Für Anfänger

gibt es eine Einführung in die Thematik des kosmischen  Plasmas unterstützt durch Youtube Movies

Der Leitfaden

der Elektro- dynamik ist die Voraussetzungen, um die Eigen- schaften des Plasmas, des Aggregatzustandes, in dem sich der Kosmos zu mehr als 99% befindet, zu verstehen..  

Missverständnisse

sind der Grund, warum viele Leute die Ideen des Elektrischen Universums ablehnen. Hier wird mit den Missverständnissen aufgeräumt.

Unter dem Menüpunkt

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werden archeologische Artefakte

und mythologische Überlieferungen

von  David Talbott in einer

Podcastserie gedeutet.

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In Kurzfilmen mit deutschen  Untertiteln werden die neuesten  Erkenntnisse über den Kosmos  dargestellt.

Neu: siehe SpaceNews 2016

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letzte Änderung: 26.04.2017 

Unsere Vorstellung von der Sonne

Ein Widerspruch zwischen Theorie und  technischem  Modell

von Mathias Hüfner am 8. Oktober 2015 aktualisiert am 5. November 2015 Das Standardmodell der Sonne behauptet, dass die Sonne ein langsam brennender thermonukleare Ofen  sei, in dessen Inneren eine Temperatur von ca. 15.6 Millionen Kelvin herrschen würde,  ähnlich einer  Wasserstoffbombe, nur gesteuert. Doch außer dieser Idee hat das Standardmodell der Sonne nichts mit der  technischen Realisierung dieser Idee zu tun. Hier trennen Ingenieure und Astrophysiker Welten. Während  technische Nachbauten von kosmischen Vorgängen Maschinen erfordern, die Unmengen an Elektrizität  benötigen, ignorieren Astrophysiker bis heute strikt die Bedeutung von Elektrizität für die Bildung kosmischer  Strukturen und bevorzugen stattdessen die um viele Größenordnungen schwächere Gravitation für die  Erklärungsversuche ihres Weltverständnisses.  Was noch 2006 gelehrt wurde, zeigt eine Seminararbeit an der RWTH Achen zum Neutrinoproblem der  Sonne. Das Neutrinoproblem wurde als das Hauptproblem für die Anerkennung  des auf Konvektion beruhenden  thermonuklearen Sonnenmodells angesehen. Es stellte sich heraus, dass man nur etwa die Hälfte der  erwarteten Neutrinos fand. Die Anzahl der von der Sonne kommenden Neutrinos war das über dreißig Jahre  ungelöste Problem für  das Sonnenmodell der Astrophysiker. Um das thermonukleare Modell zu retten, erfand  man die Neutrinooszillation  Nun soll dieses Problem dadurch wegdiskutiert werden, indem man behauptet,  dass sich die Neutrinos in eine andere Neutrinoart durch Wechselwirkung mit der Materie umgewandelt hätten,  die deshalb nicht nachweisbar gewesen wären. Das hätte man experimentell festgestellt. Das  Experiment ist  nur leider nicht nachvollziehbar. Außerdem bleibt die Frage, warum sollen sich Neutrinos eine andere Gestalt  zulegen, die sie für bestimmte Detektoren unsichtbar macht? Angeblich wechselwirken Neutrinos mit ihrer  Umgebung doch kaum, nun aber doch? Das alles ist einem klaren Verstand nur schwer zu vermitteln.  

Vergleich des Konvektionsmodells mit der technischen Modellierung des Fusionsprozesses

