Julius Cäsar und Schalttage

Die Vorderseite dieser Münze zeigt Julius Caesar. Dieser römische Kaiser führte den julianischen Kalender ein, der alle vier Jahre einen Schalttag vorsieht.

Bildcredit: Classical Numismatic Group, Inc., Wikimedia

Der heutige 29. Februar ist ein Schalttag. Das ist ein relativ seltenes Ereignis. Im Jahre 46 v. Chr. schuf Julius Caesar ein Kalendersystem, das alle vier Jahre einen Schalttag hinzufügt. Er folgte damit dem Rat des Astronomen Sosigenes aus Alexandria. Mit dem Schalttag glich er aus, dass ein Erdenjahr etwas länger als 365 Tage dauert.

Heute würde man sagen: Die Zeit, die die Erde für eine Runde um die Sonne braucht, ist etwas länger als die Zeit, in der sich die Erde 365 Mal um ihre eigene Achse dreht (bezogen auf die Sonne. Genau genommen dauert es zirka 365,24219 Rotationen). Wären alle Kalenderjahre 365 Tage lang, dann würden sie alle vier Jahre um etwa einen Tag vom tatsächlichen Jahr abweichen.

Caesar ist hier auf einer Münze dargestellt, die auf seinen Erlass hin geprägt wurde. Der Monat Juli wurde posthum nach Julius Caesar benannt. Ohne Schalttage wäre dieser Monat eines Tages auf der Nordhalbkugel im Winter! Weil man aber alle vier Jahre ein Schaltjahr mit einem zusätzlichen Tag einführte, wich das Kalenderjahr viel weniger stark ab.

Der julianische Kalender wurde bis ins Jahr 1582 verwendet. Dann führte Papst Gregor XIII. eine weitere Detailanpassung ein. Er verfügte, dass Schalttage nicht in Jahren auftreten, die mit „00“ enden, außer wenn sie durch 400 teilbar sind. Das gregorianische Kalendersystem ist heute weit verbreitet.

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Ferne Neutrinos unter dem Eis der Antarktis aufgespürt

Oben ist ein Bild des IceCube-Observatoriums im Eis der Antarktis. Darunter ist eine Illustration der Detektoren, die Teilchen messen. Sie sind im Eis eingefroren.

Bildcredit: IceCube-Arbeitsgemeinschaft, U. Wisconsin, NSF

Woher kommen diese Neutrinos? Das Neutrino-Observatorium IceCube befindet sich in der Nähe des Südpols der Erde. Es begann, fast unsichtbare Teilchen mit sehr hoher Energie aufzuspüren. Diese Teilchen sind Neutrinos, die kaum mit Materie wechselwirken. Sie durchdringen kurz vor ihrer Ortung fast die ganze Erde. Es ist ein Rätsel, woher sie stammen.

Hier ist das antarktische Labor IceCube abgebildet. Die Skizze unter dem Foto zeigt lange Detektorstränge. Sie sind im kristallklaren Eis darunter eingefroren.

Mögliche Quellen der kosmischen Neutrinos sind die stürmische Umgebung sehr massereicher Schwarzer Löcher. Sie befinden sich in den Zentren ferner Galaxien. Vielleicht stammen die Neutrinos auch von gewaltigen Sternexplosionen wie Supernovae oder Gammablitzen im fernen Universum, die ihren Höhepunkt erreichen. Wenn IceCube künftig immer mehr energiereiche Neutrinos aufspürt, lösen wohl Übereinstimmungen mit bekannten Objekten dieses kosmische Rätsel. Vielleicht erfahren wir es aber auch nie.

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Brian May zeigt Pluto dreidimensional

Das Bildpaar zeigt Pluto aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln. So sieht man ihn durch Schielen dreidimensional. Die Bilder wurden vom Physiker und Musiker Brian May kombiniert.

Bildcredit: NASA, Johns Hopkins University/APL, Southwest Research Institute – Stereo-Montage: Brian May

Die beiden detailreichen Bilder zeigen Pluto in Echtfarben. Sie entstanden letzten Monat beim historischen Vorbeiflug der Raumsonde New Horizons. Nun sieht man Details der Oberfläche. Die Bilder haben leicht unterschiedliche Blickwinkel. Sie wurden für Leute auf der Erde zu diesem ersten Stereo-Bildpaar kombiniert.

