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Astrometrie

Astrometrie

Die Astrometrie (wörtlich Sternmessung) ist der geometrische Teilbereich der Astronomie und als solcher das Gegenstück zur Astrophysik. Sie umfasst die Messung und Berechnung von Gestirnspositionen (sog. Sternörter) und ihren Bewegungen (siehe auch Himmelsmechanik). Bis zur Etablierung der Astrophysik, die um 1850 nach Erfindung der Spektroskopie erfolgte, machten Astrometrie und Sphärische Astronomie den Großteil der gesamten Sternkunde aus. Nach [de Vegt¹] ist Astrometrie die Wissenschaft vom geometrischen Aufbau des Universums (Ort, Bewegung und Entfernung der Gestirne) oder die Vermessung des Himmels. Gleichzeitig gibt sie eine Koordinaten-Grundlage für die Geodäsie - also die Vermessung der Erde.

Aufgaben der Astrometrie

Konkreter betrachtet, bedeutet Astrometrie heute:
- Erstellung von Katalogen mit genauen Positionen und Eigenbewegungen von Sternen
- Aufbau des fundamentalen Bezugskoordinatensystems von Astronomie und Geowissenschaften
- Aufbau räumlicher astronomischer Datenbanken
- Entwicklung von Messmethoden und Instrumenten
  - einerseits terrestrisch (optische Teleskope und -Sensoren, Infrarot-, Radioteleskope usw.),
  - andrerseits mit Astrometriesatelliten (siehe Hipparcos und künftig Gaia) und interplanetaren Raumsonden
- Durchführung der einschlägigen Messungen und internationalen Messkampagnen
- Reduktion der Messungen und Normung der entsprechenden Verfahren. Die wichtigste Institution für diese Aspekte ist das Astronomische Rechen-Institut (ARI) in Heidelberg. Es betreibt Astrometrie, Stellardynamik und astronomische Dienstleistungen in Form von Ephemeriden und Jahrbüchern, Kalendergrundlagen und Bibliografien.

Historisches und Querverbindungen

Bis zum Aufkommen der Astrophysik nach 1850 - vor allem durch die Spektralanalyse und die Astrofotografie - war die Astrometrie gleichbedeutend mit Astronomie überhaupt [K.Schütte]. Erst im 20.Jahrhundert begann man von Astrometrie oder Positionsastronomie zu sprechen - im Gegensatz zur Astrophysik, die ab 1950 die Astronomie dominierte. Seit der Entwicklung von elektro-optischen Sensoren wie CCD, von Astrometriesatelliten wie HIPPARCOS und der VLBI-Interferometrie erlebt die Astrometrie eine Renaissance. Ihre Querverbindungen zur Geodäsie werden stärker, die Bedeutung hochpräziser Koordinatensysteme nimmt zu. Internationale Aufgaben wie Monitoring der Erdrotation mit Radioastronomie und GPS, Raumfahrt- und Satellitenprojekte wie Galileo oder GAIA werden interdisziplinär und geben jungen Astronomen neue Berufschancen. In der Definition der Zeitsysteme müssen Astronomen mit Physik und weiteren 3-4 Disziplinen kooperieren.

Zwei- bis vierdimensionale Astrometrie

Der 2-D Teil der Astrometrie zählt zur sphärischen Astronomie und beschäftigt sich nur mit der Einfallsrichtung von Lichtquellen aus dem Weltraum - theoretisch, messtechnisch, betreffs der Koordinatensysteme und für diverse Korrekturen der scheinbaren Richtung von Himmelsobjekten (Planeten, Sternen, Galaxien) auf ihre wahre Richtung. Dreidimensional werden die Sternörter durch Messung von Parallaxen - jener scheinbaren jährlichen Verschiebungen, die von gegenüberliegenden Punkten der Erdbahn feststellbar sind. Daraus können Sterndistanzen bis zu 100 Lichtjahren abgeleitet werden, mit HIPPARCOS- und anderen Methoden noch weit darüber hinaus. 4-D könnte man schließlich die Stellardynamik nennen, die sich auf Eigenbewegungen stützt. Man erhält sie aus genauen Sternörtern von weit auseinander liegenden Epochen. Ihre Ergänzung zum räumlichen Geschwindigkeitsvektor gibt die Radialgeschwindigkeit, ein Ergebnis der Spektralanalyse und somit der Übergang zur Astrophysik. Ähnlich steht es um Entfernungsbestimmungen mittels Fotometrie. Die Dynamik ferner Objekte wird umso mehr astrophysikalisch erforscht, je weiter sie entfernt sind. Diese Grenze wird aber durch die Raumfahrt und Astrometriesatelliten ständig ausgeweitet.

Literatur


- Julius Redlich: Ein Blick in das allgemeinste Begriffsnetz der Astrometrie. Verlag Beyer, Langensalza 1907.
- Rudolf Sigl: Geodätische Astronomie. Verlag Wichmann, 3.überarb. Auflage, 300 p., ISBN 387907190X, Heidelberg 1991.
- P.Brosche, H.Schuh: Neue Entwicklungen in der Astrometrie und ihre Bedeutung für die Geodäsie. ZfV Jg.124, p.343-350, Stuttgart 1999.

Weblinks


- http://www.ari.uni-heidelberg.de
- http://www.rssd.esa.int/Hipparcos/catalog.html
- http://www.hs.uni-hamburg.de/DE/Oef/Stw/Projects/node8.html
- http://www.astronews.com/news/artikel/2001/05/0105-020.shtml (GAIA) Kategorie:Beobachtungsmethode der Astronomie Kategorie:Astrometrie

Geometrisch

Die Geometrie (griech. „Landmessung“) ist ein Teilgebiet der Mathematik. Einerseits versteht man unter "Geometrie" die zwei- und dreimensionale euklidische Elementargeometrie, die auch im Schulunterricht gelehrt wird und die sich mit Punkten, Geraden, Ebenen, Abständen, Winkeln etc. beschäftigt; sowie diejenigen Begriffsbildungen und Methoden, die im Zuge einer systematischen und mathematischen Behandlung dieses Themas entwickelt wurden. Andererseits umfasst der Begriff „Geometrie" eine Reihe von großen Teilgebieten der Mathematik, deren Bezug zur Elementargeometrie für Nichtfachtleute nur mehr schwer erkennbar ist.

Themenbereiche

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Geometrien

Die Verwendung des Plurals weist darauf hin, dass der Begriff Geometrie in einem ganz bestimmten Sinn gebraucht wird, nämlich Geometrie als mathematische Struktur, deren Elemente traditionellerweise Punkte heißen, und deren Beziehungen untereinander durch Axiome geregelt sind. Dieser Standpunkt geht zurück auf Euklid, der versucht hat, die Sätze der ebenen euklidischen Elementargeometrie auf einige wenige Postulate (d. h. Axiome) zurückzuführen. Die folgende Liste soll einen Überblick über verschiedene Typen von Geometrien, die in dieses Schema passen, geben:
- Geordnete Geometrie
- Projektive Geometrie und Affine Geometrie: Solche Geometrien bestehen meist aus Punkten und Geraden, und die Axiome betreffen Verbindungsgeraden von Punkten und die Schnittpunkte von Geraden. Affine und projektive Geometrien kommen meist in Paaren - Das Hinzufügen von sogennanten Fernpunkten macht eine affine Geoemetrie zu einer projektiven.
- Euklidische Geometrie:
- Absolute Geometrie: Das sind die euklidischen zusammen mit den nichteuklidischen Geometrien.
- Nichteuklidische Geometrie: Geometrien, deren Eigenschaften in vielem analog zur euklidischen Geometrie sind, in denen jedoch das Parallelenpostulat nicht gilt. Man unterscheidet elliptische und hyperbolische Geometrien. In jeder Geometrie interessiert man sich für diejenigen Transformationen, die bestimmte Eigenschaften nicht zerstören: Zum Beispiel ändern weder eine Parallelverschiebung noch eine Drehung oder Spiegelung in einer zweidimensionalen euklidischen Geometrie die Abstände von Punkten. Umgekehrt ist jede Transformation, die die Abstände von Punkten nicht ändert, eine Zusammensetzung von Parallelverschiebungen, Drehungen, und Spiegelungen. Man sagt, dass diese Abbildungen die Transformationsgruppe bilden, die zu einer ebenen euklidischen Geometrie gehört, und dass der Abstand von 2 Punkten ein euklidische Invariante darstellt. Felix Klein hat in seinem Erlanger Programm Geometrie allgemein als die Theorie der Transformationsgruppen und ihrer Invarianten definiert (vgl. Abbildungsgeometrie). Im folgenden sind Geometrien und prominente Invarianten aufgezählt:
- Projektive Geometrie Invariante sind das Doppelverhältnis (Verhältnis von Teilverhältnissen) von vier Punkten und die Kollinearität von Punkten
- Affine Geometrie: Die Parallelität von Geraden, das Teilverhältnis von drei Punkten auf einer Geraden, Flächeninhaltsverhältnisse.
- Ähnlichkeitsgeometrie, zusätzlich zur affinen Geometrie sind invariant: Streckenverhältnisse, Winkel.
- Euklidische Geometrie, zusätzliche Invarianten sind Abstände von Punkten.
- Nichteuklidische Geometrie: Invariant sind die Abstände von Punkten, und die Kollinearität von Punkten. Die nichteuklidischen Geometrien passen jedoch nicht in die obige Hierarchie.