Schauen wir uns nun einmal an, wie weit Ingenieure mit dem Sonnenmodell gekommen sind. Im  Gegensatz zu Astrophysikern, die sich mit einer Theorie zufrieden geben, der keiner mehr widerspricht oder  widersprechen darf, gibt sich der Ingenieur erst zufrieden, wenn er das Prinzip durch eine Apparatur nachgebaut  hat.  Analysiert man das Problem der Wasserstoffbombe, stellt man fest, dass es schwer wird, die  Reaktionspartner im Inneren einer Masse zusammen zuhalten. Das soll die Gravitation bewirken, obwohl dazu  im Labor starke Elektromagneten nötig sind. Auf der Erde sehen wir, dass jedes Feuer die Massen gegen die  Schwerkraft verteilt und nur die schweren Bestandteile als Asche zurückbleiben. Notwendige Temperaturen von  30 Millionen  bis 100 Millionen Grad ergeben nach  dem Energiesatz   Geschwindigkeiten zwischen 720km/s und  1300km/s für die einzelnen Protonen.  Es ergibt sich jedoch die Frage, wie in einem dichten Medium, wie es im  Inneren der Sonne auf Grund ihrer Größe existiert,  sich solche Geschwindigkeiten unter thermischen  Bedingungen entwickeln können, Entweder das Medium explodiert oder die Temperaturen bleiben eher moderat. Es ist unwahrscheinlich, dass im Inneren der Sonne um mehrere Größenordnungen  höhere Temperaturen  als  an ihrer Oberfläche herrschen. Die Oberflächentemperatur der Sonne  wird durch die Farbtemperatur der  Sonnenflecken gegeben. Die liegt  etwa bei 4000K. Die Photosphäre darüber  hat bereits eine Temperatur von  mehr als 5500K. Das kann man sich etwa so erklären, dass die Flamme einer Kerze am Docht auch kälter als an  ihrer Spitze ist.   Also werden diese hohen Temperaturen eher in der Photosphäre  zu erwarten sein. Um die Reaktionspartner für eine dauerhafte Fusion zusammenzuhalten, ist ein starkes Magnetfeld  notwendig. Dazu wird aber Elektrizität benötigt. In einem Brief an Einstein , datiert vom 26.August 1951, schrieb  der junge Student Ernest Sternglass, “Es könnte Sie interessierten zu erfahren, dass ich seit den letzten zwei  Monaten nun ich in der Lage bin, experimentelle Belege für die Bildung von Neutronen aus Protonen und  Elektronen in einer Hochspannungsentladung von Wasserstoff zu erhalten.” Das erkannte man auch 1952 in  Moskau, als von den sowjetischen Physikern Andrei Sacharow (dem Vater der dortigen Wasserstoffbombe) und  Igor Jewgenjewitsch Tamm am Kurtschatow-Institut[1] das Tokamak-Prinzip entwickelt wurde.   Das Wort ist eine Transliteration des russischen токамак, eine Abkürzung für „тороидальная камера в  магнитных катушках“ ('tɔraidalʲnaia kamʲɛra v magnitnɨx katuʃkax), übersetzt Toroidale Kammer in  Magnetspulen. Auch verweist die Silbe ток auf Strom und damit den Stromfluss im Plasma, die entscheidende  Besonderheit dieses Einschlusskonzepts. Die Reaktionspartner sollen  in einem Thorus auf die notwendige  Reaktionsgeschwindigkeit gebracht werden, wie auch in seinem großen Bruder dem LHC. Nur fehlen am  Tokamak die Detektoren. Damit sich keine Wirbel zwischen den in der Mitte schneller kreisenden  Deuteriumkernen (einem schweren Wasserstoffisotop) und den an den Rändern langsamer kreisenden Kerne  bilden, ist ein Stromfluss notwendig, um alle Ionen  auf  einer spiralförmigen Bahn zu halten.  Das wird  durch  einen großen Transformator bewerkstelligt. Dieser stellt gleichzeitig eine Ohm’sche Heizung für das Plasma im  Thorus dar. Da man nicht ständig den Stromfluss in den Magnetspulen steigern kann, muss dieser von Zeit zu  Zeit abgeschaltet werden. Hierdurch geht der Plasmaeinschluss verloren und die Kernfusion kommt zum  Erliegen. Am 9. November 1991 konnte am Joint European Torus JET erstmals eine nennenswerte Energiemenge  aus kontrollierter Kernfusion freigesetzt werden. Ein Deuterium-Tritium-Plasma lieferte zwei Sekunden lang eine  Leistung von 1,8 Megawatt. 