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Schattenwelten
© Uwe Herbstmeier
Die Astronomie lehrt uns, durch genaues Beobachten aber auch im phantasievollen Nachdenken, das auch Irrtümer erlaubt, die Welt zu erkunden. Liegen wir falsch oder sind die Ideen stimmig, die wir über die Natur der Objekte entwickeln? Weitere Beobachtungen entscheiden darüber. In diesem Beitrag dient das Hubble-Bild von HBC 672 als Beispiel, den Schülerinnen und Schülern diese Prinzipien für die Erkundung der Welt vor Augen zu führen. Nach einer Beschreibung der Zielsetzung der Unterrichtseinheit und der möglichen Vorgehensweisen widmen wir uns zunächst der genauen Betrachtung der ausgewählten Himmelsregion. Es werden Ideen über die einzelnen Elemente frei entwickelt, begründet und auch hinterfragt. Das Vorgehen wird vertieft an Hand des Schattenwurfs im Licht des Sterns HBC 672. Den Abschluss bildet ein freies Theaterspiel.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Biologie, Gesellschaftskunde, NwT, Sprache
Thema: Diffuses Medium, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen, Astropraxis
Stichwort: Interstellare Materie, Sternentstehungsgebiet, Reflexionsnebel, astronomische Beobachtung, Himmelserscheinungen, Einfluss der Instrumente auf die Bilder, Bild des Hubble Space-Teleskops, Experimente zum Schattenwurf, Vergleich von Schatten im Experiment mit Schatten im Bild eines Reflexionsnebels, Theaterspiel, genaues Beobachten, argumentieren, kritisches Hinterfragen, Umgang mit Irrtümern, aufstellen und überprüfen von Hypothesen, Simulation als Erkenntnishilfe, Versuche mit Lampen und einfachen Objekten, präsentieren, Gruppenarbeit, Einzelverantwortung, Astrobilder lesen lernen, Arbeitsblätter
Physik-Astronomie
© Lutz Clausnitzer
Aristoteles schrieb: „Während auf der Erde alle Körper zur Ruhe kommen, bewegen sich die Himmelskörper ewig. Folglich müssen im Kosmos andere Gesetze herrschen als auf der Erde“. Das blieb solange die gültige Lehrmeinung, bis Newton im Jahre 1687 ein physikalisches Gesetz vorlegte, das nicht nur auf der Erde, sondern auch im Kosmos gilt, das Gravitationsgesetz. Demnach musste die Astronomie vor Newton gänzlich ohne Physik auskommen und entwickelte sich dann allmählich zu einer ausgeprägt interdisziplinären Wissenschaft. In einem allgemeinbildenden Astronomieunterricht sollten zumindest die alltäglich beobachtbaren Himmelserscheinungen, die besondere Kulturgeschichte der Himmelskunde und einige physikalische Aspekte der Astronomie behandelt und miteinander verknüpft werden. Dort, wo die Astronomie den Schülern nur als ein Lernbereich der Physik begegnet, wird sie allzu oft nur als ein Spezialgebiet (der Physik) wahrgenommen, was weit unter ihren Möglichkeiten liegt und zu Fehlvorstellungen führen kann. Das WIS-Projekt macht dieses Defizit bewusst und wertet die Astronomie auf. Mit Hilfe eines Arbeitsblattes lernen die Schüler die Physik und die Astronomie als eigenständige Naturwissenschaften und deren erfolgreiches Zusammenwirken kennen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Gesellschaftskunde, NwT, Physik
Thema: Mechanik, Astropraxis
Stichwort: Entwicklung des astronomischen Weltbildes, Sternbilder und ihre Herkunft, trigonometrische Entfernungsbestimmung, Astrometrie, Gaia, Himmelsmechanik, wahre Bewegung kosmischer Objekte, newtonsches Gravitationsgesetz, Kalenderfunktion des Sternhimmels, Sonnenobservatorium von Goseck, Himmelsscheibe von Nebra, Raumfahrt, Naherkundung von Himmelskörpern des Sonnensystems. Empfang aller Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums, Erdsatelliten für die geologische Erkundung der Erde, die Umweltkontrolle und die Wettervorhersage, Wissenschaftsstruktur: Astrophysik ist Teil der Astronomie, Astronomie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, physikalische Beschaffenheit kosmischer Objekte, sinnerfassendes Lesen, Aussagen analysieren und systematisieren, Venn-Diagramm interpretieren und anwenden, Arbeitsblatt