Gebiete der Mathematik, die zur Geometrie zählen

Die folgende Liste umfasst sehr unterschiedliche Dinge. Während etwa Differentialgeometrie und Algebraische Geometrie sehr große und weitreichende Gebiete aktueller mathematischer Forschung darstellen, ist die Fraktale Geometrie zwar in der Öffentlichkeit ungleich populärer, jedoch um einige Größenordnungen insignifikanter.
- Differentialgeometrie
- Vektor- und Tensorrechnung
- Analytische Geometrie
- Quantengeometrie
- Stochastische Geometrie und Integralgeometrie
- Fraktale Geometrie
- Algebraische Geometrie
- Geometrische Topologie
- Algorithmische Geometrie (computational geometry)
- Kombinatorische Geometrie
- Planimetrie, Trigonometrie, ...
- Mathematische Kartografie

Geometrie in Schule und Unterricht

Traditionellerweise werden im Geometrieunterricht Geräte wie Zirkel, Lineal und Geodreieck, aber auch der Computer verwendet. Die Anfangsgründe des Geometrieunterrichts befassen sich etwa mit geometrischen Transformationen oder dem Messen von geometrischen Größen wie Länge, Winkel, Fläche, Volumen, Verhältnisse usw. Auch komplexere Objekte wie Spezielle Kurven oder Kegelschnitte kommen vor. Darstellende Geometrie ist die Beschäftigung mit der dreidimensionalen euklidischen Geometrie. Interaktive Geometrie-Software ist z. B.:
- [http://www.geogebra.at GeoGebra] (kostenlos)
- GEONExT (kostenlos)
- [http://www.dynageo.de EUKLID DynaGeo] (shareware)
- Cabri-Geometre
- Geometer's Sketchpad
- [http://cinderella.de/de/download Cinderella] (kostenlos)
- [http://www.z-u-l.de Z.u.L.] (kostenlos) uvm. Siehe hierzu auch Dynamische Geometrie.

Geschichte der Geometrie

Zitat: "Die Geometrie ist vor der Erschaffung der Dinge, gleich ewig wie der Geist Gottes selbst und hat in ihm die Urbilder für die Erschaffung der Welt geliefert." (Johannes Kepler, Harmonices Mundi, 1619) Dynamische Geometrie In den frühen Hochkulturen gaben die Landvermessung, astronomische Beobachtungen und der Bau von Tempeln, Pyramiden und Brücken erste Anstöße zu geometrischen Überlegungen, da diese es erforderten Winkel zu messen, Flächen- und Rauminhalte zu berechnen und Pläne anzufertigen. Die Griechen schufen mit Axiomen und davon abgeleiten Lehrsätzen und der Logik des Aristoteles die Grundlage für den Beweis der in Mesopotamien und Ägypten empirisch gewonnenen Ergebnisse.
Sie machten die Geometrie zu einer Wissenschaft und benutzten sie auch z.B. zum Beweis zahlentheoretischer Aussagen. Euklid fasste neben anderen Dingen auch die damals bekannten Kenntnisse in der Geometrie in seinem Buch "Die Elemente" zusammen. Die "Elemente" waren bis in die Neuzeit das grundlegende Werk zur Geometrie, und wurde vor allem im angelsächsichen Raum noch lange als Schulbuch verwendet (wozu es denkbar ungeeignet ist). Im Mittelalter erhielt die Geometrie im Bereich der Trigonometrie (Dreieckslehre) neuen Aufschwung in Indien und in den Ländern des Islam. In der Neuzeit verlagert sich die Entwicklung der Geometrie wieder nach Europa.
- Im 17. Jh. entsteht die analytische Geometrie (Descartes Anhang "La Géométrie" zu "Méthode pour bien conduire sa raison, ..." 1637, Leiden) und
- im 18. Jh. die Differentialgeometrie als Bindeglied zur Analysis.
- Ab dem 19. Jahrhundert wird die Geschichte der Geometrie zu komplex, als dass sie hier auch nur annähernd beschrieben werden könnte. Wichtig im Zuge der Exaktifizierung mathematischer Begriffe wie Axiom und Beweis war die Entdeckung der nichteuklidischen Geometrie.

Literatur


- Euklid: Die Elemente.
- H. M. S. Coxeter: Introduction to Geometry.
- Georg Glaeser, Geometrie und ihre Anwendungen in Kunst, Natur und Technik, Elsevier, Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg, 2005, ISBN 3-8274-1588-8.

Siehe auch


- Geometrie/Geometrische Figuren
- Mathematik für die Schule

Weblinks


- http://www.rittershofer.de/mathe/geo/index.htm
- http://education.ti.com/deutschland/produkte/prosupport/faqs/cabri_000.html
- http://www.geogebra.at/
- http://cinderella.de
- http://mathsrv.ku-eichstaett.de/MGF/homes/grothmann/java/zirkel/ ja:幾何学 ko:기하학 simple:Geometry zh-min-nan:Kí-hô-ha̍k

Astronomie

] Die Astronomie (griechisch αστρονομία - wörtlich die Gesetzmäßigkeit der Sterne, aus άστρο, ástro - der Stern und νόμος, nómos - das Gesetz) ist die Wissenschaft von den Gestirnen. Sie untersucht mit naturwissenschaftlichen Mitteln die Eigenschaften der Objekte im Weltall, also neben Planeten und Sternen einschließlich der Sonne, Sternhaufen, der interstellaren Materie, Galaxien, Galaxienhaufen und der im Weltall auftretende Strahlung. Darüber hinaus strebt sie nach einem Verständnis des Universums als Ganzes; seiner Entstehung und seinem Aufbau.

Geschichte der Astronomie

Entstehung] Siehe auch den Hauptartikel Geschichte der Astronomie. Die Astronomie gilt als eine der ältesten Wissenschaften. Die Anfänge der Geschichte der Astronomie liegen wahrscheinlich in der kultischen Verehrung der Himmelskörper. In einem jahrtausendelangen Prozess trennten sich zunächst Astronomie und Naturreligion, später Astronomie und Astrologie. Wesentliche Meilensteine für unser Wissen über das Weltall waren die Erfindung des Fernrohrs vor etwa 400 Jahren, das die kopernikanische Wende vollendete, sowie später im 19. Jahrhundert die Einführung der Fotografie und Spektroskopie. Seit der Mitte des 20. Jahrhunderts hat die Astronomie mit der unbemannten und bemannten Raumfahrt die Möglichkeit die Erdatmosphäre zu überwinden und ohne ihre Einschränkungen zu beobachten, also in allen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums. Dazu kommt erstmals die Möglichkeit, die untersuchten Objekte direkt zu besuchen und dort andere als nur rein beobachtende Messungen durchführen. Parallel dazu werden immer größere Teleskope für bodengebundene Beobachtungen gebaut.

Fachgebiete der Astronomie

Teleskop] Die astronomische Wissenschaft unterteilt sich im Allgemeinen nach den untersuchten Objekten, sowie danach, ob die Forschung theoretischer oder beobachterischer Natur ist. Wichtige Fachgebiete sind die Physik der Sterne und der Sonne, das Sonnensystem und andere Planetensysteme, das interstellare Medium, die Milchstraße und ihr Zentrum, der Aufbau anderer Galaxien und ihrer aktiven Kerne, das Verständnis der Gammablitze als die energiereichsten Vorgänge im Universum, relativistische Astrophysik (z.B. Schwarze Löcher) und die Kosmologie. Zunehmend weniger wird die Astronomie nach benutzten Wellenlängenbereichen eingeteilt, also Radioastronomie, Infrarotastronomie, Visuelle Astronomie, Ultraviolettastronomie, Röntgenastronomie, und Gammaastronomie, da im Idealfall Informationen aus allen diesen Quellen auch vom einzelnen Forscher herangezogen werden. Mit der Astronomie sehr eng verbunden ist die Physik, beide Fachgebiete haben sich vielfach befruchtet. Das Universum erweist sich in vielen Fällen als Laboratorium der Physik, viele Theorien der Physik können nur am Himmel getestet werden. In den letzten Jahrzehnten ist auch die Zusammenarbeit der Astronomie mit der modernen Geologie und der Geophysik immer wichtiger geworden, da sich diese Wissenschaften in gewissen Bereichen, etwa der Planetologie, mit denselben Objekten befassen. Insbesondere gilt dies für unser eigenes Sonnensystem, für dessen Erforschung Geologie und Geophysik heute einen unverzichtbaren Beitrag leisten. Die Astrobiologie untersucht die Entstehung und Existenz von Leben außerhalb der Erde.

Astronomie und andere Wissenschaften

Astrobiologie] Neben den engeren Methoden der klassischen Astronomie, die sich mit den Mitteln der Astrometrie und der Himmelsmechanik mit dem Aufbau des Weltalls beschäftigt, und der Astrophysik, die die Physik des Weltalls und der Objekte darin erforscht, gibt es zunehmend fächerübergreifende Forschung. Die Astronomie überschneidet sich mit den Wissenschaften der Chemie, Geologie, Geophysik, Mineralogie, Geodäsie, Biologie, und Mathematik. Zahlreiche Bauten und Funde aus vor- und frühgeschichtlicher Zeit werden in astronomischen Zusammenhang interpretiert. Da sich die Astronomie außerdem mit den Fragen nach der Entstehung, der Entwicklung und dem Ende des Universums beschäftigt, gibt es darüberhinaus Schnittpunkte zu Religionswissenschaft und Philosophie.

Referenzen

Siehe auch

Amateurastronomie - Liste bekannter Astronomen - Sternwarte Einen thematischen Zugang zu den Artikeln bietet das Portal:Astronomie und die Astronomiekategorien, außerdem gibt es einen alphabetischen Index der Astronomieartikel.