1997 wurde eine Fusionsleistung von 16 Megawatt erreicht, wobei allerdings 24  Megawatt für die Plasmaheizung erforderlich waren. Jedoch verbrauchten die  Umwälzpumpen mehr Energie als durch Kernfusion frei wurde.    Dieses Prinzip hat den Nachteil, dass es nur im Pulsmodus arbeitet. Es gibt ein weiteres Prinzip, den  Stellator. Bei diesem erfolgt der Einschluss eines Plasmas in einer ringförmigen (torusförmigen) Anlage durch  spiralförmige Überlagerung von Magnetfeldern. Das geschieht mittels Magnetfeldspulen, die selbst bereits so  wie ein Möbiusband verdrillt sind, so dass auch der im Querschnitt des Ringes wirksame Anteil des Feldes  durch die Spulen erzeugt wird, anstatt durch einen im Plasma induzierten Strom wie beim Tokamak. Ein  Stellarator benötigt somit keinen im Plasma fließenden Strom, der im klassischen Tokamak in der Art eines  Transformators erzeugt wird, und ist daher im Unterschied zum gepulsten Betrieb eines Tokamaks unmittelbar  für den Dauerbetrieb geeignet. Wegen der komplexeren Spulen sind Konstruktion und Fertigung sowie Wartungs- und Reparaturarbeiten  jedoch aufwendiger. Eine Optimierung der Spulengeometrie dank leistungsfähiger Computerprogramme und die  Fertigung solcher Spulen gelangen erst in jüngerer Zeit; dadurch weist die Tokamak-Entwicklung einen  zeitlichen Vorsprung auf. Mit Wendelstein 7-X wird im nordostdeutschen Greifswald aktuell erstmals ein großer  Stellarator mit einer solchen optimierten Spulengeometrie aufgebaut, um das Stellarator-Konzept auf seine  Eignung für einen Fusionsreaktor zu untersuchen.  Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt eines akzeptierbaren Sonnenmodells ist die Frage nach der  Zuführung des Brennstoffes, um den Prozess am Laufen zu erhalten. Wenn der Brennstoff uneingeschränkt zur  Verfügung steht, ist die Folge eine Explosion wie bei einer Wasserstoffbombe.  Es muss also eine gesteuerte Zufuhr dieses Brennstoffes erfolgen.  Wenn dieser Brennstoff im Inneren  der Sonne lagern soll, ist doch die Frage, was verhindert, dass es zu einer Explosion kommt, bzw. was löst eine  Supernova aus?  Letzteres soll passieren, wenn der Brennstoff verbraucht ist und es gäbe zwei grundsätzliche  Mechanismen, nach denen Sterne zur Supernova werden können: 1. Massereiche Sterne mit einer Anfangsmasse von mehr als etwa acht Sonnenmassen, deren  Kern am Ende ihrer Entwicklung und nach Verbrauch ihres nuklearen Brennstoffs kollabiert. Hierbei könne  ein kompaktes Objekt, etwa ein Pulsar oder ein hypothetisches „Schwarzes Loch“ entstehen.  2. Sterne mit geringerer Masse von einer angenommenen Größe von etwa einem Hundertstel des  Sonnendurchmessers, die  als Weißer Zwerg Material  aufsammeln sollen, und dann durch  Eigengravitation kollabieren(!) würden und dabei durch einsetzendes Kohlenstoffbrennen zerrissen  würden.  Fusion Ja - Konvektion Nein  Beide Erklärungen der Explosion von Sternen sind aus energetischen Gründen unlogisch. Eine Explosion  ist eine  Freisetzung von Energie, bei der ein  Massevolumen sich schlagartig auf das Vielfache seines  ursprünglichen Volumens ausdehnt. Dieser Prozess wird durch eine geringe Energiezufuhr von Außen  ausgelöst, wenn sich die Masse in einem für die Energiezufuhr kritischen Zustand befindet. Es muss sich also  explosiver Sprengstoff angehäuft haben und es muss Energie von außen zugeführt werden, damit es zu einer  Explosion kommt. Schauen wir uns die Kernprozesse in der Sonne näher an. Die sogenannte Proton-Proton-  Reaktion soll die erste Fusionsreaktion sein, die in der Sonne bei Temperaturen von 4 Millionen  Kelvin zuerst  zündet und mit 98.4% den überragenden Beitrag zur solaren Energieerzeugung liefern soll. Zunächst fusionieren  zwei Wasserstoffkerne   1 H (Protonen) zu einem Deuteriumkern   2 D, wobei durch die Umwandlung eines Protons  in ein Neutron, ein Positron e  +  und ein Elektronneutrino ν e  frei werden.            