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Mikrosphärulen
© Shaw Street
Im Brennpunkt-Beitrag 152 in SuW 7/2020 wird davon berichtet, dass Planetologen Mikrometeorite dazu nutzen, um mehr über die Urzusammensetzung der Erdatmosphäre zu erfahren. Die von ihnen untersuchten Mikrophärulen gelangten vor 2,7 Mrd. Jahren auf die Erde und wurden hier in sich bildenden Kalksteinablagerungen konserviert. Auch wenn sich der Zustrom von Mikrometeoriten auf die Erde seit jener Zeit verringert hat, so fallen trotzdem noch jährlich einige hundert Milliarden dieser Objekte auf die Erde. Und das Phantastische daran ist: jedermann kann sie finden, auch mitten in der Stadt. Im WIS-Beitrag geht es vor allem um verschiedene Fragen rund um Mikrosphärulen: Was genau versteht man darunter? Woraus bestehen sie? Woher kommen sie? Wie viele davon regnen täglich auf uns herab? Warum sind sie ungefährlich? Und wie findet man sie? Die Antworten werden durch Aufgaben und einfache Experimentierideen begleitet. Schließlich wird kurz von einem Citizen-Science-Projekt berichtet, an dem sich auch Schüler beteiligten. Am Ende wird der Bogen zurück zum SuW-Beitrag geschlagen und die Frage geklärt, woher die Planetologen die Altersangabe von 2,7 Mrd. Jahren haben.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Chemie, Geowissenschaften, Gesellschaftskunde, Informatik, Mathematik, NwT, Physik
Thema: Kleinkörper, Mechanik, Thermodynamik, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen
Stichwort: Meteoroid, Meteorit, Mikrometeorit, Mikrosphärule, Meteoritenklassifikation, Chondrit, Achondrit, differenzierte Meteorite, Kinetische Energie, Luftwiderstand, Schmelzen, Wärmeleitung, Ma: Kugelvolumen, Kugeloberfläche, Kugelquerschnitt; Geo: Altersbestimmung von Gestein, Elementehäufigkeiten in Erde; Ch: Elemente in Meteoroiden und im Erdkörper; Technik: Turmgießverfahren; Geschichte: Schrottürme (Hageltürme), Informatik: Computergrafik, Kennenlernen neuer Begriffe, vertiefen wesentlicher Begriffe, recher- chieren nach Information, führen abschätzende Rechnungen durch, nutzen Analogie, führen Experimente durch, Schülerprojekt, Citizen-Science-Projekt, Freihandversuch zum Luftwiderstand, Versuch zur Kugelbildung im freien Fall, Freihandversuch zur Stofftrennung
Einschlagskrater
© J. Wallasch
Einschlagskrater sind die direkt sichtbaren Strukturen energiereicher kosmischer Ereignisse, die einerseits notwendige Grundlage der Bildung der Objekte unseres Planetensystems waren (z. B. Entstehung des Erdmonds), die andererseits aber auch zur Zerstörung bereits existierender planetarer Objekte geführt haben und auch zukünftig für die Erde nicht grundsätzlich auszuschließen sind. Einige spezielle Folgen der komplexen Prozesse, die bei Einschlägen kosmischer Objekte auf Planeten abgelaufen, können mit einfachen Experimenten mit Wachs simuliert werden, mit denen sich ansatzweise Verhältnisse auf jungen planetaren Körpern mit verflüssigtem Gestein im Inneren (Magma) und teilweise bereits erstarrten festen Oberflächen veranschaulichen lassen. Diese Experimente können als Vorbereitung oder als Ergänzung / Erweiterung der in Christian Wolfs Beitrag „Experimente mit Marskratern“ (WIS-ID: 1421013) beschriebenen Experimente eingesetzt werden. Die Ergebnisse solcher Experimente können zu Vergleichen mit Ergebnissen alter und aktueller Raumfahrtmissionen dienen und Diskussionen über unterschiedliche Verhältnisse bei der Entstehung realer Krater auf den Objekten des Planetensystems anregen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Physik
Thema: Kleinkörper, Planeten, Thermodynamik, Kompetenzen
Stichwort: Formung von jungen Oberflächen fester Himmelskörper und auf Eismonden, Strahlensysteme von Mondkratern, Krater, Kraterbildung, Impakt, Zentralberg, Eismonde, Flüssiger Ozean unter der Eiskruste, Pitholes auf Mars, Schmelzen und Erstarren, Oberflächenformung der Erde durch Impakte, Einschlagkrater auch auf Erde, Kraterexperimente mit Wachs durchführen, Analogieexperimente interpretieren, Analogien nutzen, Schülerexperiment
