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Klassenstufe: Grundschule   Unterstufe   Mittelstufe   Oberstufe
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Beteigeuze
© ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / E. O’Gorman / P. Kervella.
Der folgende WIS-Beitrag beinhaltet eine kleine Aufgabensammlung rund um den markantesten Stern im Sternbild Orion. Neben "klassischen" Rechenaufgaben wie der Entfernungsbestimmung mittels trigonometrischer Parallaxe und der Volumenberechnung gibt es auch Aufgaben zur Lebenswegbestimmung im Hertzsprung-Russell-Diagramm sowie Aufgaben aus dem Bereich der Geographie, die mit "ganz irdischen" Satellitenaufnahmen gelöst werden müssen. Beteigeuze (offiziell: Betelgeuse) zählt zu der Klasse der „Roten Überriesen“. Trotz seines jungen Alters von gerademal 10 Millionen Jahren steht er bereits am Ende seines Lebensweges und wird in kosmologisch kurzer Zeit (einige 1.000 bis 100.000 Jahre) in einer gewaltigen Supernova enden. Die vorliegenden Materialien beziehen sich auf den SuW-Artikel „Ein Blick auf Beteigeuze“ (09/2017) und dienen der Vertiefung der dargestellten Ergebnisse. Es empfiehlt sich daher, den SuW-Artikel vorab im Unterricht zu thematisieren.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Mathematik
Thema: Positionsastronomie, Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Beteigeuze, Hertzsprung-Russell-Diagramm, Entfernungsbestimmung, Trigonometrische Parallaxe, Volumenberechnung Arbeiten mit Satellitenkarten, Entfernungsbestimmung, Höhenmessung, Erweiterung und Vertiefung des Fachwissens, Arbeitsblatt
Zahlen
© Uwe Herbstmeier
Exotische Welten spiegeln sich in außergewöhnlichen Zahlen. Artikel über Astronomie sind voll davon. Wir lesen die Zahlen und bleiben oft blind für die eigentlichen Größenordnungen. Gerade für Schüler in der Unterstufe sind die Erweiterung des Zahlenraums, das einfache Handhaben von physikalischen Einheiten und das Gefühl für die Größenordnungen unserer Welt grundlegende Elemente im Unterricht. Mit Hilfe der genau betrachteten Informationen zum Exoplaneten KELT-11b wollen wir uns hier den Besonderheiten dieser Zahlen annähern - für sich allein genommen, aber auch im Vergleich mit Zahlen unserer mehr oder weniger gewohnten Umgebung. Und nebenbei lernen wir unsere Welt dabei etwas genauer kennen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Physik
Thema: Planeten, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen
Stichwort: Exoplanet KELT 11-b, Große Zahlen, Einheiten, Vergleichen, Hypothesen entwickeln und begründen, Modelle entwickeln, Vergleich als grundlegende Technik naturwissen- schaftlichen Arbeitens, Textverständnis, Arbeitsblatt, Gruppenarbeit
Mondaufbau
© NAOJ / SuW-Grafik
Im folgenden WIS-Beitrag steht der Begriff der Erstarrungswärme bzw. Kristallisationswärme im Zentrum. Dazu werden einfache Experimente zur Bestimmung der spezifischen Erstarrungswärme (von Natriumacetat-Trihydrat und Paraffin) und Rechnungen (Kristallisationswärme im Mond und bei der „Eisheizung“) vorgestellt. Es wird gezeigt, dass die latente Wärme im Inneren des Mondes aber auch im Inneren eines Wassertanks einer sogenannten Eisheizung zum Heizen beitragen kann. Ein Mini-Mondalbum, welches die Entwicklung des Mondinneren zeigt, kann hergestellt werden. Abschließend folgen einige fachliche und fachbegriffliche Bemerkungen. In Bezug auf den Beitrag „Wie entstand das Magnetfeld des Mondes?“ in SuW 7/2017, Rubrik „Blick in die Forschung: Nachrichten“
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Physik