1 H + 1 H → 2 D + e +  + ν e  + 0,42 MeV   (1) Die Reaktionsrate ist offensichtlich kleiner als die der Folgereaktionen und damit für die Gesamtreaktion  geschwindigkeits-bestimmend. Grund ist, dass die elektrostatische Abstoßung die positiv geladenen Protonen  meist auf Abstand hält und die Entstehung des Neutrons als Prozess der schwachen Wechselwirkung nur bei  sehr kleinen Abständen möglich ist.    Von der relativ geringen Energiefreisetzung der Reaktion trägt das Neutrino durchschnittlich 0,26 MeV  davon. Da diese leichten Teilchen die Sternmaterie nahezu ungehindert durchdringen, ist dieser Energieanteil  für die Sternphysik verloren. Das entstandene Positron annihiliert sofort mit einem Elektron , d.h., sie reagieren  miteinander und werden vollständig in Energie umgewandelt. Die Masse beider Partner wird in Form von zwei Gammaquanten γ als Energie von je 511keV frei. e +  + e− → 2γ + 1,022 MeV (2) Da auch ein Elektron in dem Prozess vernichtet wird, bleibt das positive Potential erhalten, weil nun an  anderer Stelle ein Elektron fehlt. Das bewirkt einen Stromfluss. Diese  Ereignisse können jedoch zu großen  Schwankungen in der Abstrahlung von γ-Strahlen führen und es  bedeutet auch, dass sich das ursprüngliche  Ladungsgleichgewicht mit zunehmender Dauer des Fusionsprozesses zu einer positiven Ladung der Sonne  verschieben muss. Die Sonne wird zu einer Anode. Das entstandene Deuterium kann anschließend mit einem  weiteren Proton reagieren, wobei das leichte Helium-Isotop  3 He entsteht:.  2 D + 1 H → 3 He + g + 5,49 MeV   (3) Abbildung 1  Tokamak -Prinzip
Anschließend erfolgen weitere Reaktionen, in denen   4 He  und weitere Elemente entstehen. Siehe  Abbildung 3. Einen weiteren Zyklus bezeichnet man als den CNO- oder Bethe-Weizsäcker-Zyklus. In diesem  Zyklus entstehen weitere Positronen, was das positive Potential weiter erhöht.  Die Energiegewinne wurden aus den Massendefiziten  zwischen Ausgangs- und Endprodukt  berechnet.  Nicht aufgeführt sind die Energien, um die Reaktion zu starten. In der Praxis ist immerhin eine Atombombe  notwendig, um eine Wasserstoffbombe zu zünden. Es müssen zwei positive Ladungen so nahe gebracht werden,  dass ein Proton sich in ein Neutron verwandelt. Dazu ist eine Kraft notwendig, die die Gravitation zwischen zwei  Wasserstoffatomen  um 39 Größenordnungen übersteigt.  Nach der klassischen Maxwell-Boltzmann-Gleichung   kann man den Energiebedarf für die obigen Fusionsgleichungen abschätzen, wenn man die  Zündtemperaturen kennt. Bei einer Zündtemperatur von 30 Millionen  Kelvin ergibt sich ein Energieaufwand für  die  Gleichung (1)  von  ca. -4keV. Das erscheint auf den ersten Blick gegenüber dem Energiegewinn  vernachlässigbar. Damit allerdings eine Kollision möglich wird, müssen die Protonen sich in  elektrischen  Feldern  auf Kollisionskurs befinden können. Das dürfte bei thermischer Aufheizung kaum gelingen.  Tatsächlich  registriert man aber kurzzeitige Gamma-Ausbrüche ständig überall im Kosmos.  Der umgekehrte Fall, die Verwandlung von freien Neutronen in Protonen und Elektronen hat eine  Halbwertszeit von 12 min, was bedeutet, dass freie Neutronen auf der Sonne kaum zu finden sein werden. Bei der  Explosion einer Atombombe entstehen dagegen schlagartig jede Menge  freier Neutronen, die in einem dichten  verwirbelten Plasma anschließend die Wasserstoff-Fusion zünden können.  