneffekten un de Verdelen vun Galaxien in’n Weltruum ünnerstütt.

De Gesamtmasse vun’t sichtbore Universum liggt twüschen 8,5 · 1052 un 1053 kg. Arthus Eddington hett al 1938 vermodt, dat dat nipp un nau 136 · 2256 oder ruchweg 1,57 · 1079 Protonen un Elektronen gifft mit en Masse vun 2,64 · 1052 kg. To disse Masse kummt noch de Masse vun de Neutronen. Man geiht dorvun ut, dat dat tosätzlich de düstere Energie gifft, de denn woll ok en Masse bargt. In de Theorie tekent dises sik dör en antigravitativ Wirken (Massenafstöten) ut. Dormit warrt versöcht to verkloren, worüm dat nich to’n Gravitatschoonskollaps („Big Crunch“) kummt. Bi en entsprekend hoge Anfangstemperatur un siete Dichteverdelen künn aver ok en kritische Snelligkeit bi’t Utdehnen (Fluchtsnelligkeit) tostannen kamen, so dat ok en Expanschoon ahn Enn gegen de Sworkraft möglich wesen künn.

Form un Grött[ännern | Bornkood ännern]

Afleidt vun disse Theorie künn man den Indruck hebben, dat de Weltruum woll de Form vun en Kugel hebben müss, man, dat is blots een vun verscheden Möglichkeiten. Vele annere Formen sünd vörslahn worrn, as to’n Bispeel en flach Weltruum ahn Enn, en Hypertorusform, oder ok de in populärwetenschopplich Schriften faken nöömten „Footballform“ un „Trumpetenform“.

In’t CDM-Standardmodell (vun’t engelsche Cold Dark Matter „Kole düstere Mateer“) un dat aktuellere Lambda-CDM-Standardmodell, wat de metene Versnellen vun’t Utdehnen vun’t Universum mit inbetütt, warrt vun en euklidische Geometrie (flach Universum) utgahn un vun en Volumen ahn Grenz. Dat unendlich Volumen mutt nich nödigerwies wesen, as dat opstunns blots möglich is, en ünnere Grenz för’t Utdehnen vun’t Weltall antogeven. Beobachten dör den Satelliten WMAP sluut na Neil Cornish de meisten vun de beschrevenen Modellen ut, de en Radius lütter as 78 Mrd. Lichtjohren opwiest. Man, as de meten Geometrie vun en euklidische nich ünnerscheedt warrn kann, warrt dat Lambda-CDM-Standardmodell as dat eenfachste ansehn, dat an de beobachten Daten anpasst warrn kann.

Wichtig is de Ünnerscheed twüschen ahn Enn un ahn Grenz: Ok, wenn dat Universum en endlich Volumen hebben schüll, so weer dat aver jümmer noch ahn Grenz. An en Modell kann een sik dat verkloren: en Kugelbavenflach (Sphäär) is endlich, hett aver keen Mitt un is ahn Grenz – man kann dorop jümmer wieter lopen, ahn an en Rand to kamen. So as en tweedimensionale Kugelbavenflach en dreedimensional Kugel inhüllen deit, kann man sik – wenn dat Universum nich flach, man, krumm is – den dreedimensionalen Ruum, den wi wohrnehmt as den inhüllenden „Rand“ vun en högerdimensionalen Ruum denken.

Tosamenhangen vun Massendicht, lokale Geometrie un Form[ännern | Bornkood ännern]

Ofschoonst de öördliche Geometrie teemlich dicht an en flache, euklidische Geometrie liggen deit, künn man sik ok en hyperbolische oder sphärische Geometrie vörstellen. Wieldat de öördliche Geometrie mit de globalen Form (Topologie) un mit dat Volumen vun’t Weltall verknütt is, weet an’n Enn ok nümms Bescheed, wat dat Volumen en Enn hett oder nich – mathemaatsch snackt: is dat en topoloogsch kumpakten Ruum oder nich. Welk Geometrien un Formen vun’t Universum möglich sünd, hangt na de Friedmann-Glieken, de de entwickeln vun’n Weltruum in’t Standard-Oorknallmodell beschrievt, sünners vun de Energiedicht oder Massendicht dorin af:

