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Die Erde ist einer der neun großen Planeten in unserem Sonnensystem und steht der Sonne relativ nahe. Sie ist der einzige Himmelskörper, auf dem sich höhere Formen des Lebens entwickeln konnten. Als Planet und Himmelskörper im Sonnensystem kann die Erde mit zum Forschungsgegenstand der Astronomie gezählt werden, insbesondere was ihre Bewegungen und ihre Daten betrifft. Die Wissenschaft, die sich aber vorrangig mit der Erde beschäftigt, ist die Geografie.

Erde und Erdmond, meist kurz als Mond bezeichnet, sind enge kosmische Partner. Sie bewegen sich seit ihrer Entstehung gemeinsam um die Sonne. Während die Erde der Planet des Lebens ist, herrschen auf dem Mond Bedingungen, unter denen sich nicht einmal primitive Einzeller entwickeln konnten. Der Mond ist der einzige Himmelskörper außerhalb der Erde, den Menschen bisher besuchten.

Im Spektrum von sehr weit entfernten Galaxien beobachtet man auffällige Linienverschiebungen der Spektrallinien gegenüber dem Spektrum einer ruhenden Vergleichsquelle. Auf ähnliche Weise wie bei den Radialgeschwindigkeiten der Sterne müssen diese Linienverschiebungen im Spektrum der Galaxien als radiale Bewegungen interpretiert werden. Sehr weit entfernte Galaxien bewegen sich von uns fort. Diesen Effekt bezeichnet man als Galaxienflucht.

Die Fernrohrbeobachtungen GALILEO GALILEIs (1564-1642) darf man als entscheidenden Wendepunkt am Beginn der Erforschung der Galaxis ansehen. GALILEI richtete um das Jahr 1610 zum ersten Mal ein Fernrohr auf das diffus leuchtende Band der Milchstraße und konnte es in einzelne Sterne auflösen.
Damit erhob sich die Frage, weshalb die Sterne in einem flachen Band konzentriert sind und an anderen Stellen des Himmels in wesentlich geringer Anzahl auftreten.

Die Kugelgestalt der Erde war lange umstritten. Seit der griechischen Antike bis weit ins Mittelalter hinein wurde von der Kirche und Gelehrten die Erde als kreisrunde Scheibe betrachtet. Erst nach wissenschaftlichen Berechnungen, indirekten Beweisen und den ersten Weltumseglungen setzten sich die wahren Auffassungen über die Gestalt der Erde endgültig durch.

Ein Blick zum Sternhimmel lässt erkennen, dass die einzelnen Sterne stark voneinander abweichende Helligkeitseindrücke im menschlichen Auge hervorrufen. Bezüglich der vom menschlichen Auge wahrgenommenen visuellen Helligkeit, die auch als scheinbare Helligkeit bezeichnet wird, ist der Stern Sirius von Mitteleuropa aus der hellste Stern, den wir am Himmel sehen.

Das HERTZSPRUNG-RUSSELL-Diagramm, benannt nach dem dänischen Astronomen EJNAR HERTZSPRUNG (1873-1967) und dem amerikanischen Astronomen HENRY NORRIS RUSSELL (1877-1957), ist das bekannteste Zustandsdiagramm der Astrophysik. Auf den Achsen sind die Leuchtkraft und die Oberflächentemperatur aufgetragen. Jeder Stern wird als Punkt abgebildet. In diesem Diagramm treten typische Häufungsgebiete auf, die unmittelbar mit bestimmten Stadien der Sternentwicklung verbunden sind.

Die Vorstellung vom Hüllenbau („Sphären“) der Erde ist sehr alt.
Heute wird der Hüllenbegriff vor allem in den Geo- und Biowissenschaften für stofflich-energetische Bereiche an der Erdoberfläche verwendet, für die zugleich bestimmte Erscheinungsformen der Materie einschließlich ihrer Prozesse charakteristisch sind. Die wesentlichsten Teilhüllen sind zugleich die Gegenstände bestimmter Wissenschaften. Die Geografie untersucht die Landschaftshülle (Geosphäre). Das ist der Durchdringungsbereich vieler Teilhüllen unmittelbar beidseitig der Erdoberfläche.

Das kosmologische Prinzip beschreibt die wichtigste Arbeitshypothese der Kosmologie. Es gründet sich auf die bisherigen Erfahrungen, die bei der Erforschung der Struktur und der Bewegungsverhältnisse im Universum gesammelt worden sind. Es lautet:
Im Universum existiert kein Punkt, der in irgend einer besonderen Weise physikalisch ausgezeichnet ist.