Literatur


- Joachim Herrmann: dtv-Atlas Astronomie. Dtv, März 2005, ISBN 3423032677
- Astronomie. Basiswissen Schule (Duden), m. CD-ROM, 2001. 271 S. ISBN 3-411-71491-3
- Der neue Kosmos, Albrecht Unsöld, Bodo Baschek, ISBN 3-540-42177-7, Standardlehrbuch für das Studium
- Meyers Handbuch Weltall, Wegweiser durch die Welt der Astronomie, 7. überarb. Aufl., 1994, ISBN 3-411-07757-3

Periodika


- Sterne und Weltraum [http://www.suw-online.de/], Monatszeitschrift für Astronomie
- Interstellarum [http://www.interstellarum.de/], 2-Monatszeitschrift für praktische Astronomie
- Astronomie Heute [http://www.astronomieheute.de/], Populäres Magazin für Astronomie und Raumfahrt (10 Ausgaben/Jahr, deutsche Ausgabe von Sky & Telescope)
- Astronomische Nachrichten [http://www.aip.de/AN/], englischsprachiges Fachjournal

Videos


- Real Video Streams aus der Fernsehsendung Alpha Centauri, siehe auch das [http://www.br-online.de/alpha/centauri/archiv.shtml Archiv der Sendung]
  - [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=980927.rm Warum betreiben wir Astronomie?]
  - [http://www.br-online.de/cgi-bin/ravi?v=alpha/centauri/v/&f=020106.rm Quo vadis Astronomie?]

Weblinks


- http://www.mpia-hd.mpg.de/suw/suw/SuW/BR-alpha/Elsaesser/Warum_Astronomie-1.html: Warum betreiben wir Astronomie?
- http://www.dsa-faq.de/: Häufig gestellte Fragen in der Deutschen Astronomie-Newsgroup
- http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ NASA: Astronomy Picture of the Day / täglich ein neues astronomisches Bild mit fundierter Erläuterung Für aktuelle Himmelsinformationen, Hinweise zur eigenen Beobachtung und Seiten astronomischer Amateurvereinigungen siehe auch die Links unter Amateurastronomie. ! ja:天文学 ko:천문학 ms:Astronomi simple:Astronomy th:ดาราศาสตร์

Astrophysik

Die Astrophysik beschäftigt sich mit den physikalischen Grundlagen der Erforschung von Himmelserscheinungen. Die Wissensgebiete der Astrophysik und der Astronomie sind nicht strikt voneinander trennbar, sie betonen allerdings verschiedene Aspekte: Klassischerweise beschäftigt sich die Astronomie mit der Beobachtung, Messung und Vermessung von Himmelsobjekten (Cluster, Quasare, Galaxien, Nebel, Neutronensterne, Pulsare, Sterne, Planeten, Monde, Kometen, usw.) und der Interpretation der durch Beobachtung gewonnenen Messdaten bezüglich der Objekte selbst (Klassifizierung) sowie deren Entfernung, Lage usf.. Dem gegenüber beschäftigt sich die Astrophysik mit den physikalischen Prozessen, die die spezifischen beobachtbaren Himmelserscheinungen hervorrufen.

Klassische Teilgebiete der Astrophysik


- Physikalische Kosmologie (Kosmogonie, Entstehungsgeschichte des Universums)
- Entstehung und Evolution von Sternen
- Sonnenphysik
- Astroteilchenphysik
- Kosmochemie (chemische Evolution der Elemente)
- Gravitationsdynamik (Entstehung und Entwicklung von Galaxien)
- Schwarze Löcher
- Neutronensterne
- Entstehung und Evolution von Planetensystemen. (Exoplaneten)

Theoretische Astrophysik

Die Theoretische Astrophysik versucht anhand von Modellen Himmelserscheinungen vorauszusagen oder nachzubilden. Viele astrophysikalische Prozesse lassen sich durch partielle Differentialgleichungen beschreiben, für die nur in Ausnahmesituationen eine exakte analytische Lösung gefunden werden können. Eine weit verbreitete Methode in der Astrophysik sind daher numerische Berechnungen (Numerik) und Simulationen, die mit einem üblichen PC (2005) Tage bis Wochen dauern würden. In der Praxis wird daher oft auf Supercomputer oder Cluster zurückgegriffen. Die so gewonnenen Resultate versucht man durch Beobachtungen zu bestätigen.

Beobachtende Astrophysik

Wichtigste Methode ist dabei die Spektralanalyse von elektromagnetischer Strahlung, wobei sich der Beobachtungsbereich von Radiowellen (Radioastronomie) bis zu hochenergetischen Gammastrahlen über etwa 17 Zehnerpotenzen erstreckt. Von der Erde aus können außer sichtbarem Licht die Frequenzbereiche von Radiowellen und einige Teile des Infrarotbereichs beobachtet werden. Der größte Teil des infraroten Lichts, ultraviolettes Licht, sowie Röntgenstrahlung und Gammastrahlung können nur von Satelliten aus beobachtet werden, da die Atmosphäre der Erde als Filter wirkt. Klassifiziert man Sterne nach Spektralklassen und Leuchtkraftklassen, können sie in ein Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) eingetragen werden. Die Lage im HRD legt fast alle physikalischen Eigenschaften des Sterns fest. Zur Entfernungsbestimmung kann man das Farben-Helligkeits-Diagramm (FHD) benutzen. Neben einzelnen Sternen werden vor allem Galaxien und Galaxiencluster beobachtet. Hierfür werden erdgebundene Teleskope - oft auch zu Clustern zusammengeschaltet - sowie Weltraumteleskope wie etwa HUBBLE benutzt. Häufig werden auch Satteliten mit Detektoren und Teleskopen, z.B. HEGRA, gestartet. Daneben interessieren sich Astrophysiker auch für den kosmischen Strahlungshintergrund.

Verhältnis der Astrophysik zu anderen Teilgebieten der Physik

Im Gegensatz zu allen anderen Teilgebieten der Physik kennt die Astrophysik keine Laborexperimente. Die Genauigkeit, die etwa bei Messungen in der Kernphysik erreicht wird, ist in der Astrophysik systematisch ausgeschlossen. Störeffekte können kaum umgangen werden, wobei die Möglichkeit Teleskope im Weltraum zu stationieren bereits einen deutlichen Fortschritt darstellt. Echtzeitmessungen sind durch astronomischen Entfernungen hingegen physikalisch unmöglich. Trotz dieser grundsätzlichen Verschiedenheit zu allen anderen Teildisziplinen der Physik nutzen Astrophysiker Methoden aus anderen Gebieten der Physik, insbesondere aus der Kern- und Teilchenphysik (Detektoren zur Messung bestimmten Teilchen bei bestimmten Energien etwa). In der Theoretischen Astrophysik hingegen ist die Anlehnung an die Plasmaphysik besonders eng, da sich viele astronomische Erscheinungen wie etwa Sternenatmosphären oder Materiewolken in guter Näherung als Plasmen beschreiben lassen. Siehe auch: Geschichte der Astrophysik in der Antarktis, Portal:Physik, Portal:Astronomie Kategorie:Physik Kategorie:Astrophysik ja:天体物理学 ms:Astrofizik simple:Astrophysics

Sternörter

Unter Sternörtern versteht man in der Astronomie, Astrometrie und Geodäsie die Angabe eines Satzes von Koordinaten von Gestirnen. Im Regelfall betreffen diese Koordinaten entweder eine Gruppe von Gestirnen zur selben Zeit, z.B. von einem Sternhaufen oder eine Zeitserie von Koordinaten. Ein Sonderfall zu letzterem wäre das Vorliegen von gemessenen, reduzierten und mittleren Koordinaten. Alle Sternörter beziehen sich auf eine astronomische Epoche, den Zeitpunkt ihrer Messung oder rechnerischen Gültigkeit. Mittlere Sternörter gelten meist für eine Standard-Epoche, z.B. J2000.0. Meistens sind diese Sternörter bzw. Koordinaten zweidimensional - d.h. auf die übliche (gedachte) Himmelskugel bezogen (sphärische Astronomie):
- Äquatoriales System: Rektaszension (RA) und Deklination (Delta). Zwei andere Systeme für allfällige Berechnungen im Sonnensystem bzw. für Objekte der Milchstraße:
- Ekliptikales System: ekliptische Länge und Breite, bzw.
- Galaktisches System: galaktische Länge und Breite.
- Als dritte Koordinate kann jeweils die Entfernung hinzukommen (in Parsec oder MegaParsec, evt. in Lichtjahren).

Siehe auch


- Sternposition

Weblinks


- [http://www.ari.uni-heidelberg.de Astronomisches Recheninstitut Heidelberg] (Astronomisches Recheninstitut)
- [http://docs.kde.org/de/HEAD/kdeedu/kstars/ai-skycoords.html Himmelskoordinatensysteme] Kategorie:Astronomisches Koordinatensystem Kategorie:Astrometrie

Himmelsmechanik

Die Himmelsmechanik ist die Beschreibung der Bewegung astronomischer Objekte zueinander mit Hilfe physikalischer Theorien. Am bekanntesten ist die Beschreibung der Planetenbewegung durch die klassische Mechanik mit Hilfe der Newtonschen Gravitationstheorie. Im Laufe der Geschichte der Astronomie wurde die Wirkung der Gravitation zwischen astronomischen Körpern (etwa der Planeten im Sonnensystem) durch modernere Theorien immer genauer beschrieben. So gelang es etwa, die Bewegung des Planeten Merkur mit Hilfe der allgemeinen Relativitätstheorie sehr genau zu beschreiben. Mit Hilfe der Himmelsmechanik werden heute alle Bewegungen von Himmelskörpern, die in der Astronomie beobachtet werden, beschrieben. Dabei handelt es sich insbesondere um die Bewegungen
- der Körper im Sonnensystem, inklusive der Monde und der Kleinkörper wie Asteroiden, und Kometen,
- der einzelnen Sterne in Sternsystemen wie offenen und kugelförmigen Sternhaufen und
- der astronomischen Objekte innerhalb von Galaxien und die Bewegung von Galaxien zueinander, z. B. in Galaxienhaufen. Die Bewegung der verschiedenen Körper wird in einem geeigneten Koordinatensystem beschrieben. Um die so gewonnenen Daten weiter zu verarbeiten, müssen diese in gebräuchliche astronomische Koordinatensysteme umgerechnet werden, wie z. B. das ekliptikale zur Simulation eines Beobachters außerhalb der Ekliptik, das geozentrisch äquatoriale zur Darstellung der Positionen relativ zu anderen Sternen oder ein auf den Beobachtungsort bezogenes azimutales Koordinatensystem. Speziell die Errechnung der Planetenpositionen für einen Beobachter auf der Erde bezeichnet man als Ephemeridenrechnung. Eine historische Methode der Himmelsmechanik im geozentrischen Weltbild stellten die Epizykel des Ptolemäus dar. Kategorie:Himmelsmechanik ja:天体力学