  • Wenn de Dicht lütter is as en sünneren Weert, de kritische Dicht nöömt warrt, denn warrt de globale Geometrie as hyperboolsch betekent, wieldat se as de dreedimensionale Entspreken to en tweedimensionale hyperbolsche Flach ansehn warrn kann. So en Weltruum is apen, d.h. en angeven Volumenelement in dit Universum dehnt sik jümmer wieter ut, ahn dat dat wedder ophören deit. Dat hele Volumen vun so en Universum kann beids, en Enn hebben oder ok nich.
  • Is de Energiedicht jüst nipp un nau so groot as de kritische Dicht, denn is de Geometrie flach (euklidisch). Dat Gesamtvolumen vun en flach Universum is in’n eenfachsten Fall, wenn man en euklidischen Ruum as eenfachste Topologie annimmt, unendlich. Man, ok Topologien mit en endlichen Ruuminholt sünd in en euklidischen Weltruum vörstellbor. To’n Bispeel is en Hypertorus as Form möglich. As dat hyperboolsch Universum is ok dat flache apen, so dat sik ein sünner’t Volumenelement jümmer wieter utdehnt. De Snelligkeit vun de Expanschoon warrt aver jümmer lütter, so dat na en unendlich Tiet en endliche Utdehnen tostannen kummt.
  • Wenn de Energiedicht grötter is as de kritische Dicht, warrt dat Universum as sphäärsch betekent. Dat Volumen vun so en Weltruum is endlich. In’n Ünnerscheed to de beiden annern Möglichkeiten kummt dorbi de Expanschoon vun’n Weltruum wedder to’n Stillstand un dreiht sik dorna üm. De Kosmos stört also wedder in sik tohopen.

De aktuellen astronomischen Beobachten laat dat nich to, dat Universum vun en euklidischen Weltruum to ünnerscheden. Dat heet, de Energiedicht, de bit nu meten worrn is, liggt teemlich dicht an de kritischen Dicht, so dat dat binnen de experimentellen Fehlergrenzen nich möglich is, twüschen de dree grundleggend Möglichkeiten to ünnerscheden.

Düstere Energie hett butendem ok noch Influss op de Expanschoon vun't Weltall. En groten Andeel vun düstere Energie föhrt dorto, dat en sphäärsch Weltruum nich in sik tohopen störten deit, oder en flachet Universum jümmer wieter gau maakt warrt. Sünnere Formen vun de düsteren Energie künnt sogor dorto föhren, dat sik dat Universum gauer as mit Lichtsnelligkeit utbreden deit un denn een Dag in en Big Rip tweireten warrt, wieldat keen Wesselwirken twüschen de Deelken mehr tostannen kamen kann.

Folgen vun’n Ruumtietvolumen ahn Enn[ännern | Bornkood ännern]

Wenn een doröver nadenkt, dat dat Weltall villicht en Ruumtietvolumen ahn Enn hett, bargt dat en poor Fragen över de erkenntnistheoretischen Folgen vun disse Annahm. En sünnere Rull speelt dorbi dat anthropische Prinzip, as dat to’n Bispeel vun Brandon Carter utdrückt worrn is.[2] Dorna mutt – wenn man dat sütje interpreteeren deit – tomindst de Vörutsetten vun’t Dorwesen vun en Beobachter bi’t interpreteeren vun astronoomsch Daten in Betracht togen warrn. Dat schall heten, dat de meten Weerten ut Beobachten nich ok unbedingt för dat hele Universum gellen mööt.

Bispelen för Gedanken, de ut disse Annahm slaten warrn künnt, sünd, dat en öördlich schienbor levensfründlich Universum as sien Gesamtet düchtig levensfiendlich wesen kann, oder, dat ok bannig unwohrschienliche, liekers aver mögliche Vörgäng in en unendlich Weltall ok unendlich faken vörkamen müssen.[3]. In ne’erer Tiet hett de Physiker Max Tegmark dorop henwiest, dat ut dat aktuelle Standardmodell tohopen mit de Quantentheorie folgt, dat dat in’n Dörsnitt all  {10}^{{10}^{29}}  m en „Tweeschenwelt“ geven müss.[4]. En poor vun de nöömten Folgen kamt aver ok al bi en Weltruum mit’n endlichen aver utreckend groten Volumen tostannen.

Strukturen binnen den Weltruum[ännern | Bornkood ännern]

Hööftartikel: Struktur vun’n Kosmos

An’t bövere Enn vun de Gröttenskala vun’n Kosmos staht de Galaxienhopens, de sik to noch gröttere Superhopens tosammenfaten laat, de sülvst wedder fadenordige Filamenten billt, de sik üm resenhafte, blasenordige un praktisch galaxienfre’e Hollrüüm (Voids, vun’t eng.: void „leddig“) spannt. Mitünner warrt in den Tosamenhang ok vun en nettordig Struktur (cosmic web) vun’n Weltruum snaackt.

Dorut gifft sik de nafolgend Reeg vun de gröttsten na de lüttsten Strukturen vun’t beobachtbor Universum:

  1. Filamenten un Voids (Bsp.: Grote Muer, Dörmeter: ~1 Mrd. Lichtjohren)
  2. Superhopens (Bsp.: Virgo-Superhopen, Dörmeter: ~200 Millionen Lichtjohren)
  3. Galaxienhopen (Bsp.: Lokal Grupp, Dörmeter: ~10 Millionen Lichtjohren)
  4. Galaxien (Bsp.: Melkstraat, Dörmeter: ~100.000 Lichtjohren)
  5. Steernhopens (Kugelsteernhopen, Apen Steernhopen, Dörmeter: en poor Dutzend bit Hunert Lj.)
  6. Planetensystemen (Bsp.: Uns Sünnsystem, Dörmeter: ~300 AE = 11 Lichtstünnen)
  7. Steerns (Bsp.: Sünn, Dörmeter: 1.392.500 km)
  8. Planeten (Bsp.: Eer, Dörmeter: 12.756,2 km)
  9. Maanden (Bsp.: Maand Dörmeter: 3.476 km)
  10. Asteroiden, Kometen (Dörmeter: wenige Kilometers bit mehrere 100 km)
  11. Meteoroiden (Dörmeter: vun’t Meter- bit rünner op’t Millimeterrebeet)
  12. Gas- un Stoffpartikels
  13. Molekülen, Atomen, Elementardeelken

