LANDOLT .BORNSTEIN ZAHLENWERTE UND FUNKTIONEN AUS PHYSIK . CHEMIE . ASTRONOMIE· GEOPHYSIK UND TECHNIK SECHSTE AUFLAGE IN GEMEINSCHAFT MIT J.BARTELS· P.TEN BRUGGENCATE . K.H.HELLWEGE KL. SCHĂFER . E. SCHMIDT UND UNTER VORBEREITENDER MITWIRKUNG VON J.D'ANS· G. JOOS . W.A.ROTH t HERAUSGEGEBEN VON ARNOLD EUCKEN t III. BAND ASTRONOMIE UND GEOPHYSIK SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 2013 ASTRONOMIE GEOPHYSIK UND BEARBEITET VON J. BARTELS . FR. BECKER . W. BECKER . M. BEYER . L. BIERMANN E. C. BULLARD . FR. BURMEISTER . s. CHAPMAN . W. DAMMANN W.DIECKVOSS . W.DIEMINGER· G.DIETRICH· H.DORMANN· L.EBERT G.FALCKENBERG ·H. FLOHN·W. FRICKE·W.FRIEDRICH·R. GEl GER F. W. GOTZ' S. GUNTHER . B. GUTENBERG· H. HAFFNER· W. HANSEN L.HARANG . FR. HECHT . C. HOFFMEISTER . J. HOPMANN . W. HORN H. ISRAEL' H. JENSEN' J. JOSEPH' K. JUNG' CH. JUNGE' K.KALLE K.KEIL . W.KERTZ . H. v.KLUBER· K. KNOCH' M.KOHN· A. KONIG A.KOPFF· J.LARINK· H.LETTAU· R.MEYER· F.MOLLER· F.NUSSER R. PENNDORF' G.POGADE ·M. ROSSI GER·F. SCHNAIDTt· E. SCHOEN BERG . A. SCHULZE . H. SIEDENTOPF . H. STRASSL . K. STUMPFF H.E. SUESS· E.TAMS· A.UNSOLD· H. VOGT' A. WACHMANN' M. WALD- MEIER· R. WILDT . H. WINKLER . K. WURM TEILWEISE VORBEREITET VON GEORG JOOS HERAUSGEGEBEN VON J. BARTELS UND P. TEN BRUGGE NCATE MIT 331 ABBILDUNGEN UND 8 NOMOGRAMMEN SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG GMBH 2013 ALLE RECHTE, INSBESONDERE DAS DER OBERSETZUNG IN FREMDE SPRACHEN, VORBEHALTEN (ţ) SPRINGER-VERLAG BERLIN HEIDELBERG 2013 ORIGI:-'ALLY PliBLISIIED BY SPRINGER-VERLAG OIlG. BERLI IN 2013 SOFTCOVER REPRINT OF THE HARDCOVER IST EDITION 2013 ISBN 978-3-662-43227-3 ISBN 978-3-662-43291-4 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-43291-4 Vorwort. Die Neuauflage des Landolt-Bornstein enthalt erstmalig emen Band Astronomie und Geo physik. Der Teil Astronomie ist vollig neu und umfaBt das Gesamtgebiet der Astronomie. Bei der Stoffauswahl und der Darstellung ist beriicksichtigt worden, daB der Band nicht nur von Astro nomen, sondern auch von Naturwissenschaftlern der Nachbargebiete benutzt werden wird. Aus diesem Grund ist besondere Sorgfalt auf eine einheitliche Form der Literaturzitate verwendet worden. Die Zusammenstellung der benutzten Abkiirzungen auf S. 250-255 soll das Auffinden der in vielen Sternwartenpublikationen verstreuten astronomischen Literatur erleichtern. Auf zahlreichen Gebieten der Astronomie gibt es umfangreiche Kataloge, z. B. iiber Eigen bewegungen, Radialgeschwindigkeiten, GroBenklassenverzeichnisse usw. Es konnte selbstverstand lich nicht die Aufgabe sein, solche Verzeichnisse vollstandig oder auszugsweise abzudrucken. Dafiir wurde aber z. B. in dem Kapitel iiber Orter und Bewegungen der Sterne u. a. eine Zusammen stellung existierender Sternverzeichnisse, Eigenbewegungs- und Radialgeschwindigkeitskataloge gegeben. In ahnlicher Weise ist in dem Kapitel iiber die Strahlung der Sterne verfahren worden. Der astronomische Teil des vorliegenden Bandes enthalt eine Reihe von Nomogrammen, welche Umrechnungen, die in der Praxis hăufig