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Pluto und Charon
© NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laborato/Southwest Research Institute
Im vorliegenden WIS-Beitrag wird in einer Lernaufgabe in Form eines Arbeitsblattes das Pluto-Charon-System mit dem Erde-Mond-System verglichen. Beide Systeme werden mit Hilfe von selbstgebauten Modellen veranschaulicht. Darüber hinaus wird ausgehend von den Pluto-Aufnahmen von New Horizons gezeigt, wie sich die Methode der Oberflächenanalyse auf Basis farbkontrast-verstärkter Aufnahmen am Erdmond leicht selbst praktizieren und auswerten lässt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik
Thema: Kosmos, Mechanik, Planeten, Sterne, Kompetenzen
Stichwort: Astronomische Arbeitsmethoden, Sonnensystem, Satellitenmissionen, Himmels- mechanik, Größenordnungen, Oberflächenformationen des Mondes, fotografische Beobachtung des Erdmondes + Auswertung, Gravitation / Gravitationsgesetz, Planetenbahnen / keplersche Gesetze, Größenverhältnisse angeben, Prozentrechnung Umgang mit Einheiten, Masse, Dichte, Volumen von Kugeln, Projektarbeit – Entwicklung handwerklicher Fertigkeiten beim Modellbau, Abschätzung von Größenordnungen, astronomische Forschungsmethoden, Arbeiten mit Modellen, Formulierung von Hypothesen
Sonne, Roter Riese und Weißer Zwerg
© Lutz Clausnitzer
Weiße Zwerge sind einerseits exotische Objekte, weil sie es ganz ohne Kernfusion oft auf hohe Oberflächentemperaturen bringen. Andererseits gehören sie zum Alltag des Weltalls, denn so enden die meisten Sterne. Auch die Sonne wird in einigen Milliarden Jahren ein Weißer Zwerg sein. Im folgenden Arbeitsblatt lernt man aus diesem Entwicklungsprozess heraus die besonderen physikalischen Eigenschaften Weißer Zwerge kennen. Indem man ihre Größe, Dichte, die auf der Oberfläche herrschende Fallbeschleunigung und die Fluchtgeschwindigkeit berechnet, bekommt man ein „Gefühl“ für diese Spezies des Universums. Ein Größenvergleich mit Hauptreihensternen erinnert vielleicht ein wenig an Jonathan Swifts „Gullivers Reisen“, einem Klassiker der englischen Literatur. Darin begegnet der Arzt Gulliver bei seiner Reise in das Land der Zwerge winzigen menschlichen Wesen. Ob ein Mensch, den wir uns auf die Dichte eines Weißen Zwerges zusammengeschrumpft denken, wohl in einem Fingerhut Platz finden könnte?
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Gesellschaftskunde, Physik
Thema: Mechanik, Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Sonne, Grundgrößen der Sterne Sternentwicklung, Hauptreihensterne, Riesensterne, Weiße Zwerge, Größe, Dichte, freier Fall, Fallbeschleunigung, Fluchtgeschwindigkeit, Gravitation, Kreisbewegung, Radialkraft, Satire, Jonathan Swift (1667-1745), Roman „Gullivers Reisen“, Verstehendes Lesen, Text hinsichtlich gegebener Größen analysieren, Umgang mit Größen und Einheiten, Arbeitsblatt
Stabile Mobile Metallbauelemente-Montierung
© Joachim Michael Wallasch
Auch im Zeitalter moderner GoTo-Fernrohrmontierungen ist es immer noch sinnvoll, Kinder und Jugendliche durch praktisches Arbeiten mit der prinzipielle Funktion einer Montierung vertraut zu machen . Die hier beschriebenen Eigenbaukonstruktionen sind Beispiele für einfache, aber voll funktionstüchtige Fernrohrmontierungen, die in Schulen, Arbeits-gemeinschaften, workshops und ähnlichen Veranstaltungen, die Gelegenheit zur praktischen Umsetzung eigener kreativer Ideen geben und auch so ein dauerhaftes Interesse an der Astronomie zu wecken können.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Astronomie, Mathematik, Physik