Vergleicht man das mit dem technischen Sonnenmodell, so muss man feststellen, dass der Brennstoff im  Tokamak aus Deuterium und Tritium besteht, - also Isotopen von Wasserstoff, die die Neutronen bereits  mitbringen - Isotope, die in der natürlichen Umwelt recht selten anzutreffen sind.  Warum treibt man dann solchen  Aufwand, um an die wesentlich selteneren Isotope des Wasserstoffs zu kommen, wenn man sie doch  im Prozess  erzeugen könnte?  Offensichtlich, weil es unter Laborbedingungen nicht möglich ist, die nötige Zündenergie in  einem genügend dichten Plasma dafür aufzubringen, bzw. diese  über einen längeren Zeitraum aufrecht zu erhalten.  Damit der  Prozess der Sonne am Laufen gehalten werden kann, muss es  offensichtlich in ihrer Atmosphäre eine Neutronenquelle bzw.  einen Prozess geben, der gerade so viele Neutronen ständig  nachliefert, dass  das atomare Feuer am Laufen gehalten wird.  Das könnte beispielsweise  durch die Beschleunigung von  Protonen im elektrischen Feld  der Photosphäre passieren, die  mit anderen Protonen in den Turbulenzen der Korona  kollidieren. [Siehe:  Scott] David Talbott, der das Fusionsmodell  im obigen Aufsatz   in Frage stellt und gleichzeitig gegen das technische Konzept  des Fusionsreaktors polemisiert, bietet  in seinem Beitrag eine  Menge Anregungen, die es wert sind, durchdacht zu werden, wie zum Beispiel der Hinweis auf die abrupte Temperatur-steigerung  in der Sonnenkorona mit einer Temperaturerhöhung  bis auf 200  Millionen Grad Kelvin für ionisierten Sauerstoff in einem  Abstand von 1 bis 2 Sonnendurchmessern! Sauerstoff steht  nämlich am Ende der Fusionskette des Bethe-Weizsäcker-  Zyklus. Der Bethe-Weizsäcker-Zyklus läuft erst bei  Temperaturen über 14 Millionen Grad Kelvin ab und soll ab 30  Millionen Grad Kelvin vorherrschend sein. Aus optischen  Spektren von aktiven Galaxien sind die Elemente Stickstoff- und  Sauerstoff-Ionen als starke Spektrallinien  zu beobachten, was  als Hinweis auf den CNO-Zyklus gewertet werden kann. In der neben stehenden Abbildung 4 ist die Menge der  Elemente O+++ und N++ ausgedrückt durch die Äquivalenzbreite der Spektrallinien im Verhältnis zu Wasserstoff,  repräsentiert durch die Ha-Line, im logarith-mischen Maßstab dargestellt. Dabei stellt jede Galaxie einen Punkt  dar.  Interessant ist, dass sich die Punktwolke  halbmondförmig  um die Linien x=2 →¨ Wasserwelten und y=3 →¨  Amoniakwelten gruppiert.  Da diese Elemente in den Spektren sichtbar sind, können die Fusionsprozesse nicht  im Inneren der Sonne ablaufen, sondern müssen in deren Atmosphären ablaufen. Es sind noch viele Fragen zu klären, bis wir die Prozesse auf der Sonnen völlig verstanden haben. Sie  werden wohl nicht zu verstehen sein, wenn wir die Wechselwirkung der Sonne mit ihrer Umgebung nicht  berücksichtigen. Mit einer Umgebung, die alles andere als ein Vakuum ohne jegliche Funktion ist, die wir bisher  nicht berücksichtigt haben, weil sie für unser menschliches Auge unsichtbar blieb, die aber  in der über-  wiegenden Menge aus  Plasmaströmen von Wasserstoff besteht, wie aus Beobachtungen anderer Galaxien zu  entnehmen ist. Sollten nicht die kontinuierlich von außen zugeführten Ströme dafür sorgen, dass der  Fusionsprozess nicht in einer einzigen Explosion endet?  Man muss die Idee des Fusionsmodell nicht  grundsätzlich in Frage stellen, aber  man muss sich von liebgewordenen Vorstellungen verabschieden, wie und  wo diese Fusion ablaufen  soll, ob im Inneren der Sonne oder in ihrer aufgeheizten Photosphäre, ob mit oder  ohne Beteiligung von intergalaktischen Plasmaströmen.  