Sphärische Astronomie

Die Sphärische Astronomie behandelt die zweidimensionale Vermessung des Sternhimmels und die zugehörigen Berechnungen, Bezugssysteme und Sternörter. Man sieht also davon ab, dass die verschiedenen Himmelskörper ganz unterschiedlich weit entfernt sind, und behandelt die Sterne wie Punkte auf einer gedachten "Himmelskugel", die die Erde umgibt. Diese Form der Astronomie war bis in die Neuzeit hinein die einzig mögliche, da die Bestimmung der Entfernung von Himmelskörpern früher noch nicht möglich war. Sie hängt eng mit der Astrometrie, Positionsastronomie und Trigonometrie zusammen. Siehe auch: Astronomie, Geodäsie, Sternkataloge, Astronomische Koordinatensysteme

Weblinks


- [http://www.astronomie.at/burgenland/archiv/sphaerisch/start.htm Einführung in die sphärische Astronomie - Burgenländische Amateurastronomen] Kategorie:Astronomisches Koordinatensystem

Himmelskörper

Ein Himmelskörper ist ein natürliches Objekt, das sich am Himmel zeigt, wie zum Beispiel ein Stern (z.B. die Sonne), ein Planet (z.B. die Erde), der Erd-Mond, ein Asteroid oder Meteorid. Himmelskörper werden von der Astronomie und der Astrophysik untersucht. Ein Gegenstand dieser beiden Wissenschaften sind die astronomischen Objekte, die sich am Tag- und Nachthimmel zeigen. Ungeklärt ist die Frage, ob schwarze Löcher auch als Himmelskörper bezeichnet werden können. Siehe auch: Satellit, Raumstation Kategorie:Astronomie

Koordinaten

Mit Hilfe eines Koordinatensystems lassen sich die Positionen von Punkten im Raum angeben. Die Position im Raum wird im gewählten Koordinatensystem durch Angabe von Zahlenwerten, Koordinaten genannt, eindeutig bestimmt. Mittels einzelner Punkte lassen sich dann durch mehrere Punkte bestimmte Objekte (Linien, Abstände, Flächen, Körper) angeben. Die Anzahl der zur Beschreibung notwendigen Werte entspricht der Dimension des Raumes (oft als n abgekürzt). Man fasst die Koordinaten eines n-dimensionalen Raumes dann auch als ein n-Tupel von Koordinaten auf. Der Punkt, bei dem alle Koordinaten den Wert 0 annehmen, nennt man den Koordinatenursprung.

Unterschiedliche Koordinatensysteme

Die Positionen desselben Punktes im Raum können in verschiedenen Koordinatensystemen dargestellt werden. In den unterschiedlichen Darstellungen wird diese durch unterschiedliche Koordinaten repräsentiert. Bei Systemen, die eine Symmetrie aufweisen kann man durch Darstellung in einem geeigneten Koordinatensystem erreichen, dass einzelne Koordinaten konstant bleiben. Z.B. genügt zur Festlegung einer Position auf der Erdoberfläche, wenn es auf die Höhe über Normalnull (genauer: Ortsabhängigkeit des Erdradius) nicht ankommt, die Angabe von lediglich zwei Koordinaten wie (Längengrad und Breitengrad), die dritte Koordinate ist durch den Erdradius festgelegt. Während sich in solchen Fällen die Verwendung sphärischer Polarkoordinaten (Kugelkoordinaten) anbietet, erfolgt die Beschreibung von Punkten auf einer Ebene im Raum hingegen einfacher in kartesischen Koordinaten: zwei Koordinaten sind variabel, die dritte ist (ohne Beschränkung der Allgemeinheit) durch den konstanten Abstand der Ebene vom Koordinatenursprung festgelegt. variabel Im Allgemeinen unterscheidet man zwischen geradlinigen (affinen) und krummlinigen Koordinatensystemen. Wenn außerdem Koordinatenlinien in jedem Punkt senkrecht aufeinander stehen, nennt man solche Koordinatensystemen orthogonal. Beispiele:
- geradlinige Koordinatensysteme: ::Vektorraum
  - geradlinige orthogonale Koordinatensysteme: ::Kartesisches Koordinatensystem
- krummlinige Koordinatensysteme: ::Elliptische Koordinaten
  - krummlinige orthogonale Koordinatensysteme: ::ebene Polarkoordinaten und Zylinderkoordinaten ::räumliche und sphärische Polarkoordinaten (Kugelkoordinaten) ::Toruskoordinaten

Transformationen zwischen Koordinatensystemen

Die Transformation zwischen unterschiedlichen Koordinatensystemen erfolgt durch Koordinatentransformation. Die unterschiedlichen Zahlenwerte der n-Tupel beschreiben dieselbe Position im Raum. Beim Übergang von geradlinigen (affinen) Koordinaten zu krummlinigen Koordinaten ist zur Berechnung von Größen wie Volumen die Funktionaldeterminante (Jacobi-Determinante) anzuwenden.

Koordinatenursprung

Der Koordinatenursprung bezeichnet den Punkt in einem Koordinatensystem oder einer Karte, an welchem alle Koordinaten den Wert Null annehmen. Er wird deshalb häufig auch als Nullpunkt bezeichnet.

Spezielle Koordinatensysteme

Null Null Der uns umgebende und in Mathematik und Physik benutzte Raum ist der dreidimensionale euklidische Raum. Oft kann eine Raumdimension vernachlässigt werden, so dass nur ein zweidimensionaler Raum zu betrachten ist. Unter Einbeziehung der Zeit entsteht der vierdimensionale Minkowskiraum der Relativitätstheorie. Diese Räume lassen sich durch Kartesische Koordinaten beschreiben, das sind affine (geradlinige) Koordinaten, in der die Koordinaten entlang senkrecht aufeinander stehender Achsen gemessen werden. Bei der Beschreibung in Polarkoordinaten werden der Abstand von einem festgelegten Koordinatenursprung und Winkel zu gegebenen Achsen als Koordinaten verwendet. Auch hier stehen die Koordinatenachsen senkrecht aufeinander, aber sie sind krummlinig. Andere Koordinatensysteme werden in Bezug auf geometrische Objekte (Zylinder, Kegelschnitt) definiert: Zylinderkoordinaten, Hyperbolische Koordinaten. Einige nur in Fachgebieten (z. B. Geodäsie, Geographie, Fernerkundung, Astronomie) gebräuchliche Koordinatensysteme sind:
- Geographisches Koordinatensystem
- Soldner Koordinatensystem
- Gauß-Krüger-Koordinatensystem
- UTM-Koordinatensystem
- Astronomische Koordinatensysteme wie das ekliptikale oder galaktische
- Baryzentrische Koordinaten
- bewegte Koordinatensysteme
- rotierende Koordinatensysteme

Mathematische Betrachtungen

In einem (endlichdimensionalen) Vektorraum ist durch eine Basis automatisch ein Koordinatensystem gegeben. Die Koeffizienten der Basisvektoren lassen sich als Koordinaten verstehen. Der Transformation zwischen zwei Basissystemen entspricht eine Transformation zwischen den entsprechenden Koordinatensystemen. Da eine Transformation von einer Basis zu einer anderen eine lineare Abbildung ist, die etwa durch eine Matrix dargestellt werden kann, sind auch die entsprechenden Transformationen der Koordinatensysteme linear.

Weblinks


- http://www.mathe-online.at/mathint/zeich/i.html - Einfache und verständliche Erklärung (hpts. durch Abbildungen)
- http://mo.mathematik.uni-stuttgart.de/lexikon/K/koordinatensystem.html - Mathematisch exakte Definitionen (mit Formeln) Kategorie:Geometrie ja:座標 ko:좌표계

Geodäsie

Geodäsie (griechisch γη = Erde, δαιζω = ich teile). Nach der klassischen Definition von F.R. Helmert ist die Geodäsie die "Wissenschaft von der Ausmessung und Abbildung der Erdoberfläche". Dies umfasst die Bestimmung der geometrischen Figur der Erde, ihres Schwerefeldes und der Orientierung der Erde im Weltraum (Erdrotation). Die Geodäsie zerfällt in die höhere Geodäsie (Erdmessung und Landesvermessung) und die niedere Geodäsie (Katastervermessung) (s.u.). In der wissenschaftlichen Systematik stellt die Geodäsie einerseits das Bindeglied zwischen Astronomie und Geophysik dar, andrerseits sind viele ihrer Verfahren den Ingenieurwissenschaften zuzuordnen. Im englischen Sprachraum wird dem durch eine Unterscheidung zwischen Geodesy und Surveying Rechnung getragen. In der Mathematik verwendet man den Begriff "geodätisch" für lokal kürzeste Verbindungen zwischen Punkten auf gekrümmten Flächen, siehe Geodäte.