Thema: Mechanik, Planeten, Positionsastronomie
Stichwort: Schwerpunkt, Hebelgesetz, Astronomische Koordinatensysteme, Nachführung, Scheinbare Planeten- bewegungen, Bewegungen an der Sphäre, Exoplaneten, Schraubkonstruktionen
Drehbare Sternkarte
© Olaf Fischer
Monat für Monat erscheint in der Zeitschrift „Sterne und Weltraum“ die Rubrik „Aktuelles am Himmel“ mit dem Anblick des Morgen- und Abendhimmels für ausgewählte Zeitpunkte. Diese Anblicke kann sich ein Schüler selbst beschaffen und lernt sie dadurch besser zu verstehen. Für die schnelle Information über die Sichtbarkeit sowie die Auf- und Untergangszeiten himmlischer Objekte ist die (dem Breitengradbereich des Beobachtungsortes angepasste) drehbare Sternkarte ein altbewährtes Hilfsmittel. Die Fertigkeit diese anzuwenden, ist sogar ein Ziel in einigen Lehrplänen zur Astronomie. Im Zeitalter der Apps ist sie zwar „unbequemer“, diesen aber auch gerade wegen ihrer Handlungsorientiertheit und begleitenden Überlegungen didaktisch überlegen. Im Folgenden wird zunächst ganz grundlegend aufgezeigt, wie eine drehbare Sternkarte entsteht. Es werden dabei Grundkenntnisse der Geometrie, Geographie und Astronomie aufgerufen und miteinander verzahnt. Die qualitative Darstellung wird durch eine quantitative im Anhang ergänzt. Der Selbstbau einer (eigenen) drehbaren Sternkarte samt Selbstbeschriftung (für 50° n. B., siehe Anhang) ist gut dazu geeignet, diese tiefgründig kennenzulernen. Mit dem Verständnis des Sternkartenaufbaus sind schon die Samen für deren Nutzungsmöglichkeiten gelegt. Diese werden im zweiten Teil verdeutlicht.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Mathematik
Thema: Kosmos, Positionsastronomie, Sterne, Unterrichtsmittel, Naturphänomene erschließen, Astropraxis
Stichwort: Scheinbare Himmelskugel, Äquatorsystem, Horizontsystem, Sternkarten, Sonnenzeit, Uhrzeit und Position der Sonne in Bezug auf Meridian, Datum und Position der Sonne am Sternenhimmel, Ortszeit und Ortszeitkorrektur, Projektionen (Zylinderprojektion, Azimutalprojektion), kartesische und sphärische Koordi naten, Koordinatentransformation, Karten der Erde, Zeitzonen der Erde, Fähigkeit zur Erläuterung der astronomischen Hintergründe des Aufbaus und Fertigkeit zur Nutzung der drehbaren Sternkarte, drehbare Sternkarte (Bauanleitung und Nutzung), Flaschenglobus, Sternglobus
Gravitationswellen
© S. Ossokine / A. Buonanno / R. Haas (Max-Planck-Institut)
Im Kern des folgenden kurzen WIS-Beitrags geht es um die Bestimmung der Chirp-Masse auf Grundlage von Diagrammdaten. Dazu wird ein Arbeitsblatt angeboten. Für die Einführung der für den Schüler neuartigen Wellenart wird zunächst ein Vergleich mit schon bekannten Wellenarten vorgestellt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Physik
Thema: Schwingungen/Wellen, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Welle, Wellenarten im Vergleich, Periode und Frequenz, Wellen im Diagramm, Diagrammablesung, Zeitableitung im Diagramm (Anstieg und Sekante), Vereinfachung von Gleichungen, Rechnen mit gebrochenzahligen Exponenten, Wissenstransfer durch Vergleich, Diagrammauswertung, Arbeitsblatt, Animationen zu Wellenarten
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