Differentielle Rotation
© NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Roman Tkachenko
Etwa alle 11 Jahre erreicht der Fleckenzyklus der Sonne sein Maximum (das nächste mal voraussichtlich im Sommer 2025) und der Fernrohranblick der Sonnenscheibe (nach entsprechender Reduzierung der Lichtmenge) wird aufregender (der Unterschied zur ruhigen und blanken Sonnenscheibe ist vergleichbar mit dem Unterschied zwischen einer völlig ruhigen und einer vom Sturm aufgepeitschten Meeresoberfläche). Vor allem die Sonnenflecken sind es, die diesen Unterschied ausmachen. Von Tag zu Tag verschieben sich die Positionen der Flecke merklich. Ursache ist die Rotation der Sonne, die wegen ihres Gas-/Plasmakörpers in Abhängigkeit vom solaren Breitengrad verschieden schnell verläuft. Im vorliegenden WIS-Beitrag wird ein einfacher Versuch zur Bestimmung der differentiellen Rotation der Sonne vorgestellt, der auf Bilddaten das HMI-Instruments der Sonde ‚Solar Dynamic Observatory‘ (SDO) und den Ergebnissen von Freiburger Bachelorarbeiten zu diesem Thema beruht.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Informatik, Mathematik
Thema: Mechanik, Positionsastronomie, Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen, Astropraxis, Geschichte der Astronomie
Stichwort: Sonne: Rotationsachse und Äquator, Rotation der Sonne, Sonnenflecke, Geschichte der Sonnenfleckforschung, SDO/HMI-Daten, synodischer und siderischer Umlauf, heliografische Koordinaten, Längen- und Breitenwinkel, sphärisches Koordinatensystem, Bilddaten der Sonne online abrufen, Bilddaten am Bildschirm ablesen, Bildschirmlupe anwenden, Rotation, differentielle Rotation, Winkelgeschwindigkeit, absoluter und relativer Fehler (neuer Name: Abweichung), Ablesen von Koordinatenwinkeln, Einschätzen von Fehlern, Berechnungen durchführen, Ergebnisse grafisch darstellen, Praktikumsversuch, Schülerprojekt, Gruppenarbeit, Arbeitsblatt, Sonnenbilder mit Flecken
Sonnenteleskop
© Oliver Debus
Die Sonnenbeobachtung ist ein weites Feld und gibt auch Amateuren und Schülern Möglichkeiten zur Beschäftigung. Der WIS-Beitrag gibt einen Einblick in das Thema der Sonnenbeobachtung und in die optischen Grundlagen der Teleskoptechnik. In der Praxisanwendung lernen die Schüler wie sie die Sonne mit einem selbst gebauten Sonnenfilter oder mit einem kleinen Sonnenprojektor beobachten können.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: NwT
Thema: Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Astropraxis
Stichwort: Sonne, Sonnenbeobachtung, Teleskop, Sonnenfilter, Selbstbau-Sonnenfilter, Lesekompetenz, Wissensabfrage, Recherche, kennen Möglichkeiten der Sonnenbeobachtung, können Sonnenfilter selbst herstellen, Aufgaben, Arbeitsblatt, Anleitungsvideos
Gasplanet
© NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS/Roman Tkachenko
Gasplaneten faszinieren mit bunten Wolken und heftigen Stürmen. In diesem Beitrag werden auf sehr grundlegendem Niveau, ausgehend von Schüler*innenvorstellungen, atmosphärische Phänomene von Planeten mit Gashülle im Sonnensystem und außerhalb, wie Wolken, Stürme und Regen, angesprochen und mit einfachen Experimenten, aber auch mit ästhetischen Zugängen, erschlossen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik
Thema: Planeten, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen, Lernpsychologie
Stichwort: Riesenplaneten (im Sonnensystem und Exoplaneten), Distanzen/Größen (deskriptiv), Fachwissen, Methodenkompetenz (Versuch), Modellkompetenz Versuch, Gestaltung, Modelle, Versuchsaufbauten, Materialien zur Gestaltung, Versuch zur Windentstehung, Versuch zur Wolkenentstehung, Wolkenmodell Jupiter, Darstellung Riesenplaneten mit künstlerischen Zugängen, Einzelarbeit, Partner- und Kleingruppenarbeit, Plenum, Ästhetisches Lernen, Modell-Objekt-Relation, Lernen mit Modellen, Lernen durch Gestalten
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