vorkommen, stark abzukiirzen gestatten. Die Nomo gramme sind alle von Dr. StraBl berechnet und gezeichnet worden. Vom Teil Geophysik stand 1941 manches im Satz, doch ging alles verloren. Auf ausdriick lichen Wunsch Euckens behandelt die neue Fassung auch die zeitlichen Schwankungen aus fiihrlich. In der Tat wiirde die Beschrankung auf Mittelwerte oder Haufigkeiten - in formaler Angleichung an die "Konstanten-Tabellen" der Laboratoriums-Physik - ein liickenhaftes Bild ergeben, denn die zeitliche Veranderlichkeit ist fiir viele geophysikalische Erscheinungen charak teristisch. Soweit sie astronomisch bedingt ist (Jahres- und Tageszeit, Sonnenrotation, Ebbe und Flut), laBt sie sich leicht analysieren; jedoch sind viele natiirliche Vorgange in ihrer jeweiligen Aus pragung mehr oder weniger einmalig. So behalten auch die unveroffentlichten Originalbeobachtungen der Observatorien ihre Be deutung. Den Zugang zu diesem riesigen Material sollen Angaben iiber gr6Bere Institute und die internationale Organisation erleichtern, ferner reichliche Literatur-Zitate und das Verzeichnis der geophysikalischen Zeitschriften am SchluB. Die Verarbeitung des Beobachtungsmaterials bedingt eine fiir manche geophysikalischen Ge biete typische Zwischenstufe, die in der Laboratoriums-Physik kein Analogon hat: Zwischen Be obachtung und Theorie liegt die Analyse und Synthese der Ergebnisse, mit Hilfe statistischer und anderer mathematischer Methoden. Aus den verschiedenen Stadien dieses Arbeitsbereiches stammt der gr6Bte Teil der Abschnitte, die sich auf die Wasser- und Lufthiille beziehen. Entsprechend dem Charakter des Gesamtwerkes entschied das physikalische Interesse fiir die Auswahl des Stoffes. Aus der "Angewandten Geophysik" (Bodenforschung) erscheinen deshalb nur die allgemeinen, aber nicht die regional-geologischen Einzelheiten. Ultrastrahlung wird (auBer in 329219) in Band I, Teil 5, behandelt. Wahrend in denjenigen Teilen des Landolt-Bornstein, die schon in den friiheren Auflagen ver treten waren, die Begrenzung und Darstellung des Stoffes einigermaBen festliegt, gab es fiir Band III kein Vorbild. Einige Abschnitte sind ganz dem Stil der iibrigen Bande angepaBt; die Verfasser ver schiedener Abschnitte muBten sich aber mehr oder weniger darauf beschrănken, Funktionen der Zeit oder des Ortes durch typische Stichproben zu charakterisieren. Zu den Aufgaben der Heraus geber gehorte es; zu vereinen, "was die Mode streng getrennt", also Liicken zwischen den Einzel gebieten auszufiillen und nach Moglichkeit der Tendenz entgegenzuwirken, jedes Einzelgebiet durch einen Fach-Jargon abzusondern. VI Auf seinem Spezialgebiet wird jeder Benutzer dieses Bandes dem hier dargestellten Stand voraus sein, mindestens um die Zeitspanne, die bis zum Bekanntwerden neuer Ergebnisse notig ist. An gesichts der groBen Arbeit und Miihe, die in diesem Band steckt, hoffen aher Verfasser, Heraus geber und Verlag auf eine Beurteilung, wie man sie fUr solche Sammelwerke nicht besser erwarten darf: "Mit dem Abschnitt uber m!!in Spezialgebiet bin ich nicht zufrieden, aber die anderen Teile des Bandes sind recht nutzlich." Fiir wertvolle Hilfe bei der Herausgabe danken wir den Herren Dr. H. Haffner, Dr. W. Kertz und H. Kurth. Dem Springer-Verlag sind wir zu besonderem Dank verpflichtet fur die ver stăndnisvolle Forderung des Werkes in allen seinen Phasen. Gottingen, den 17. November 1951. J. Bartels. P. ten Bruggencate. Inhaltsverzeichnis. 