Kurze Geschichte der Geodäsie

Ihren Ursprung hat die Geodäsie in der Notwendigkeit, Land aufzuteilen, Eigentumsgrenzen zu definieren und Landesgrenzen zu dokumentieren. Die Geschichte der Geodäsie reicht bis in das alte Ägypten zurück. Bemerkenswert war die Gradmessung des Eratosthenes zwischen Alexandria und Syene (heutiges Assuan) um 240 v. Chr.. Sie ergab den Erdumfang zu 252.000 Stadien, was dem wahren Wert trotz der unsicheren Entfernung auf etwa 10 Prozent nahekam. Er schätzte den Erdumfang um 240 v. Chr. aus dem um 7,2° unterschiedlichen Sonnenstand. Wichtige Marksteine der frühen Geodäsie waren die Entwicklung von Messinstrumenten im Arabien des 11. Jahrhunderts und in Nürnberg, sowie die Erfindung der Winkelfunktionen (Indien, Peuerbach), des Messtisches und der Triangulation (Snellius um 1615). Ab etwa 1700 verbesserten sich die Landkarten durch exakte Rechenmethoden und die beginnende großräumige Erdmessung, die 1740 mit der Bestimmung der ellipsoidischen Erdradien durch die Franzosen Bouguer und Maupertuis einen ersten Höhepunkt erlebte. Um die Ergebnisse verschiedener Projekte und Landesvermessungen besser kombinieren zu können, entwickelten Roger Joseph Boscovich, Carl Friedrich Gauß et al. schrittweise die Ausgleichsrechnung, die auch präzisen Bezugssystemen und der Vermessung des Weltraums zugute kam. Für die Geodäsie des 19. und 20. Jahrhunderts waren die wichtigsten Stationen:
- die Einführung des Meters, des Greenwicher Nullmeridians und ab 1950 eines globalen Zeitsystems mit Funktechnik und Quarzuhren
- die Geoid- und Schweremessung und Querverbindungen zur Geophysik
- Erhöhung der Messgenauigkeit auf etwa das Hundertfache (dm => mm pro km), wozu Weiterentwicklungen von Theodolit und Winkelmessung, die beginnende Distanzmessung und zuletzt die EDV beitrugen
- Ab 1960 der zunehmende Einsatz von Erdsatelliten mit der Möglichkeit interkontinentaler Messungen: die GPS-Systeme
- Radioastronomie (VLBI) als Basis hochpräziser Referenzsysteme ITRF, ETRS für globale Geodäsie und für die Geodynamik der Erdkruste.

Grundlagen und Teilgebiete

Die Geodäsie liefert mit ihren Vermessungsergebnissen (z.B. aus Kataster- und Landesvermessung, Ingenieurgeodäsie, Photogrammetrie und Fernerkundung) die Grundlagen für zahlreiche andere Fachgebiete und Tätigkeiten:
- im Bereich der Geo- und Naturwissenschaften z.B. für die Astronomie, Physik und Ozeanografie, für Geoinformatik und Kataster, für Landkarten (neben topografischenn auch thematische Karten) der Geologie, Geophysik und Kartografie, sowie für verschiedenste Dokumentationen, etwa der Archäologie.
- in der Technik vor allem für Bauwesen und Architektur, für verschiedene Ziviltechniker, den Ingenieurbau, die Funk- und Geotechnik und diesbezügliche Datenbanken oder Informationssysteme. Die so genannte Höhere Geodäsie (Mathematische Geodäsie, Erdmessung und Physikalische Geodäsie) beschäftigt sich unter anderem mit der mathematischen Erdfigur, präzisen Referenzssystemen und der Bestimmung von Geoid und Erdschwerefeld. Zur Geoidbestimmung werden verschiedene Messverfahren verwendet: Gravimetrie, geometrische und dynamische Methoden der Satellitengeodäsie und die Astrogeodäsie. Die Kenntnis der Schwere ist nötig, um ein genaues Höhensystem zu etablieren - z.B. bezüglich Normalnull der Nordsee (NN, Amsterdamer Pegel) oder der Adria. Das wichtigste Höhensystem in Deutschland ist das Haupthöhennetz DHHN.
Das Geoid (bzw. sein Gradient, die Lotabweichung) dient auch zur Definition und Reduktion lokaler Messungen und Koordinaten auf der Erdoberfläche. Zur Triangulierung und für längere Verbindungslinien nähert man den Meeresspiegel durch ein Referenzellipsoid an und berechnet sie mittels "geodätischer Linien, die auch in der Mathematik (Differentialgeometrie), der Navigation und beim Aufspannen leichter Gewölbe Anwendung finden. Das Geoid und Schwerefeld sind ferner für die Angewandte Geophysik und zur Berechnung von Satellitenbahnen wichtig. Ebenfalls der Höheren Geodäsie ist jener Bereich der Landesvermessung zuzuordnen, bei dem es um regionale Vermessungen und ihre Bezugssysteme geht. Diese Aufgaben wurden früher terrestrisch gelöst, nun aber zunehmend mit dem GPS und anderen Satellitenmethoden.
Eine interessante Anwendung von Geodäsie ist auch die Geodätische Kuppel, bei der man die Kugeloberfläche in Dreiecke unterteilt, um dadurch effiziente und stabile architekturale Kuppeln zu bauen. Die so genannte Niedere oder Allgemeine Geodäsie widmet sich vor allem der Aufnahme von Lageplänen und digitaler Modelle für technische Projekte. Dazu gehören auch Bauplanung und Dokumentation, die Aufnahme des Geländes, die Katastervermessung und Bereiche des Facility Management. Wenn sich im Laufe der Zeit die Eigentumsverhältnisse der Grundstücke verkompliziert haben (durch Teilung beim Kauf und Verkauf oder Vererbung), dann wird eine sog. Bodenordnung notwendig. Ihr wichtigstes Instrument ist die Flurbereinigung, in Österreich Melioration genannt. Mit Ingenieurvermessung bezeichnet man die technische, nicht amtliche Vermessung (z.B. Gebäudeabsteckungen, Ingenieurnivellements, Einrichtung von Großmaschinen etc.) Bei der Erfüllung geodätischer Aufgaben im Untertage- und auch Übertage-Bergbau spricht man von Markscheidewesen oder Bergvermessung. Zu den Spezialgebieten der Geodäsie zählen auch die Seevermessung und hydrografische Profile von Flüssen, die ozeanografische Altimetrie mit Satelliten sowie Kooperationen im Bereich der Navigation.

Bedeutende Geodäten


- George Biddell Airy, London
- al-Ma'mun, Bagdad
- Johann Jacob Baeyer, Berlin
- Karl Maximilian von Bauernfeind, München
- Friedrich Wilhelm Bessel, Königsberg
- Roger Joseph Boscovich, Rom/Berlin/Paris
- Pierre Bouguer, Frankreich/Peru
- Heinrich Bruns, Berlin
- Alexander Ross Clarke, London
- Lorand Eötvos, Ungarn
- Eratosthenes, Alexandria
- George Everest, Großbritannien, Indien
- Carl Friedrich Gauß, Braunschweig/Göttingen
- Friedrich Robert Helmert, Potsdam
- Hipparchos, Nikaia
- Idrisi, Arabien/Sizilien
- Pierre-Simon Laplace, Paris
- Adrien Marie Legendre, Paris
- Henri Poincaré, Paris
- J. H. Pratt, London
- Ptolemäus u. Posidonius, Alexandria
- Heinrich Christian Schumacher
- Johann Georg von Soldner, München
- George Gabriel Stokes, England

Bedeutende Geodäten nach etwa 1900


- Kurt Arnold, Potsdam
- C. F. Baeschlin, Zürich
- W. Bowie, USA
- Kurt Bretterbauer, Wien
- Junyong Chen, Wuhan China
- Yongling Chen, Wuhan China
- Eduard Dolezal, Wien
- Wilhelm Embacher, Innsbruck
- Richard Finsterwalder, München/Hannover
- Irene Fischer, USA
- Erik Grafarend, Stuttgart
- Erwin Groten, Dtl.
- John Fillmore Hayford, USA
- Weikko A. Heiskanen, Finnland
- Siegfried Heitz, Bonn
- Friedrich Hopfner, Wien
- L. Hradilek, Tschechosl.
- W. K. Hristow, Bulgarien
- Sir Harold Jeffreys, London
- W. Jordan, Dtl.
- Karl Jung, Dtl.
- Heribert Kahmen, Hannover/Wien
- William Kaula, USA
- Max Kneissl, München
- Karl-Rudolf Koch, Bonn
- Yoshihide Kozai, Boston
- Th. N. Krassowski, Russland
- Karl Ledersteger, Wien
- A. Marussi, Florenz
- M. S. Molodenski, Russland
- Helmut Moritz, Graz
- Theodor Niethammer, Schweiz
- Wolfgang Pillewizer, Dresden/Wien
- Karl Ramsayer, Stuttgart
- Christoph Reigber, Potsdam
- Karl Rinner, Dtl. und Graz
- Reiner Rummel, München
- Hellmut Schmid, Schweiz
- Rudolf Sigl, München
- L. Tanni, Helsinki
- Wolfgang Torge, Hannover
- F. A. Vening Meinesz, NL
- Helmut Wolf, Bonn
- Patrick Schönstedt, Pinneberg
- David Holler, Scheifling

Geodäten in der Literatur


- K. (Das Schloß (Romanfragment) von Franz Kafka)
- Hauke Haien (Der Schimmelreiter von Theodor Storm)
- Der Landvermesser (Bunte Steine - Kalkstein von Adalbert Stifter
- Old Shatterhand (Winnetou 1. Teil von Karl May)
- Vermessungsrat a.D. Stürenburg (in Stürenburg-Geschichten von Arno Schmidt)

Geodätische Referenzsysteme


- DHDN (Deutsches Hauptdreiecksnetz)
- DHHN (Deutsches Haupthöhennetz)
- DHSN (Deutsches Hauptschwerenetz)
- MGI Österr.Netz Erster Ordnung (siehe auch Hermannskogel)
- Schweregrundnetz von Österreich, Schweiz u. a.
- WGS84 (World Geodetic System) Ellipsoid (1984 definiert)
- ETRS'89 (European Terrestial Reference System 1989)
- ITRS (International Terrestrial Reference System)

Mess- und Rechenmethoden der Geodäsie


- Richtungs- und Winkelmessung
- Distanzmessung (EDM), Doppler- und Inertialnavigation
- Höhenmessung (trigonometrisch, barometr., Altimetrie)
- Photogrammetrie (terrestrisch, Aero-F.) und Satelliten-Fernerkundung
- Gravimetrie (Schweremessung) und Gradiometrie
- satellitengeodätische Messungen und Modelle.