De Gröttenskalen gaht inenanner över un överlappt dorüm ok düchtig. To’n Bispeel gifft dat Maanden, de grötter sünd as Planeten oder Asteroiden, de düütlich grötter sünd as en ganze Reeg Maanden usw. De Inorden vun Himmelsobjekten na jemehr Grött is in de Astronomie opstunns teemlich ümstreden. En Bispeel dorför is de Diskusschoon doröver, welk Objekten in’t Sünnsystem to de Planeten tellt warrt un welke nich (Plutinos, Transneptunen u.a.) As Naklapp dorvun weer in’n August 2006 de ne’e Klass vun de Dwargplaneten defineert, woto nu jo ok de fröhere Planet Pluto rekent warrt.

Borns[ännern | Bornkood ännern]

  1. GEO Bibliographisches Institut & F.A. Brockhaus AG, GEO Themenlexikon Band 5, Astronomie – Planeten, Sterne, Galaxien; GEO, Gruner+Jahr AG & Co KG, Mannheim, 2007
  2. Carter, B. (1974). Large Number Coincidences and the Anthropic Principle in Cosmology. IAU Symposium 63: Confrontation of Cosmological Theories with Observational Data: 291-298, Dordrecht: Reidel.
  3. Nick Bostrom: Anthropic Bias Observation Selection Effects in Science and Philosophie Routledge. ISBN 0-415-93858-9
  4. Websteed vun Max Tegmark

Kiek ok[ännern | Bornkood ännern]

Literatur[ännern | Bornkood ännern]

  • Antonín Rükl – Bildatlas des Weltraums, Werner-Dausien-Verlag, Prag 1988 / Hanau 1992 (hdt. Övers.), ISBN 3-7684-2808-7
  • David Deutsch – Die Physik der Welterkenntnis, Auf dem Wege zum universellen Verstehen, Birkhäuser Verlag Berlin 1996, ISBN 3-7643-5385-6
  • Hubert Mania – Das grosse Stephen Hawking Lesebuch, Rowohlt Verlag GmbH, Reinbek bi Hamborg 2003, ISBN 3-498-04488-5
  • Stephen Hawking – Giganten des Wissens, eine bebilderte Reise in die Welt der Physik, Weltbild Buchverlag Augsborg 2005, ISBN 3-89897-180-5
  • Stephen Hawking – Eine kurze Geschichte der Zeit, rororo 1991, ISBN 3-499-60555-4
  • Stephen Hawking – Einsteins Traum, Expeditionen an die Grenzen der Raumzeit, rororo 1996, ISBN 3-499-60132-X
  • Stephen Hawking – Das Universum in der Nussschale, Dtv 2003, ISBN 3-423-33090-2.
  • Lucy und Stephen Hawking - Der geheime Schlüssel zum Universum, cbj 2007, ISBN 978-3-570-13284-5 (Kinnerbook)
  • Randall, Lisa – Verborgene Universen - Eine Reise in den extradimensionalen Raum, S.Fischer Verlag, Frankfort Nov. 2006 (3. Opl.), ISBN 978-3-10-062805-3
  • Steven Weinberg – Die ersten drei Minuten, Piper Verlag GmbH München 1977, ISBN 3-492-22478-4
  • Steven Weinberg – Der Traum von der Einheit des Universums, Bertelsmann Verlag München 1993, ISBN 3-570-02128-9
  • Charles H. Lineweaver, Tamara M. Davis – Der Urknall - Mythos und Wahrheit, in: Spektrum der Wissenschaft, Mai 2005, S. 38–47, ISSN 0170-2971
  • Brian Greene – Der Stoff, aus dem der Kosmos ist, Alfred A. Knopf, New York 2004, ISBN 3-88680-738-X
  • Harry Nussbaumer – Das Weltbild der Astronomie, 2007, ISBN 978-3-7281-3106-5, 2. wiet. un akt. Oplaag. vdf Hochschulverlag.
  • Rüdiger Vaas – Tunnel durch Raum und Zeit, Franckh-Kosmos, Stuttgart 2006 (2. Opl.), ISBN 3-440-09360-3
  • Brian May, Patrick Moore, Chris Lintott - Bang! A Complete History of the Universe. Carlton Books, 2006. ISBN 978-1-84442-552-5.
  • Alex Vilenkin - Kosmische Doppelgänger: Wie es zum Urknall kam - Wie unzählige Universen entstehen, Springer, Heidelbarg, 2007, ISBN 3-540-73917-3