31 Astronomie. Seite 31 O Astronomische Instrumente (A. Ki:inig). 3101 Meridiankreise (o ~ 150 mm) 1 3102 Refraktoren (o ~ 6o cm) 3 3103 Astrographen (o~ 40 cm) .. 7 3104 Reflektoren (o ~ 100 cm) .. 8 3105 Schmidt-Spiegel (o> 6o cm) 11 31 o6 Astro-Spektrogra phen . . . 12 3107 Turmteleskope ...... . 17 3108 Leistung der Fernrohre (H. Siedentopf) 22 Geometrisch-optische Leistung 22. - Photometrische Leistung der Fernrohre 29. 3109 Einfl ul3 der Erda tmosph ăre (H. Sieden topf) . . . . . . . . . . . . . 30 Astronomische Refraktion 30. - Extinktion 32. - Szintillation 33. - Dămme­ rungs- und Nachthimmelshelligkeit 34. 311 Orts- und Zeitbestimmung, Astrometrische Konstanten. 31n Geographische Ortsbestimmung (J. Larink) ............ . Genauigkeit der Ortsbestimmung 35. - Koordinaten der Sternwarten 35. - Pol hi:ihenschwankungen 37. 3112 Zeitbestimmung (J. Larink) .................... . 39 Definition und Verkniipfung von Sternzeit und Sonnenzeit 39. - Orts-und Zonen zeiten 39. - Definition und Grol3e der Jahreslăngen 40. - Definition und Grol3e der durchschnittlichen Monatslăngen 41. - Umrechnung der verschiedenen astro nomischen Zeiten 41. - Konstanz der Erdrotation 42. - Genauigkeit astrono mischer Zeitbestimmungen 43. - Zeitzeichen 43. 3113 Astrometrische Konstanten (A. Kopff) ............... . 43 Vorbemerkung 43. - Konstanten des Erdkorpers 45. - Sonnenparallaxe 47. - Aberration 47. - Prăzession 48. - Nutation 50. - Mondmasse 50. - SchluBbe merkung und Nachtrag 51. 312 Die Haufigkeit der Elemente im Kosmos (H. E. Suess und J. H. D. J ensen). 3121 Meteorite, Eruptivgesteine, Tektite 53 3122 Kosmische Materie ............... . 55 3123 Die einzelnen Kernsorten ........... . 56 3124 Die Planeten, ihre Atmosphăren und Trabanten 58 3125 Planetarische Nebel, interstellare Materie ... 59 313 Das Sonnensystem. 3131 Die Sonne (M. Waldmeier) ..... 60 31310 Integrale Zustandsgri:il3en der Sonne 60 313II Die Rotation der Sonne 60 31312 Granulation . . . . . . . . . . 62 VIII Seite 31313 Sonnenflecken 62 31314 Fackeln . . . 63 31315 Chromosphăre 63 31316 Eruptionen und Protuberanzen 65 31317 Korona . . . . . . . . . . 66 31318 Der njăhrige Sonnenzyklus und die solaren Aktivitătszonen 67 Sonnenzyklus 67. - Aktivitătszonen 72. 31319 Magnetische Felder (H. von KHi.ber) . . . . . . . . . . 74 Das allgemeine Magnetfeld der Sonne 74. - Fleckenfelder 74. - Magne tische Felder bei Sternen 75. 3132 Planeten und Monde im Sonnensystem . . . . . . . . . . . . . . . 76 31321 Mechanische Daten der Planeten und Monde (K. Stumpi,) . . . . . 76 Die GroBen Planeten 76. - Die Satelliten der GroBen Planeten 81. - Die Kleinen Planeten (Planetoiden oder Asteroiden) 83. 