Messverfahren im Detail (alphabetisch)


- Absteckung
- Astronomische Ortsbestimmung
- GNSS (Global Navigation Satellite System): Differential GPS (DGPS)
- Fernerkundung
- Freie Standpunktwahl oder Freie Stationierung
- relative und absolute Gravimetrie
- Gradiometrie
- Laserscanning
- Netzmessung
- Nivellement
- Polarpunktaufnahme
- Polygonierung (Polygonzug)
- Profilaufnahme
- Pseudoranging zu Satelliten
- Rückwärtsschnitt, Vorwärtsschnitt, Bogenschnitt
- SLR (Satellite Laser Ranging)
- SST (Satellite to Satellite Tracking)
- Spiegeln, Staffeln
- Triangulation, Trilateration
- VLBI (Very Long Baseline Interferometrie)

Rechenverfahren und Rechenhilfsmittel der Geodäsie


- Geodätisches Rechnen an PC und programmierbaren Taschenrechnern
  - geodätische Software, Vermessungs-Software
  - Helmert-Transformation und räumliche Methoden der Koordinaten-Transformation (z.B. 7-Parameter-Transformation bei GPS-Netzen)
- Rechenmodelle für Messgeräte-Kalibrierung, Eichung und Metrologie
  - Ausgleichungsrechnung und statistische Prüfmethoden
- Mathematische Geodäsie und kartografische Projektionen
- Koordinaten-Datenbanken, digitale Terrainmodelle (DTM), digitale Verschneidungs-Programme
  - digitaler Kataster und Grundbuch, Facility Management
- Geoinformationssysteme (GIS) und LIS und andere raumbezogene Datenbanken wie z.B. der Leitungskataster
- IGS, International GPS Service) für genaue Satellitenbahnen und DGPS
  - SAPOS und andere Regionaldienste für Satellitenpositionierung.

Wichtige Messinstrumente


- Theodolit
- Tachymeter
- Nivellier
- Gravimeter
- GNSS-Empfänger (GPS und GLONASS, Galileo-Empfänger)
- Laserscanner
- Messkammer (Photogrammetrie)

Spezial- und Hilfsgeräte der Geodäsie


- Basislatte
- Bussolentachymeter
- Distanzer, EDM-Aufsatz
- Doppelpentagonprisma oder Doppelwinkelprisma
- Fluchtstab oder Fluchtstange
- Kombinationsempfänger für GPS und ähnliche Verfahren (GLONASS, Galileo)
- Kreiselkompass
- LaserDisto
- Lasertracker
- Lattenrichter
- optisches Lot
- Meridianrichtungskreisel
- Messband oder Maßband
- Messlatte
- Nivelliergerät
- Prisma bzw. Reflektor
- Schlagschnur
- Schlauchwaage
- Senkblei (Senkel, Schnurlot, mechanisches Lot)
- Sextant
- Stativ (Holz, Metall)
- Tachymeter (analog und digital)
- Vermarkungsmaterial
- historische Geräte der Antike:
  - Groma
  - Chorobates
  - Dioptra
- historische Geräte der Neuzeit:
  - Messtisch
  - Kippregel

Ergebnisse Geodätischer Arbeiten


- Festpunktfelder für Lage, Höhe und Schwere
- Lage- und Höhenkoordinaten von Objektpunkten und Vermessungspunkten
- Dimensionen und Ausrichtung von Objekten
- Deformationen von Objekten (siehe Geodynamik und Geotechnik)
- Karten und Pläne
- unmaßstäbliche Darstellungen, z.B. Perspektive Ansichten
- Orthofotos
- Daten für Geo-Informationssysteme
- Digitale Geländemodelle
- Visualisierung technischer Objekte.

Organisationen für die Amtliche Vermessung


- Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (Deutschland)
- Landesvermessungsämter (Deutschland)
- Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen BEV Wien (für Österreich)
- Bundesamt für Landestopografie (swisstopo)
- Öffentlich bestellte Vermessungsingenieure (Deutschland außer Bayern)

Literatur


- Astronomische und Physikalische Geodäsie. Band 5 "Handbuch der Vermessungskunde", Karl Ledersteger, Verlag J.B.Metzler, Stuttgart 1969
- Geodäsie / Geodesy, Wolfgang Torge, DeGruyter, Berlin 1975 u.~1990
- Vermessungskunde und Grundlagen der Statistik für das Bauwesen, Bertold Witte u. Hubert Schmidt, ISBN 3-87907-418-6, Wichmann 5.Aufl., Heidelberg 1989/2004
- Lehrbuch Vermessung-Grundwissen, Bettina Schütze, Andreas Engler, Harald Weber, ISBN 3-936203-00-8
- Auswertung geodätischer Überwachungsmessungen, Walther Welsch, Otto Heunecke u. Heiner Kuhlmann. In Handbuch Ingenieurgeodäsie (Hsg. M.Möser, G.Müller, H.Schlemmer & H.Werner, ISBN 3-87907-295-7, Wichmann Heidelberg 2000
- Das Porträt der Erde, Geschichte der Kartografie. Vitalis Pantenburg, Stuttgart 1970.

Weblinks


- [http://www.geoinf.de Das Studium der Geodäsie in Deutschland]
- [http://www.dgfi.badw.de/ Deutsches Geodätisches Forschungsinstitut (DGFI) in München]
- [http://www.katasteramt.de www.katasteramt.de]
- [http://www.tu-dresden.de/fghgipg/Forschung/Forschung-frame.html Planetare Geodäsie an der TU Dresden]
- [http://www.pimath.de/geo/verzeichnis.html Die Gestalt der Erde (Geschichte, Ellipsoid-Formeln, Geoid) usw.]
- [http://www.lverma-forum.nrw.de/viewforum.php?f=9 WBVK e.V. - Forum des Vereins zur Förderung der Weiterbildung im Vermessungswesen und der Kartographie]
- [http://www.adv-online.de/ Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV)]
- [http://www.ipi.uni-hannover.de/html/lehre/lehrveranstaltungen/vermbau/ Übersicht der Messverfahren, Uni Hannover]
- [http://www.vermessungsseiten.de Messverfahren und -Instrumente, Jobelmann-Schule]
- http://www.gih.uni-hannover.de/gihwww/geschichte/professoren/daten/

> Forschungsbiografien der Hannv.Geodäsie-Professoren] Hochschule Neubrandenburg (Studiengänge Vermessungswesen und Geoinformatik): http://www.hs-nb.de/vermessung/home.html[http://www.beispiel.de Link-Text]

Geodätische Institute im deutschsprachigen Raum:


- Aachen: [http://www.gia.rwth-aachen.de/ Das Geodätische Institut der] RWTH Aachen
- Berlin: [http://www.igg.tu-berlin.de/ Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik der] TU Berlin
- Bonn: [http://www.gib.uni-bonn.de/ Geodätisches Institut der] Universität Bonn
- Braunschweig: [http://www.tu-bs.de/institute/geodae Institut für Geodäsie und Photogrammetrie der] TU Braunschweig
- Darmstadt: [http://www.tu-darmstadt.de/fb/bi/geod/index.htm Geodätisches Institut der] TU Darmstadt
- Dresden: [http://wwwgi.geo.tu-dresden.de/ Geodätischen Institut der] TU Dresden
- Graz: [http://www.cis.tugraz.at/ivm/index.htm Institut für Ingenieurgeodäsie und Messsysteme der] Technische Universität Graz
- Hannover: [http://www.gih.uni-hannover.de/ Geodätisches Institut der] Universität Hannover
- Karlsruhe: [http://www.gik.uni-karlsruhe.de/ Geodätisches Institut der] Universität Karlsruhe (TH)
- München: [http://www.geo.bv.tum.de/ Lehrstuhl Geodäsie der] TU München
- München: [http://www.bauv.unibw-muenchen.de/institute/inst9/ Geodätisches Institut der UniBw]
- Stuttgart: [http://www.uni-stuttgart.de/gi/index.de.html Geodätisches Institut der] Universität Stuttgart
- Stuttgart: [http://www.uni-stuttgart.de/iagb Institut für Anwendungen der Geodäsie im Bauwesen der] Universität Stuttgart
- Wien: [http://info.tuwien.ac.at/geodaesie/ Institut für Geodäsie und Geophysik der] TU Wien
- Zürich: [http://www.igp.ethz.ch/ Geodetic Metrology and Engineering Geodesy] an der ETH Zürich Labor für Instrumentenkunde und Kalibrierung der Hochschule Neubrandenburg: http://www.hs-nb.de/vermessung/slabore/IK/index.html[http://www.beispiel.de Link-Text]

Institute für Markscheidewesen (Geodäsie im Bergbau) im deutschsprachigen Raum:


- Freiberg: [http://www1.tu-freiberg.de/~wwwmage/index.html Institut für Markscheidewesen und Geodäsie] an der Technische Universität Bergakademie Freiberg
- Clausthal-Zellerfeld: [http://www.igmc.tu-clausthal.de/ Institut für Geotechnik und Markscheidewesen] an der Technischen Universität Clausthal
- Aachen: [http://www.ifm.rwth-aachen.de/cms/front_content.php Institut für Markscheidewesen,Bergschadenkunde und Geophysik im Bergbau] an der RWTH Aachen
- Leoben: [http://www.unileoben.ac.at/institute/markkd.htm Institut für Markscheide- und Bergschadenkunde] an der Montanuniversität Leoben ! Kategorie:Geowissenschaft ja:測地学

Sternkatalog

In der Astronomie werden wegen ihrer riesigen Anzahl die meisten Sterne einfach über Katalognummern referenziert. Es gibt eine ganze Reihe verschiedener Sternkataloge, die im Lauf der Jahre zu verschiedenen Zwecken erstellt wurden. Dieser Artikel führt nur einige der häufiger Genannten auf. Die meisten der in jüngerer Zeit geschaffenen Kataloge können vom Astronomical Data Center der NASA oder anderswo heruntergeladen werden (siehe Weblinks).