Das linke Bild (linkes Auge) ist ein Mosaik, das die Raumsonde fotografierte, als sie etwa 450.000 Kilometer von Pluto entfernt war. Das rechte Bild entstand früher. Es war die letzte Gesamtansicht vor der größten Annäherung. Die Auflösung der Bilder ist leicht unterschiedlich. Trotzdem zeigen sie eine tolle 3D-Sicht auf das ferne Gelände der mythischen Unterwelt.

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An der Grenze der Auflösung

Am Okular eines riesigen Teleskops steht ein Astronom. Er testet die neue adaptive Optik MagAO am Magellan-Clay-Teleskop am Las-Campanas-Observatorium mit dem Doppelsternsystem Alpha Centauri.

Bildcredit und Bildrechte: Yuri Beletsky (Las Campanas Observatory, Carnegie Institution)

Wolltet ihr immer schon einmal durch das Okular eines großen Teleskops im All sehen? Dabei hättet ihr einen scharfen Ausblick mit begrenzter Beugung. Beobachter auf der Erde plagt die Unschärfe der Atmosphäre. Davon befreit, wäre die Winkelauflösung nur durch die Wellenlänge des Lichts und den Durchmesser des Teleskops begrenzt – egal ob Linse oder Spiegel. Je größer der Durchmesser, desto schärfer das Bild.

Doch bei dem irdischen Teleskop auf dem Schnappschuss wird ein neues aktives adaptives Optiksystem (MagAO) verwendet. Es hebt die Weichzeichnung durch die Atmosphäre auf.

Bei der visuellen Beobachtung des berühmten Doppelsternsystems Alpha Centauri testete der Astronom Laird Close das Systems am Okular des Magellan-Clay-Teleskops am Las-Campanas-Observatorium. Es hat einen 6,5 Meter großen Spiegel. Dabei sah er eine historische Ansicht, die nur durch die Auflösung begrenzt war. Sie ist im Einschub gezeigt. Das enge Doppelsternsystems war visuell deutlich getrennt. Der Astronom musste dazu nicht in den niedrigen Erdorbit reisen.

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Die Potsdamer Schwerekartoffel

Das Bild zeigt eine deformierte Kugel mit den Kontinenten, vorne liegt Afrika. Die Meere sind farbcodiert von rot über orange und gelb bis blau.

Bildcredit: CHAMP, GRACE, GFZ, NASA, DLR

Warum ist das Erdschwerefeld an manchem Orten auf der Erde stärker als an anderen? Manchmal ist der Grund dafür nicht bekannt. Um die Erdoberfläche besser zu verstehen, machten die Satelliten GRACE und CHAMP genaue Messungen. Daraus wurde eine genaue Karte vom Schwerefeld der Erde erstellt.

Nun befindet sich ein Zentrum der Untersuchung dieser Daten in der deutschen Stadt Potsdam. Außerdem sieht die Erde im Ergebnis wie eine Kartoffel aus. Daher wurde das Geoid Potsdamer Schwerekartoffel genannt.

Hohe Gebiete sind auf der Karte rot gefärbt. Sie zeigen Orte, an denen die Gravitation etwas stärker ist als sonst. In blauen Regionen ist die Gravitation etwas geringer als anderswo. Viele Beulen und Täler auf der Potsdamer Gravitationskartoffel gehen mit Strukturen auf der Oberfläche einher. Dazu gehören der Nord- und Mittelatlantische Rücken oder der Himalaja.

An anderen Orten erkennt man keinen Zusammenhang. Diese Strukturen könnten Stellen mit ungewöhnlich hoher oder geringer Dichte unter der Oberfläche sein.

Solche Karten helfen, die Veränderung der Erdoberfläche zu kalibrieren. Man kann so Änderungen der Meeresströmungen und das Schmelzen der Gletscher kartieren. Diese Karte wurde 2005 erstellt. Es gibt auch eine aktuellere, genauere Gravitationskarte der Erde aus dem Jahr 2011.

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Ein Vollkreis-Regenbogen über Australien

Vor einem Strand mit einer Stadt im Hintergrund leuchtet ein vollständiger 360-Grad-Regenbogen mit einem zweiten Regenbogen außen herum.