31322 Physik der Planeten und Monde (R. Wildt) . . . . . . . . . . . . . 86 Chemische Zusammensetzung der Planetenatmosphăren SG. - Albedo der Planeten und Trabanten, Allgemeines und Definitionen 86. - Helligkeits schwankung, mittlere Helligkeit und Farbenindex der Planeten und Tra banten 87. - Albedo der Planeten und Trabanten 88. - Spektrale Re flexionskoeffizienten von Meteoriten 88. - Wărmestrahlung und Tempe- ratur der Plaheten 89. 3133 Kometen, Meteore, Zodiakallicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 31331 Mechanische Daten der Kometen (A. A. Vv achmann) . . . . . . . . . 90 Zusammenfassende Darstellungen 90. - Verzeichnisse von Kometen bahnen 90. - Zahl der Kometen 90. - Statistik der Bahnformen und Perio denlăngen 91. - Bahnelemente 92. - Statistik der Bahnelemente 94. - Ănderungen der Bahnelemente 95. - Masse der Kometen aus mechanischen Daten 9G. 31332 Physikalische Daten der Kometen (K. Wurm) . . . . . . . . . . . . 97 Das Spektrum der Kometen 97. - Angenăherte \Verte der Oszillatoren stărken einiger Kometenbandensysteme rJ9. - Dimensionen der Kometen ki:ipfe und -kerne 99. - Dimensionen der Kometenschweife 99. - Gas dichten in den Kometenatmosphăren 100. - Die Repulsionskrăfte in den Kometenschweifen 100. 31333 Meteore (C. Hoffmeister) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Terminologie 100. - Einteilung 101. - .Meteorstrome 101. - Interstellare Meteore 103. - Geschwindigkeit 103. - Relative Anteile 104. - Physi kalische Daten 105. - Elektrophysikalische Reobachtungen 106. - Mikro meteore 108. - Zusătzliche Literatur 108. 31334 DasZodiakallicht (E. Schoenberg) . . . . . . . . . . . . . . . . 109 Definition 109. - Visuelle Helligkeitsverteilung im Zodiakallicht 109. Photographische Messungen 110. - Lichtelektrische Messungen 110. - Physikalische Ergebnisse 113. 314 Zustandsgro.Ben und Strahlung der Sterne. 3141 Zustandsgr6Ben der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 Klassifikation der Sternspektren (Fr. Becker) 114. - Die "Ober.flăchen"-Tempe- ratur der Fixsterne (W. Becker) 117.-Die absolute Gr6Be M derFixsterne 119.- Die Massen der Fixsterne 121. - Radien, Dichten und Schwerebeschleunigung bei Fixsternen 122. - Die Rotation der Fixsterne 123. - Innerer Aufbau der Sterne (H. Vogt) 124. 3142 Strahlung der Sterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 31421 Integralhelligkeiten (S. Giinther) . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Literatur zur Einfiihrung 127. - Definitionen 127. - Fundamentale Gră­ Benklassenskalen 128. - Gr6Benklassenkataloge der Polkalotte 130. - Sonstige Kataloge von Gri:iBenklassen 131. - Gri:iBenklassenkataloge schwăcherer Sterne in kleineren Feldern 133. - Farbenindex und Farben- IX Seite exzess 135. - Bolometrische Gri:iBenklasse und bolometrische Korrektion 136. - Sternstrahlung im EnergiemaB, Absolute Gri:iBen 137. 31422 Spektralphotometrische Helligkeiten (S. Gunther) . . . . . . . . . . 