Historische Kataloge

Obwohl er schon lange nicht mehr von ernsthaften Astronomen verwendet wird, sollte der Sternkatalog von Ptolemäus erwähnt werden, der 1022 Sterne enthält, die von Alexandria aus sichtbar sind, und im 2. Jahrhundert n. Chr. als Teil seines Almagest veröffentlicht wurde. Er war für über tausend Jahre der Standardkatalog in der westlichen und arabischen Welt. Der Katalog basierte zu einem gewissen Grad auf einem früheren von Hipparch von Nicäa aus dem 2. Jahrhundert v. Chr. Ein noch früherer Katalog war der von Timocharis von Alexandria, der etwa 300 v. Chr. geschrieben und später von Hipparch benutzt wurde. Zwei Systeme, die in historischen Katalogen eingeführt wurden, werden auch heute noch eingesetzt. Die Bayer-Bezeichnungen aus Johann Bayers Sternkatalog Uranometria von 1603, bei denen die helleren Sterne eines jeden Sternbilds mit griechischen Buchstaben bezeichnet wurden, z. B. γ Orionis oder κ Lyrae. Etwas mehr als hundert Jahre später folgten 1712 die Flamsteed-Bezeichnungen aus der Historia coelestis Britannica von John Flamsteed, in der statt der knappen griechischen Buchstaben Nummern verwendetet wurden. Die selben Beispielsterne heißen hier 24 Orionis und 1 Lyrae.

Kataloge für den gesamten Himmel

Bayer und Flamsteed verzeichneten nur wenige tausend Sterne, die alle mit bloßem Auge sichtbar sind. Theoretisch sollten also Kataloge für den gesamten Himmel die verbleibenden Sterne auflisten. Da es allerdings allein in der Milchstraße Milliarden von Sternen gibt, ist dies ein unerreichbares Ziel. Daher wird in dieser Art von Katalogen meist versucht, jeden Stern aufzuführen, der heller als eine vorgegebene scheinbare Helligkeit ist.

Henry-Draper-Katalog (HD/HDE)

Der Henry-Draper-Katalog des Harvard College Observatory wurde in neun Bänden zwischen 1918 und 1924 veröffentlicht und stellt die erste großangelegte Anstrengung dar, auch die Spektraltypen von Sternen zu katalogisieren. Er deckt den gesamten Himmel ab und enthält 225.300 Sterne bis hinab zu einer scheinbaren Helligkeit von 9m. 1949 wurde der Katalog um nochmals 133.783 auf insgesamt 359.083 Sterne ergänzt. Die Positionsdaten beziehen sich beide Male auf die astronomische Epoche 1900.0. Die Sterne darin werden mit der Abkürzung HD gefolgt von der Nummer des Sterns referenziert, z. B. HD 185037. Auch bei den Sternen des Erweiterungskatalogs (HDE, HD extension) wird meist HD verwendet, da die zusätzlichen Sterne eindeutig nummeriert sind. HD-Nummern werden heute häufig für Sterne verwendet, die keine Bayer- oder Flamsteed-Bezeichnung besitzen.

SAO-Katalog

Der Katalog des Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO-Katalog) wurde um 1965 für die Satellitengeodäsie in der Standard-Epoche 1950.0 erstellt. Er enthält 250.000 Sterne bis hinab zu 9m aus verschiedenen Quellen. Daher besteht eine beträchtliche Überlappung mit dem HD-Katalog. Am Nordhimmel hat er Genauigkeiten besser als 1". Ein Satz von fast 200 Sternkarten ergänzt das 4-bändige Werk. In der neuesten Ausgabe ist die Epoche der Positionsdaten J2000.0. Der SAO-Katalog enthält eine zusätzliche wichtige Information, die der HD-Katalog nicht enthält, nämlich die Eigenbewegung der Sterne. Daher wird er oft herangezogen, wenn dies von Bedeutung ist. In der letzten Fassung sind außerdem die entsprechenden Nummern im HD- und BD-Katalog angegeben. Die Namen im SAO-Katalog beginnen mit der Buchstabenfolge SAO, gefolgt von einer Nummer. Die Nummern werden in achtzehn 10°-Bändern zugewiesen, wobei die Sterne innerhalb eines Bands nach Rektaszension geordnet sind.

Bonner, Südliche, Córdoba und Cape Photographic Durchmusterung (BD/SD/CD/CPD)

Die Bonner Durchmusterung und ihre Folgeausgaben waren die umfassendsten Kataloge, bevor die Fotografie zu diesem Zweck eingeführt wurde. Die Bonner Durchmusterung (BD) selbst wurde von Friedrich Wilhelm Argelander, Adalbert Krüger und Eduard Schönfeld zwischen 1852 und 1859 herausgegeben. Sie enthielt die Örter von 324.198 Sternen in der Epoche 1855.0. Da sie fast nur den nördlichen Sternenhimmel abdeckte, wurde sie 1886 durch die Südliche Durchmusterung (SD) mit 120.000 Sternen und 1892 durch die Córdoba Durchmusterung (CD) mit nochmals 580.000 Sternen erweitert. Schließlich folgte im Jahr 1896 die Cape Photographic Durchmusterung (CPD) mit nochmals 450.000 Sternen. Astronomen ziehen in der Regel die HD-Bezeichnung eines Sternes vor, da in ihm auch spektroskopische Informationen enthalten sind. Da aber die Durchmusterungen wesentlich mehr Sterne enthalten, werden diese älteren Bezeichnungen gelegentlich herangezogen, wenn keine Eintrag im HD-Katalog existiert. In den Durchmusterungskatalogen werden Sterne mit den Initialen des jeweiligen Werkes (BD, SD, CD, CPD), gefolgt von der Deklination in Grad und einer weiteren Nummer ausgezeichnet. Letztere Nummer ist mehr oder weniger willkürlich, da es zu jedem Deklinationswinkel tausende von Sternen gibt. Beispiele für diese Art der Bezeichnung sind BD+50°1725 oder CD-45°13677.

U.S. Naval Observatory (USNO-B1.0)

Der USNO-B1.0 ist ein Katalog der Forscher des U.S. Naval Observatory, der für 1.042.618.261 Objekte die Örter, Eigenbewegungen, scheinbaren Helligkeiten bei verschiedenen Wellenlängen und Abschätzungen dafür enthält, ob es sich um Stern oder Galaxie handelt, ermittelt aus 3.643.201.733 Einzelbeobachtungen. Die Daten wurden durch Katalogisierung von 7435 Schmidt-Platten gewonnen, die bei verschiedenen Durchmusterungen im Lauf der letzten 50 Jahre aufgenommen wurden. Vom USNO-B1.0 nimmt man an, dass er den gesamten Himmel bis hinab zu 21m abdeckt, eine Genauigkeit von 0,2" bezüglich der Epoche J2000.0 und eine Genauigkeit von 0,3m bei der photometrischen Helligkeitsmessung in bis zu fünf Farben besitzt sowie 85% Genauigkeit bei der Unterscheidung von Sternen von nichtstellaren Objekten.

Weitere Kataloge


- Harvard Revised (HR)
- Positions and Proper Motions (PPM): Katalog des Astronomischen Recheninstituts Heidelberg
- Tycho und Tycho-2 (TYC, TYC2): 1.058.322 Sterne bis 11,5m bzw. 2.557.501 bis 12m, die im Rahmen des Hipparcos-Projekts (siehe unten) erfasst wurden.

Spezialkataloge

Spezialisierte Kataloge zielen nicht darauf ab alle Sterne des Himmels aufzulisten, sondern stattdessen Sterne bzw. astronomische Objekte eines bestimmten Typs, wie z. B. veränderliche Sterne, Doppelsterne oder sehr nahe Sterne.

Aitken-Doppelsternkatalog (ADS)

In seinem Katalog New general catalogue of double stars within 120 deg of the North Pole von 1932 führt Robert Aitken 17.180 Doppelsterne von -30° bis 90° Deklination auf.