Thema: Kleinkörper, Planeten, Thermodynamik, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Aufbau des Mondes, Entwicklung der inneren Struktur des Mondes, Schalen- struktur eines Himmelskörpers, Wärmelehre, Aggregatzustandsänderung, Erstarren, Erstarrungswärme, Kri- stallisationswärme, fühlbare und latente Wärme, Handwärmer, Eisheizung, Eisspeicher, Paraffinspeicher, Latentwärmespeicher, Umrechnen von Volumeneinheiten, Rechnen mit großen Zahlen, Zahlennamen, physikalische Gesetze anwenden, Berechnungen durchführen, experimentieren, Daten recherchieren, schematisches Bild interpretieren, Mini-Mondalbum herstellen, Alltagssprache und Fachsprache, Vergleich mit weltweitem Energiebedarf, Aufgaben, Experimentieranleitungen, Vorlage für Mini-Mondalbum
Vulkan
© Olaf Hofschulz
Im vorliegenden WIS-Material für die Mittelstufe werden die neuesten Forschungsergebnisse der US-Raumsonde Dawn aufgegriffen. Insbesondere der auf Ceres entdeckte Kryovulkanismus steht dabei im Mittelpunkt der Aufgaben. Das Material enthält ein Arbeitsblatt mit verschiedenen Arbeitsaufträgen zur Einordnung von Ceres als Himmelskörper, zum inneren Aufbau dieses Zwergplaneten, zu den verschiedenen Oberflächenformationen und zur physikalischen Erklärung des Kryovulkanismus. Dabei werden Aufnahmen der Dawn-Mission ausgewertet. In einer projektorientierten Aufgabe wird ein Modell des Kryovulkans Cerealia Facula im Occator-Krater gebaut.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Physik
Thema: Kleinkörper, Mechanik, Planeten, Raumfahrt, Thermodynamik, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen, Astropraxis
Stichwort: Aufbau des Sonnen- bzw. Planetensystems, Zwergplanet Ceres, Oberfläche von Ceres, aktuelle Forschungsgebiete, Erforschung des Sonnensystems mit Hilfe von Raumsonden, Alter von Himmelskörpern und Kratern, astronomische Forschungsmethoden, Kryovulkanismus, Oberflächenformationen, Gravitation, Bahnen von Himmelskörpern, Aggregatzustände, Verdunsten, Auswertung von Bildmaterial, Abschätzung von Größenordnungen, astronomische Forschungsmethoden, Modelle zur Veranschaulichung von Größenverhältnissen, Modellieren eines Vulkans, Projektarbeit, Arbeitsblatt
Pulsar
© NASA/HAST/CXC/ASU, J. Hester et. al.
Eine exotische Spezies von Himmelskörpern wird - 50! 1967 wurden die ersten Pulsare als erste Vertreter einer Klasse von Endstadien der Sterne, den Neutronensternen, entdeckt. Seitdem folgten viele weitere Entdeckungen, und aktuell kennen wir ca. 3000 Pulsare. Der Text soll einen kurzen historischen Abriss geben über das Wesen dieser außergewöhnlichen Objekte, ihre Entdeckungs-geschichte und ihrer Bedeutung für unser Verständnis von kosmischen Objekten. Kleine Aufgaben geben zum Schluss Gelegenheit, physikalische und mathematische Kenntnisse anzuwenden.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Gesellschaftskunde, Philosophie, Physik
Thema: Elektromagnetismus, Mechanik, Optik, Planeten, Raumfahrt, Relativitätstheorie, Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Geschichte der Astronomie
Stichwort: Endstadium der Sternentwicklung, Neutronenstern, Pulsar, extrasolare Planeten, Raumfahrt zum „Rand“ des Sonnensystems, Zukunft der Raumfahrt, GPS - Navigationssysteme, Masse, Dichte, Drehimpuls, Drehimpulserhaltung, Magnetfeld, Bewegung geladener Teilchen im Magnetfeld, Synchrotronstrahlung, Energieerhaltung, Gravitationswellen, Strahlung bei verschiedenen Wellenlängen, Wissenschaftsgeschichte, Nobelpreis Außerirdisches Leben, Kontaktaufnahme, Fachwissen Vergleich und Transfer von Erkenntnissen aus verschiedenen Bereichen der Astronomie und Raumfahrt, Aufgaben
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