139 Zusammenfassende Literatur uber Methoden und Ergebnisse der Spektral photometrie 139. - Absoluter und relativer Gradient 139. - Absoluter AnschiuB 139. - Die relative Energieverteilung im Sternspektrum 140. - Abweichungen der stellaren Energieverteilung von schwarzer Strahlung 142. - Zusammenfassende Beschreibung der Energieverteilung in Stern spektren 142. - Integralhelligkeiten in mehreren Farbbereichen 143. - Die Bedeutung der Farbenindizes fur die Spektralphotometrie. Isophote und e:ffektive Wellenlănge 144. 31423 Kontinuierliches Spektrum der Sonne und der Sterne (A. Unsi:ild) . . . . 145 Intensitătsverteilung im kontinuierlichen Spektrum und Temperatur der Sonne 145. - Randverdunkelung der Sonne 146. - Temperaturschichtung der Sternatmosphăren 147. - Druckschichtung der Sternatmosphăren, ins besondere der Sonnenatmosphăre 148. - Zustandsgri:iBen der Sternatmo sphăren 148. - Modell der Sonnenatmosphăre 150. 31424 Linienspektrum der Sonne und der Sterne . . . . . . . . . . . . . . 150 Wellenlăngen und Identifikation der Fraunhofer-Linien, insbesondere des Sonnenspektrums 150. - Photometrie der Fraunhoferlinien, Ăquivalent­ breiten, Kalibrierung der Skala der Rowlandintensităten 155. - Die Inten- sităt le in der Mitte der Fraunhoferlinien 156. - Mitte-Rand-Variation der Fraunhoferlinien 156. - Theorie der Fraunhoferlinien 157. - Rotation der Sterne 158. 315 Orter und Bewegungen der Sterne. 3151 Sternpositionen (J. Hopmann) .......... . 159 Sternbilder und Sternnamen 159. - Sternverzeichnisse 160. - Sternkarten und Sternatlanten 163. - Positionskataloge 164. 3152 Eigenbewegungen (W. DieckvoB) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Definition 167. - Gri:iBe und Richtung der EB 167. - Komponentendarstellung der EB 167. - Ableitung von EB 168. - Systematische Anteile 168. - EB einiger heller Sterne 168. - Einige besonders groBe EB 168. - Hăufigkeitsverteilung der EB 169. - Eigenbewegungskataloge 169. 3153 Radialgeschwindigkeiten (W. Fricke). . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Erlăuterungen 170. - Fundamentalsterne fii.r RG-Messungen 170. - Die gri:iBten an Fixsternen gemessenen RG 171. - RG-Kataloge 171. - RG-Kataloge und -listen von speziellen Sterngruppen, Nebeln und Sternhaufen 172. - Weitere Quellen fUr RG 172. 3154 Parallaxen (J. Hopmann) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Entfernungseinheiten 172. - Entfernungsmodul 173. - Ubersicht liber die Par allaxenmethoden 173. - Parallaxenverzeichnisse 175. - Stellarstatistische Par allaxen 175. - EinfluB einer interstellaren Absorption 176. 31 6 Spezielle Sterntypen. 3161 Doppelsterne (H. Haffner) 178 31610 Klassifikation, Allgemeines 178 31 6n Visuelle Doppelsterne . . 178 Literatur 178. - Kataloge visueller Doppelsterne 179. - Kataloge der visuellen Doppelsternbahnen 179. - Scheinbare Helligkeiten der visuellen Doppelsterne 182. - Statistische Beziehungen 182. - Mehrfache Systeme 183. 31 612 Spektroskopische Doppelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 Literatur 185. - Kataloge spektroskopischer Doppelsterne 185. - Stati stische Beziehungen 185. X Seite 31613 Photometrische Doppelsterne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Klassifikation 186. - Literatur 187. - Kataloge 187. - Statistische Unter suchungen 187. 