Als Milchstraßensystem oder Galaxis bezeichnet man das Sternsystem, in dem sich unsere Sonne befindet. Das Milchstraßensystem ist also die kosmische Heimat der Menschheit. Unser Sternsystem gehört zur Gruppe der Spiralgalaxien. Es beherbergt etwa 100 Milliarden Sterne, darüber hinaus verschiedene Typen von Sternhaufen und interstellare Materie. Wie bei vielen anderen Spiralgalaxien kann man auch im Milchstraßensystem einige großräumige Strukturelemente deutlich voneinander unterscheiden. Zu diesen zählen die Scheibe mit den Spiralarmen, das Zentralgebiet und der galaktische Halo.

Als Mond bezeichnet man den natürlichen Begleiter eines Planeten oder eines Planetoiden. Im engeren Sinn versteht man unter der Bezeichnung „Mond“ den Trabanten der Erde.
Allein im Jahre 2000 hat man 23 Monde neu entdeckt. Damit erhöhte sich die Gesamtanzahl der bekannten Planetenmonde auf 91 (Stand: Januar 2001). Zu Beginn des Jahres 2003 betrug diese Anzahl bereits über 100. Offensichtlich hält die Entdeckungsserie neuer Monde gegenwärtig an, eine feste Obergrenze für die Zahl der natürlichen Planetenbegleiter im Sonnensystem anzugeben, ist daher kaum möglich.

Der uns nächste Stern ist die Sonne, die sich in einer mittleren Entfernung von 149,6 Millionen Kilometern (1 astronomische Einheit, 1 AE) von der Erde entfernt befindet. Der neben der Sonne nächste Stern ist Proxima Centauri, der 1,30 pc oder $\mathrm{2,70}\cdot {10}^5\text{AE oder 4}\text{,04}\cdot {\text{10}}^{\text{16}}\text{m}$ von uns entfernt ist, also 270.000-mal so weit wie die Sonne.

Unter dem Begriff Rotverschiebung versteht man die Verschiebung von Spektrallinien hin zu größeren Wellenlängen. Handelt es sich hierbei um Wellenlängen des sichtbaren Lichtes, dann bedeutet ihre Vergrößerung, dass sie näher an den Spektalbereich rücken, der von Menschen als rotes Licht wahrgenommen wird. Grundsätzlich muss man zwischen verschiedenen Arten der Rotverschiebung unterscheiden.

Schwarze Löcher sind Bereiche des Weltraums, aus denen keinerlei Strahlung entweichen kann. In der klassischen Physik kann man sich zur Erklärung dieses Effektes vorstellen, dass die Fluchtgeschwindigkeit, die zum Verlassen dieser Objekte notwendig wäre, größer als die Lichtgeschwindigkeit ist.

In der Natur kann man die Ausbildung vielfältiger Strukturen (Kristalle, Zellen, Wirbel, Wolkenformen) beobachten. Dabei bilden sich unter bestimmten Bedingungen aus zunächst unstrukturierten oder wenig strukturierten Zuständen Strukturen heraus. Da diese Vorgänge von selbst ablaufen, wenn die erforderlichen Bedingungen vorliegen, spricht man von Selbstorganisation. Die Theorie der Selbstorganisation, die ab etwa 1970 entwickelt wurde, bezeichnet man auch als Synergetik. Gegenstand der Synergetik ist die Erforschung der spontanen Bildung von Strukturen. Selbstorganisation bedeutet eine Erhöhung der Ordnung im System, die mit einer Entropieminderung verbunden ist.

Der Gang der Witterung eines Normaljahres ist sowohl von Zeitabschnitten mit Kälterückfällen und mit zu warmer Witterung als auch von zu feuchten oder zu trockenen Witterungsperioden geprägt. Die Ursachen dafür liegen im regelhaften Auftreten unterschiedlicher Großwetterlagen. Diese sind durch unterschiedliche Luftmassen aus verschiedenen Herkunftsgebieten mit jeweils spezifischen Eigenschaften gekennzeichnet. Statistische Auswertungen zeigen, dass sich die Abweichungen vom normalen Witterungsverlauf immer wieder um bestimmte Termine zeigen. Sie werden deshalb als Witterungsregelfälle, als sogenannte Singularitäten, bezeichnet. Viele Wetterregeln (Bauernregeln) sind an den Singularitätenterminen orientiert.

Wasser hat von allen in der Natur vorkommenden Stoffen mit die größte spezifische Wärmekapazität. Diese Tatsache wird in der Technik, z. B. bei Warmwasserheizungen oder der Kühlung von Motoren, bewusst ausgenutzt. Andererseits beeinflussen große Wassermassen, insbesondere große Meere und Ozeane, das Klima vieler Gebiete der Erde.
Besondere Einflüsse auf das Klima besitzen aber auch Meeresströmungen.