Gliese (Gl) und Gliese-Jahreiß (GJ)

Der Katalog von Wilhelm Gliese (Gl), später mit Hartmut Jahreiß (GJ), hat das Ziel, alle Sterne innerhalb von 25 Parsec um die Erde zu erfassen. Er wurde mehrmals erweitert:
- Catalogue of Nearby Stars (Katalog naher Sterne, 1969, Gliese): die zweite Ausgabe mit Nummern von 1.0 bis 965.0. Zur Unterscheidung von den Sternen der ersten Ausgabe wurden hier Dezimalpunkte eingefügt. Der Katalog selbst wird auch als CNS2 bezeichnet, jedoch nicht in Zusammenhang mit den Katalognummern.
- Extension of the Gliese catalogue (Erweiterung des Gliese-Katalogs, 1970, Woolley, Epps, Penston und Pocock): Nummern 9001 bis 9850.
- Nearby Star Data Published 1969-1978 (Daten naher Sterne, veröffentlicht 1969–1978, 1979, W. Gliese and H. Jahreiß): Mit den Nummern 1000 bis 1294 sind nahe Sterne bezeichnet, mit 2001 bis 2159 solche, von denen dies vermutet wird.
- Preliminary Version of the Third Catalogue of Nearby Stars (Vorläufige Version des dritten Katalogs naher Sterne, 1991, Gliese und Jahreiß): Nummern 3001 bis 4388. Obwohl letztgenannte Version des Katalogs als »vorläufig« bezeichnet wurde, ist sie die immer noch verwendete (im September 2001) und wird CNS3 genannt. Er enthält 3803 Sterne, von denen die meisten bereits GJ-Nummern hatten, aber auch 1388 neue. Ein Beispiel für einen bereits allgemein bekannten Stern aus dieser »inoffiziellen« Fassung ist GJ 3021, der von einem Planeten (Exoplanet) umkreist wird.

Hipparcos (HIP)

Der Hipparcos-Katalog wurde aus Daten des astrometrischen Satelliten Hipparcos der Europäischen Weltraumorganisation ESA zusammengestellt, der zwischen 1989 und 1993 im Einsatz war. Der Katalog wurde 1997 veröffentlicht und enthält 118.218 Sterne in bisher einmaliger Präzision - durchschnittlich ±0,003". Er ist auch wegen seiner Parallaxenmessungen interessant, die um einiges akkurater sind als von Observatorien am Boden vorgenommene, und wegen der Messungen von Radialgeschwindigkeiten. Neben diesen sehr genauen Messungen kartografierte der Satellit noch eine Vielzahl weiterer Sterne mit etwas geringerer Genauigkeit. Diese beiden Tycho-Kataloge, Tycho und Tycho 2, enthalten 1 bzw. 2 Millionen Sterne mit 0,03" Genauigkeit.

Fundamentalkataloge

In so genannten Fundamentalkatalogen sind die Positionen und Eigenbewegungen von Sternen verzeichnet, die über lange Zeiträume genau vermessen wurden. Sie legen ein besonderes, absolutes Koordinatensystem fest, das "Fundamentalsystem", welches weitgehend einem Inertialsystem entspricht. Diese "Fundamentalsterne" werden für verschiedene Arten von Messungen herangezogen, bei denen eine hohe absolute Genauigkeit erforderlich ist, z. B. für geographische Breite, Lotrichtung oder die Ortszeit. Dem ersten Katalog FK3 (1937) folgte 1963 der doppelt so umfangreiche FK4 des Astronomischen Recheninstituts Heidelberg mit 1535 Sternen und 1988 der Fundamentalkatalog FK 5. Seit 2000 ist der mit Hipparcos wesentlich verfeinerte FK 6 mit 3300 Sternen im Einsatz.

Weitere Kataloge


- General Catalogue of Variable Stars (GCVS): 68.179 veränderliche Sterne
- Washington Double Star Catalog (WDS): 83.211 Doppelsterne
- Guide Star Catalog II

Weblinks


- [http://adc.gsfc.nasa.gov/adc/sciencedata.html NASA Astronomy Data Center] (englisch)
- [http://cdsweb.u-strasbg.fr/cats/Cats.htx Centre de Données astronomiques de Strasbourg] (englisch)
- [http://www.to.astro.it/astrometry/Astrometry/DIRA2/DIRA2_doc/FK/FK4.HTML Fundamental Catalogue FK4] (englisch)

Siehe auch


- Astrometrie
- astronomische Objekte
- Sternbenennung Kategorie:Sternkatalog ja:星表

Eigenbewegung

Als Eigenbewegung bezeichnet man in der Astronomie die auf tatsächlichen räumlichen Bewegungen beruhende scheinbare Bewegung von Sternen an der gedachten Himmelskugel, d. h. eine fortschreitende Veränderung des Sternortes. Die Eigenbewegung wurde erst 1728 von James Bradley erkannt, da sie sich nur sehr langsam vollzieht; bis dahin wurde deshalb allgemein von Fixsternen gesprochen. Sie wird in Bogensekunden pro Jahr, Einheit "/a, gemessen und hat meist das Formelzeichen μ. Davon zu unterscheiden sind scheinbare Bewegungen an der Himmelskugel, die auf andere Weise hervorgerufen werden:
- Die jährliche Bewegung der Erde um die Sonne bewirkt eine Parallaxe, das heißt, nahe Sterne verschieben sich aufgrund des unterschiedlichen Beobachtungswinkels leicht vor dem Hintergrund wesentlich weiter entfernter Sterne.
- Die Schwankungen der Erdachse, im Wesentlichen Präzession und Nutation, führen zu einer gleichförmigen Verschiebung der gesamten Himmelskugel.
- Die endliche Lichtgeschwindigkeit führt zusammen mit der Erdbewegung zur Aberration (Abirrung) des Sternenlichts, da die Erde sich unter dem einfallenden Licht fortbewegt. Der Stern mit der höchsten bislang gemessenen Eigenbewegung ist Barnards Pfeilstern, der sich mit 10,34" pro Jahr bewegt – zweitschnellster ist Kapteyns Stern. Um neben dem Winkelunterschied pro Jahr auch die scheinbare Richtung der Eigenbewegung an der Himmelskugel anzugeben, werden zwei Systeme verwendet:
- Neben der Gesamteigenbewegung pro Jahr wird zusätzlich ein Positionswinkel vermerkt, als Abweichung von der Nordrichtung. Dabei ist Norden 0°, Osten 90°, Süden 180° und Westen 270°. Für das Beispiel Barnards Pfeilstern wird daher neben μ = 10,34"/a noch der Positionswinkel von 355,8° angegeben.
- Die Gesamteigenbewegung pro Jahr wird in zwei Komponenten μ(RA) und μ(Dec) zerlegt; μ(RA) gibt die jährliche Eigenbewegung in Richtung Rektaszension an, μ(Dec) in Richtung Deklination. Für Barnards Pfeilstern lauten die Werte: ::μ(RA) = -0,757"/a ::μ(Dec) = 10,31"/a Siehe auch: Radialgeschwindigkeit, Astrometrie Kategorie:Himmelsmechanik ja:固有運動

Geowissenschaften

Die Geowissenschaften (von Geo=Erde, Erdwissenschaften) umfassen die Wissenschaften, die sich mit der Erde beschäftigen und gehört damit zu den Naturwissenschaften. Den Geowissenschaften werden u.a. die Fächer Geologie, Geographie, Geoinformatik, Paläontologie, Mineralogie, Petrographie, Kristallographie, Geophysik, Geodäsie, Glaziologie, Kartographie, Photogrammetrie, Meteorologie und Bodenkunde zugeordnet. Die Geowissenschaften verwenden die Kenntnisse und Methoden der Basiswissenschaften Physik, Mathematik, Astronomie, Chemie und Biologie. Da die Geowissenschaften sehr interdisziplinär und fächerübergreifend sind, gibt es viele spezielle Disziplinen, die eine hohe Umweltrelevanz besitzen, z.B. Angewandte Geologie i.w.S., Ingenieurgeologie, Hydrogeologie, Hydrologie, Geochemie (u.a. mikrobielle Geochemie), Geoökologie, Meteorologie, Klimatologie, Geothermie. Die Geowissenschaften haben eine tragende Rolle für die Energieversorgung wie Rohstoffversorgung unserer Welt. Die Suche (Exploration) nach Trinkwasser, Kohlenwasserstoffen (Erdöl, Erdgas, Kohle), Metallen und Nichtmetallen (Steine und Erden), wie Kies, Bausand, Ziegelton, Zementkalk, etc., aber auch Kernenergierohstoffen (Uran) und Erdwärme werden durch Geowissenschaftler projektiert und realisiert. Die Gewinnung dieser Rohstoffe fällt aber eher in den Bereich der Ingenieurwissenschaften, besonders des Bergbaus. Die angewandten Geowissenschaften finden Verwendung bei vielen Bauvorhaben (Gründung von Bauwerken, Erdbau, Grundbau und Tunnelbau). Die Raumplanung, der Umweltschutz bis hin zur Abfallwirtschaft (Deponien) benötigen geowissenschaftliche Kenntnisse. Die Abgrenzung bzw. die Definition des Begriffs „Geowissenschaften” ist nicht eindeutig definiert. Das Fach Geographie ist hier ein gutes Beispiel. Die oben angeführten „harten” Themen sind auch Bestandteil der „physischen Geografie”. Nichtsdestsotrotz gibt es den Zweig der „Anthropogeografie” mit zahlreichen Bezügen zu zwar raumbezogenen, nicht aber per se „erd”-bezogenen Themen. Zu nennen sind z.B. Wirtschaftsgeografie, Kulturgeografie und viele mehr.

Die einzelnen Wissenszweige

; Astrogeodäsie : Die Astrogeodäsie ist ein Teilgebiet der Geodäsie, welches Kenntnisse, Mittel und Methoden der Astronomie für Vermessungsaufgaben einsetzt (siehe auch Geodäsie). ; Bodenkunde : Die Bodenkunde (Pedologie) ist die Wissenschaft, die sich mit der Entstehung, der Entwicklung, den Bestandteilen und einer Klassifizierung von Böden befasst. Böden entstehen durch physikalische und chemische Verwitterung aus festem Gestein. ; Fernerkundung : Interdiziplinäres Instrument zur Datenbeschaffung durch Luftbildaufnahmen und Fernerkundungssatelliten für fast alle der hier aufgeführten Bereiche. ;