Abschätzung  des notwendigen Elektronenstroms für die Sonne

Aus den obigen Formeln  (1),(2) und (3) erhalten wir eine von der Sonne freigesetzt Energie von 6,932MeV /  Fusion, wobei jeweils ein positive Ladung entsteht.  Das ergibt 1,11×10e-12 Wattsekunde [Ws]. Daraus lässt sich  die Fusionsleistung der Sonne an der Oberfläche berechnen.  Die Sonnenoberfläche gibt  6,5×10e+7 W/m²  Leistung ab. Indem wir diese Leistung durch die Leistungsabgabe einer Fusion teilen, erhalten wir die Anzahl der  Fusionen pro Sekunde  und m² .  →  6,5×10e+7 / 1,11×10e-12  Fusionen /m²s =  5,8× 10e+19  Fusionen/m²s  unter der Voraussetzung, dass  Kernfusion der pp-Kette die einzige Energiequelle ist.  Das ergibt auch die Anzahl der positiven Ladungen pro  Quadratmeter und Sekunde auf der Sonne. Die Sonnenoberfläche beträgt etwa  6× 10e+18 m² .  →  5,8×10e+19 Fusionen/m²s × 6×10e+18 m² = 3,48×10e+38 Fusionen/s auf der gesamten Sonnenoberfläche    Die verbrauchen  3,48×10e+38 Elektronen/s und erzeugen folglich die gleiche Zahl Protonen.   Das ergibt  3,48×10e+38  ×  1,11×10e-12 W =  3,9 ×10e+26 W . Nach Scott beträgt die Sonnenspannung  500kV. Indem man die Leistung durch die Spannung teilt, erhält man eine Stromstärke von  7,8 × 10e+20 A auf der  Sonnenoberfläche. Im Aufsatz von Scott haben wir erfahren, dass Voyager 1 10 Millionen  Elektronen/m²s  auf der Heliopause  gesammelt hat. Das ergibt mit    Ir = Nev  → 1.6×10e-7 A/m²s bei einer Elektronengeschwindigkeit von 1000km/s.  Der Radius der Heliopause beträgt etwa 1.8×10e+13m nach Scott, so muss die sphärische Grenze  eine  Sammelfläche von etwas mehr als 5×10e+27 Quadratmetern haben.   Scott meint: “Eine solche Fläche würde  dann einen Strom von interstellaren Elektronen in der Stärke von ca.  1,6×10e-7  A/m² × 5×10e+27 m² = 8 × 10e+20  A  in der Sekunde sammeln.“   Das ist eine Abweichung von 2,5% zum Anodenstrom der Sonne und eine gute  Bestätigung für die  nukleare Herkunft des Anodenstroms, da es zu einem geringen Prozentsatz noch weitere  Fusionsreaktionen gibt, die hier nicht mit erfasst sind.  Ob uns  schließlich eine Energiequelle ähnlich der Sonne zur Nutzung zur Verfügung stehen würde, kann  man heute nicht mit Bestimmtheit sagen. Wenn wir weiter engstirnig Theorien wie Besitzstände verteidigen und  widersprüchliche Aussagen in der Wissenschaft nicht auflösen, wird es uns zweifellos nicht gelingen. Das ist  gewiss! 

Schlussfolgerung

Das Fusionsmodell ist von der Grundidee nicht zu verwerfen, sondern nur die Vorstellung, dass die Fusion  im Inneren unter dem Gravitationsdruck stattfinden würde und die Energie durch Konvektion nach oben befördert  würde. Die Fusion produziert ein positives elektrisches Potential und wirkt daher wie eine Stromquelle. Viele  Sterne bzw. ganze Galaxien können deshalb zu Reihen- , Parallel-  und Sternschaltungen im Weltall verknüpft  sein. Das Licht zwischen den Sternen der Galaxien ist das Kathodenlicht. 
E kin = 3 2 k b T

Abbildung 1. Das Tokamak-Prinzip      Quelle: Wikipedia

Abbildung2  Die p-p-Kette                  Quelle: Wikpedia

Abbildung3 Der Bethe-Weizsäcker-Zyklus      

Quelle: Wikipedia

Abbildung 4. Verhältnis zwischen Wasser-

stoff und den Ionen von Sauerstoff und

Stickstoff in  aktiven Galaxien

Quelle: M. Hüfner entnommen der

Datenbank Release 7 des Sloan Digital Sky

Survey-Projektes

Der solare Elektronenfluss

Der solare Elektronenfluss