31614 Sterne mit unsichtbaren Begleitern . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Allgemeines 189. - Literatur 189. - Liste aller bekannten Sterne mit unsichtbaren Begleitern 189. 3162 Verănderliche Sterne (M. Beyer) 190 31621 Definition und Allgemeines . . 190 31622 Dberriesen und Riesen 191 Die Verănderlichen der RR Lyrae-und b Cepheiklasse 191. - Die Verănder­ lichen der Periodenlticke zwischen 45 und go Tagen (intermediate group) 196. - Die langperiodischen Verănderlichen vom Typus Mira Ceti 197. - Die langperiodischen Verănderlichen mit Amplituden < 1';'5 201. - Die roten unperiodisch oder zyklisch verănderlichen Sterne vom Typ fL Cephei 202. - Die R Coronae-borealis-Sterne 203. 31623 Verănderliche der Hauptreihe des Russel-Diagramms. . . . . . . . . . 203 Die Nebelverănderlichen (RW Aurigae-, T Tauristerne und Orionverănder- liche) 203. - Die fJ Cephei-oder fJ Canis majoris-Sterne 203. - Verănderliche mit novaăhnlichen oder Be-Spektren 204. - Die U Geminorumsterne (55 Cygnisterne) 204. 3163 Die N euen Sterne (N ovae) (M. Beyer) 205 31631 Gewohnliche Novae . . . . . . . 205 31 632 Die Supernovae . . . . . . . . . . 209 3164 Die planetarischen N ebel (K. Wurm) . 210 Allgemeinere Daten liber planetarische Nebel 210. - Das Spektrum der plane tarischen Nebel 211. - Die Elektronentemperatur in den Nebelhtillen 213. Temperaturen einiger Zentralsterne 214. 317 Das Sternsystem. 3171 Die năchsten Sterne (r < 5 Parsek) (Fr. Becker) 215 3172 WeiBe Zwerge (Fr. Becker) . . . . . . . . . 216 3173 Dimensionen des Sternsystems (Fr. Becker) . 219 3174 Kinematik und Dynamik des Sternsystems (H. StraBl) 223 Apex der Sonnenbewegung 223.-Bewegungshaufen 225. -Konstanten der galak tischen Rotation 226. - Konstanten der Zweistromtheorie 2280 - Geschwindig keitsellipsoid 229. - Asymmetrie 2300 3175 Interstellare Materie (L. Biermann) . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 Interstellares Gas 231. - Gasnebel 2320 - Interstellarer Staub 233. 318 Sternhaufen (H. Haffner). 3181 Definition, Bezeichnung und Einteilungskriterien . . . . . . . . . 235 3182 Kugelhaufen ............... o o ..... o . o . . . . 236 Kataloge 2360 - Klassifikation 2360 - Die Gestalt der Kugelhaufen 2360 - Die Entfernungen der Kugelhaufen 237. - Die răumliche Verteilung der Kugelhaufen 237. - Die Bewegungen der Kugelhaufen 238. - Der einzelne Kugelhaufen 2380 3183 Offene (oder galaktische) Sternhaufen ....... o . . . . . . . 240 Kataloge 240. - Klassifikationen 2400 - Lokale Sternstrome 241. - Die răum- liche Verteilung der offenen Sternhaufen 241. - Der einzelne offene Sternhaufen 242. 319 Au8ergalaktische Nebel (H. Haffner)o .. o o . o o o o . o o . o .. o o . o 243 Kataloge auBergalaktischer Nebel243. - Klassifikation 2430 - Scheinbare Vertei- lung an der Sphăre 2440 - Entfernungen 2440 - Der Einzelnebel 245. - Nebel systeme 246.-Radialgeschwindigkeiten 2480-Răumliche Verteilung der N ebel249o Benutzte Abkiirzungen fiir die Literaturangaben o . . . . o o o o o . . o o . o o o 250