Die Sonne ist der uns nächste Stern und zugleich das Massezentrum unseres Planetensystems. Das Gesamtbild unseres Zentralgestirns wird durch die physikalischen Zustandsgrößen Durchmesser (Radius), mittlere Dichte, Masse, Rotationsdauer, Leuchtkraft und Oberflächentemperatur bestimmt.

Unter Wechselstromwiderständen versteht man ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände. Für die Parallelschaltung solcher Widerstände gelten im Wechselstromkreis andere Gesetze als für Widerstände im Gleichstromkreis. Der Gesamtwiderstand Z, der auch als Scheinwiderstand bezeichnet wird, kann bei Parallelschaltung von Wechselstromwiderständen berechnet werden mit der Gleichung:

$\frac{1}{Z}=\sqrt{\frac{1}{R^2}+{\left(\frac{1}{X_{\text{C}}}-\frac{1}{X_{\text{L}}}\right)}^2}\text{oder}\frac{1}{Z}=\sqrt{\frac{1}{R^2}+{\left(\omega \cdot C-\frac{1}{\omega \cdot L}\right)}^2}$

Elektrische Felder, magnetische Felder und Gravitationsfelder sind dadurch gekennzeichnet, dass auf Körper mit bestimmten Eigenschaften, die sich in ihnen befinden, Kräfte ausgeübt werden. Alle drei Arten von Feldern lassen sich mithilfe des Modells Feldlinienbild beschreiben. Für jedes der Felder gibt es feldbeschreibende Größen, die teilweise in analoger Weise definiert sind. Darüber hinaus gibt es zwischen diesen drei Arten von Feldern weitere Gemeinsamkeiten, aber auch deutliche Unterschiede.

Besondere Bedeutung hat die Anwendung physikalischer Erkenntnisse in der Medizin bei bildgebenden Diagnoseverfahren. Dazu gehören:

• Röntgenfotografie,
• Computertomografie,
• Szintigrafie,
• Ultraschallaufnahme,
• Magnetresonanz-Tomografie.

Diese Verfahren sind in dem Artikel ausführlich dargestellt.

Quarzkristalle bestehen aus sechseckigen Waben, deren Eckpunkt abwechselnd positive und negative Ladungen tragen. Wird ein solcher Kristall mechanisch belastet, so kommt es zu einer Verschiebung der äußeren Ladungen und damit zu einer unterschiedlichen Aufladung der beiden äußeren Flächen. Dieser von den Gebrüdern CURIE entdeckte Effekt wird als piezoelektrischer Effekt bezeichnet. Genutzt werden kann er z.B. zum Bau von Drucksensoren oder Kraftsensoren.
Bringt man umgekehrt einen Quarzkristall zwischen die Platten eines geladenen Kondensators, so kommt es infolge der coulombschen Kräfte zu einer Deformierung des Kristalls. Dieser reziproke piezoelektrische Effekt kann z.B. zur Schwingungserzeugung genutzt werden. Man spricht dann von einem Schwingquarz.

Unter Wechselstromwiderständen versteht man ohmsche, induktive und kapazitive Widerstände. Für die Reihenschaltung solcher Widerstände gelten im Wechselstromkreis andere Gesetze als für Widerstände im Gleichstromkreis. Der Gesamtwiderstand Z, der auch als Scheinwiderstand bezeichnet wird, kann bei Reihenschaltung von Wechselstromwiderständen berechnet werden mit der Gleichung:

$Z=\sqrt{R^2+{\left(X_L-X_C\right)}^2}\text{oder}Z=\sqrt{R^2+{\left(\omega \cdot L-\frac{1}{\omega \cdot C}\right)}^2}$

Für die Spannungsverteilung gilt, dass die Summe der Teilspannungen größer ist als die Spannung der anliegenden Spannungsquelle.

Als Schwingkreis bezeichnet man im einfachsten Fall eine Anordnung eines Kondensators und einer Spule in einem geschlossenen Stromkreis. Durch Anlegen einer äußeren Wechselspannung kann ein Schwingkreis zu elektromagnetischen Eigenschwingungen angeregt werden. Bei diesen Schwingungen wandeln sich beständig elektrische Feldenergie im Kondensator und magnetische Feldenergie an der Spule ineinander um.

Als Schwingung bezeichnet man eine zeitlich periodische Änderung einer oder mehrerer physikalischer Größen um einen bestimmten Mittelwert. Handelt es sich bei den physikalischen Größen, die sich periodisch ändern, um die Feldstärke eines elektrischen und eines magnetischen Feldes, dann spricht man von einer elektromagnetischen Schwingung. Da ein zeitlich veränderliches elektrisches Feld immer ein zeitlich veränderliches magnetisches Feld hervorruft, gibt es keine Schwingungen, bei denen sich ausschließlich ein elektrisches oder ausschließlich ein magnetisches Feld periodisch ändern würde.