Sonnensystem Rand
© NASA
Die bekannten Grenzen unseres astronomischen Weltbildes wurden im Laufe ihrer wissenschaftlichen Erforschung mit stetig weiter entwickelten Geräten und Techniken immer weiter verschoben. Ausgerechnet bei der uns „nächsten Grenze“ - dem Rand des Sonnensystems - war und ist die Wissenschaft auf die Leistung von Raumsonden angewiesen, welche sich zum Teil schon seit mehr als 40 Jahre im All befinden. Die Auswertung der in den letzten Jahrzehnten gewonnen Daten ermöglicht es uns nun langsam ein Bild unserer kosmischen Heimat – unseres Sonnensystems – zu erstellen. Darüber hinaus gelang es, die Wechselwirkungen der umgebenden Sterne mit unserem System besser zu verstehen. An den Missionen von Voyager 1 und 2 soll exemplarisch gezeigt werden, wie unser Bild vom Sonnensystem stetig ausgebaut wurde, wie und wo wir heute den Rand des Sonnensystems sehen und was wir darüber hinaus schon über unsere Umgebung im interstellaren Raum wissen. Nicht zu vergessen sind auch die ersten Bemühungen der Menschheit, Kontakt mit außerirdischen Lebensformen aufzunehmen. Die Voyager-Missionen sind für den Unterricht ein Paradebeispiel für die Zusammenarbeit und die Zusammengehörigkeit verschiedener Fächer!
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Gesellschaftskunde, Philosophie, Physik, Religion
Thema: Mechanik, Raumfahrt, Geschichte der Astronomie
Stichwort: Grenzen des Sonnensystems, Heliosphäre, Heliopause, Objekte im Außenbereich des Sonnensystems, Sonden ins äußere Sonnensystem, Pioneer-Sonden, Voyager-Sonden, Bewegung im Zentralkraftfeld der Gravitation, kosmische Geschwindigkeiten, Swing by, Außerirdisches Leben, Kontaktaufnahme, Weltgröße Entwicklung und Erforschung der Welt und ihrer Größe, Erweiterung des Weltbildes, Aufgaben
Flug zum Mond
© Bernd Loibl
Vor gut einem halben Jahrhundert hat die Menschheit erstmals das Gravitationsfeld ihres Heimatplaneten verlassen und hat sich in das eines anderen Himmelskörpers begeben. Das mag Anlass genug sein, sich einmal näher anzuschauen, wie man die Bahnen der Apollo-Missionen zum Mond berechnen kann. Es zeigt sich, dass man auch ohne tiefere Kenntnisse in höherer Mathematik durchaus zu einem Grundverständnis von interplanetaren Flugbahnen gelangen kann. Mit einem PC und Grundkenntnissen in Tabellenkalkulation kann man gut experimentieren und eigene Bahnen berechnen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Informatik, Physik
Thema: Raumfahrt
Stichwort: Apollo-Missionen, Flug zum Mond, Swing-by, Gravity-Assist, interplanetare Flugbahn, Bewegung im Gravitationsfeld, Tabellenkalkulation, Näherungsverfahren nach Euler, Halbschrittverfahren, Runge-Kutta-Verfahren, Näherungsverfahren zur Berechnung der Bewegung im Gravitationsfeld, Praktikumsaufgabe, Projektarbeit
ALMA
© Y. Beletsky/ESO
Radioteleskope sind interessante Beobachtungsinstrumente. Obwohl sie wie optische Teleskope das Weltall untersuchen, weisen sie doch einige Unterschiede auf, die sie besonders machen. In dieser kurzen Abhandlung sehen wir uns einige besondere Aspekte davon an. Wir lernen, welche Eigenschaften die räumliche Auflösung grundlegend beeinflussen und warum man mit ihnen sogar die räumliche Verteilung von Materie in drei Dimensionen rekonstruieren kann.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Chemie, Physik
Thema: Optik, Planeten, Quantenphysik, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen, Astropraxis
Stichwort: Radioteleskop, Interferometer, Jupiter, Beugung, Rotationsübergänge, Schwarzer Körper, Moleküle, Berechnungen und Vergleiche durchführen, Arbeitsblatt
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