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THEMA: Stärke des Lichts von Sternen

Stärke des Lichts von Sternen 27 03. 2020 19:16 #66787

Hallo zusammen.

Ich habe zwei Fragen.
1. Schwächt sich das Licht eines Sterns mit zunehmender Distanz ab?
2. Wieso ist der Nachthimmel nicht hell erleuchtet, da es ja sehr viele Sterne gibt im ganzen Universum?

Weiss da jemand einfache Antworten?

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Stärke des Lichts von Sternen 27 03. 2020 22:38 #66790

Das Sternenlicht schwächt sich mit 1/r² ab, genauso wie beispielsweise auch die Gravitationskraft. Zudem wird das Licht weit entfernter Sterne durch die kosmische Expansion rotverschoben, so dass weniger Teil des Sternenlichts im sichtbaren Bereich liegt.

Der Kosmos ist viel leerer als wir uns vorstellen können. Zudem ist der für uns sichtbare Bereich räumlich endlich. Auch wenn es im sichtbaren Spektrum sehr viele Sterne gibt, ist in den meisten Richtungen kein Stern sondern leerer Weltraum zu sehen.

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Stärke des Lichts von Sternen 28 03. 2020 00:21 #66797

sonnemerkur schrieb: 1. Schwächt sich das Licht eines Sterns mit zunehmender Distanz ab?
2. Wieso ist der Nachthimmel nicht hell erleuchtet, da es ja sehr viele Sterne gibt im ganzen Universum?

ClausS schrieb: Das Sternenlicht schwächt sich mit 1/r² ab, genauso wie beispielsweise auch die Gravitationskraft.


Wenn ich es richtig verstanden habe, ist es aber nicht so, dass das Licht unterwegs irgendwie ermüdet. Vielmehr kommt die Abschwächung mit 1/r² (r= Distanz) nur daher, dass der Winkel mit zunehmender Entfernung immer kleiner wird, in dem die einzelnen Lichtteilchen (Photonen) eines Sterns uns erreichen können. Wir sehen ja immer nur solche Photonen, die im passenden Winkel zu uns abgestrahlt wurden, d.h. mit zunehmender Entfernung immer weniger Photonen an der Zahl. Alle anderen laufen eben woanders hin. Und weniger Photonen bedeutet halt schwächeres Licht.
ClausS schrieb: Zudem wird das Licht weit entfernter Sterne durch die kosmische Expansion rotverschoben, so dass weniger Teil des Sternenlichts im sichtbaren Bereich liegt.

Diese Rotverschiebung müsste aus unserer Sicht wegen E=h·f einen Energieverlust des Lichts bedeuten, so wie ein Rückenwind aus Sicht des Radfahrers weniger Energie hat als für einen ruhenden Beobachter.
ClausS schrieb: Der Kosmos ist viel leerer als wir uns vorstellen können. Zudem ist der für uns sichtbare Bereich räumlich endlich. Auch wenn es im sichtbaren Spektrum sehr viele Sterne gibt, ist in den meisten Richtungen kein Stern sondern leerer Weltraum zu sehen.

Ich denke mal, dass das Universum schon hell erleuchtet ist, aber auch hier ist es eben so, dass wir nur die Photonen sehen können, die direkt in unsere Richtung abgestrahlt wurden.
Jeder Punkt im Universum wird von irgendwelchem Sternenlicht getroffen, aber weil das Universum eben weitgehend leer ist, sieht man von jedem Punkt aus nur einen kleinen Teil des gesamten Lichts, nämlich den Teil, bei dem die Richtung passt. Auf der Erde ist ja tagsüber nur deshalb der ganze Himmel hell, weil das Sonnenlicht von den Atomen in der Atmosphäre in alle Richtungen gestreut wird. Im weitgehend leeren Weltall gibt es aber nichts, was Sternenlicht in alle Richtungen (d.h. immer auch zu uns) streuen könnte, und deshalb erscheint es uns fast dunkel.

Also sprach das Photon: Wo wir sind ist vorne! Und sollten wir mal hinten sein, dann ist hinten vorne!
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Also sprach das Photon: Wo wir sind ist vorne! Und sollten wir mal hinten sein, dann ist hinten vorne!

Stärke des Lichts von Sternen 28 03. 2020 12:25 #66804

sonnemerkur schrieb: Hallo zusammen.

Ich habe zwei Fragen.
1. Schwächt sich das Licht eines Sterns mit zunehmender Distanz ab?
2. Wieso ist der Nachthimmel nicht hell erleuchtet, da es ja sehr viele Sterne gibt im ganzen Universum?

Weiss da jemand einfache Antworten?

Ausführlich beantwortet dies das Olberssche Paradoxon .

Können Planckobjekte, mit einfacher Wechselwirkung bei Berührung, diskrete Erweiterungen der Standardphysik vereinfachen?

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Können Planckobjekte, mit einfacher Wechselwirkung bei Berührung, diskrete Erweiterungen der Standardphysik vereinfachen?

Stärke des Lichts von Sternen 28 03. 2020 20:33 #66828

@ClausS
Könntest du mir ein Beispiel rechnen?

Sagen wir ein Stern von der Leuchtkraft unserer Sonne wäre ein Lichtjahr entfernt, also 9,461*10^15 Meter.
Wie stark wäre das Licht, das auf der Erde ankommt? Wie ist die Formel?
Die Sonne hat eine Lichtstärke von 3*10^27 cd (Candela).

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Stärke des Lichts von Sternen 28 03. 2020 23:08 #66838

cd = 1/683 W/sr

Diese Lichtstärke oder Helligkeit J ändert sich auch in der Entfernung nicht, da sie ja auf den Steradiant bezogen ist.

Interessant ist die Irradianz, Lichtstromdichte, Bestrahlungsstärke in W/m²

Die Bestrahlungsstärke der Erde durch die Sonne beträgt
So = 1361 W/m² bei uns. Das ist auf der Sonnenoberfläche also
(AE/rsol)²So = 46238So = 62931044 W/m²
Mit AE²So komme ich auf 3e+25 W/sr mit dem Faktor 683 ergäbe sich der Zahlenwert 2e+28 aber das erfasst eben die Gesamtleistung und nicht nur das sichtbare Licht in Candela.

In 1 ly Entfernung wäre das nur noch
(AE/ly)²So = 2.5e-10 So = 3.4e-7 W/m²

Die Rotverschiebung macht sich erst bei größeren Entfernungen mit dem Faktor 1/z bemerkbar.

Wichtiger als die Lichtstromdichte in W/m² ist aber die Helligkeit pro Pixel im Teleskop.

Da Sterne zwar mit 1/r² schwächer [zu] strahlen [scheinen], sie aber auch mit 1/r² kleiner abgebildet werden, bleibt ihre Helligkeit (bei gleichen Einstellungen) pro Pixel gleich, solange sie mehr als ein Pixel füllen. [EDIT]

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Stärke des Lichts von Sternen 29 03. 2020 01:01 #66844

Sterne strahlen doch nicht mit 1/r2 schwächer. Die Photonendichte nimmt mit 1/r2 ab.

Bitte auf eine physikalisch korrekte Ausdrucksweise achten.

Thomas
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