Bildcredit und Bildrechte: Colin Leonhardt (Birdseye View Photography)

Habt ihr schon einmal einen ganzen Regenbogen gesehen? Am Boden ist meist nur der obere Teil eines sichtbar. Doch in der Luft kann man einen ganzen 360-Grad-Kreis sehen. Dieser Vollkreis-Regenbogen wurde letztes Jahr über Cottesloe Beach bei Perth (Australien) in einem fliegenden Hubschrauber fotografiert. Er flog zwischen dem Sonnenuntergang und einem Platzregen.

Ein 84-Grad-Regenbogen ist vom Standpunkt des Beobachters abhängig. Es entsteht durch die Reflexion von Sonnenlicht in den Regentropfen. Dieser 84-Grad-Bogen folgte dem Hubschrauber etwa 5 Kilometer weit. Um den ersten verlief ein blasserer zweiter Regenbogen. Seine Farben waren umgekehrt angeordnet.

APOD-Astrofotografie: Führte eure Arbeit schon einmal zu einer wissenschaftlichen Entdeckung?

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Laniakea: Unser Heimat-Supergalaxienhaufen

Vor einem türkis-blau gefleckten Hintergrund ist eine Struktur aus weißen Linien, die alle zu zwei sehr dicken Strichen zusammenlaufen. Außen um die Struktur verläuft eine unregelmäßige orangefarbene geschlossene Linie.

Bildcredit: R. Brent Tully (U. Hawaii) et al., SDvision, DP, CEA/Saclay

Es ist nicht bloß eine der größten Strukturen, wie wir kennen. Es ist unsere Heimat. Der Supergalaxienhaufen Laniakea wurde kürzlich beschrieben. Er enthält Tausende Galaxien. Dazu gehören unsere Milchstraße, die Lokale Gruppe und der nahe Virgo-Galaxienhaufen.

Die Visualisierung des kolossalen Superhaufens wurde mit Computern generiert. Grüne Bereiche enthalten viele Galaxien. Sie sind als weiße Punkte dargestellt. Die weißen Linien zeigen die Bewegung zum Zentrum des Superhaufens. Der Umriss von Laniakea ist orange dargestellt. Der blaue Punkt zeigt unsere Position. Außerhalb der orangefarbenen Line fließen die Galaxien zu anderen Ansammlungen.

Der Superhaufen Laniakea ist etwa 500 Millionen Lichtjahre groß. Er enthält ungefähr die 100.000-fache Masse unserer Milchstraße. Die Entdecker von Laniakea gaben ihm den Namen. Er ist hawaiisch und bedeutet „unermesslicher Himmel“.

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Holometer: Ein Mikroskop in Zeit und Raum

Das Bild zeigt einen Spiegel des Holometers, das sich am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) befindet. Es soll herausfinden, ob es einen Grundtyp holografischer Schwankungen gibt.

Bildcredit: C. Hogan, Fermilab

Wie stark unterscheiden sich Raum und Zeit in einem sehr kleinen Maßstab? Im Bereich der winzigen Planck-Einheiten treten Quanteneffekte in den Vordergrund, die normalerweise nicht wahrnehmbar sind. Um diesen ungewohnten Bereich zu erforschen, nahm ein neu entwickeltes Instrument seinen Betrieb auf. Es wird als Holometer bezeichnet und befindet sich am Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab). Das Fermilab befindet sich in der Nähe von Chicago im US-Bundesstaat Illinois.

Das Instrument soll herausfinden, ob leichte, gleichzeitige Erschütterungen eines Spiegels in zwei Richtungen einen Grundtyp holografischer Schwankungen zutage fördern, der immer einen Mindestwert übersteigt. Oben seht ihr einen Endspiegel des Holometer-Prototyps.

Die Entdeckung eines holografischen Rauschens wäre sicherlich bahnbrechend. Doch die Abhängigkeit solcher Schwankungen von einer spezifischen Laborlängenskala würde manche Leute, die sich für die Raumzeit interessieren, überraschen.

Ein Grund dafür ist die Lorentz-Invarianz, die in Einsteins spezieller Relativitätstheorie postuliert wurde. Sie besagt, dass alle Längenskalen relativ zu einem bewegten Beobachter verkürzt erscheinen, sogar die winzige Planckskala. Das Experiment ist einzigartig. Viele warten neugierig, was dabei herauskommt.

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