Unterrichtsmaterial

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© ESA/Hubble und NASA
(Ausschnitt)
Die Schwerkraft spielt eine wichtige Rolle in der Astronomie und im Alltag. Das Newtonsche Gravitationsgesetz und die Keplerschen Gesetze, die den Einfluss der Schwerkraft auf Massen beschreiben, gehören somit zum Kernstoff des Physikunterrichts. Aber wie verhält sich eigentlich Licht in einem Gravitationsfeld? Die Antwort auf diese Frage ist facettenreich und bietet viele erstaunliche Einblicke ins Universum. In diesem WIS-Beitrag tauchen wir in eines dieser Aspekte ein: Gravitationslinsen. Durch den Gravitationslinseneffekt können mehrere verzerrte Bilder desselben Objekts am Himmel zu sehen sein. Am Firmament ist nicht alles wie auf den ersten Blick scheint!
© Geoff Chester, https://de.wikipedia.org/wiki/Komet#/media/ Datei:Halebopp031197.jpg, gemeinfrei.
(Ausschnitt)
Kometen begegnen uns immer wieder als "Schweifsterne" in Kinderbüchern, Deko-Elementen und anderen Visualisierungen im Alltag, ohne, dass dieses Phänomen, das bei zeitweiliger Sichtbarkeit auch immer einmal wieder in der Presse Thema ist, durchdrungen wird. Ausgehend von Alltagsvorstellungen und -funden von Schüler*innen werden Bausteine entwickelt, wie das Phänomen vielperspektivisch-interdisziplinär und kompetenzorientiert erschlossen werden kann. Als Methoden kommen u. a. Bildanalyse, Visualisierung, Modellierung und Versuch zur Anwendung.
© NASA
(Ausschnitt)
Am 24. November 2021 startete der russische Kopplungsadapter ‚Prichal‘ (zu Deutsch: Anlegestelle) in Richtung Internationale Raumstation (ISS) und dockte nach etwa 50 Stunden am Nauka­Modul an. Wenn man bedenkt, dass die Sojus-Rakete nach dem Start das Modul innerhalb von nur 10 Minuten auf die gleiche Geschwindigkeit wie die ISS beschleunigen und auch in eine entsprechende Höhe bringen kann, muss man sich fragen, warum zwischen Start und Andocken so viel Zeit vergeht. Auch der jüngst für ein halbes Jahr zur ISS aufgebrochene deutsche Astronaut Matthias Maurer benötigte für seine Reise zur ISS mehr als 22 Stunden. In dieser Zeitspanne hätte man die 400 km zur ISS auch bequem mit dem Fahrrad zurücklegen können. Ganz offensichtlich hält das Manövrieren im Orbit die eine oder andere Schwierigkeit bereit. Der vorliegende WIS-Artikel legt eine Stationenarbeit für die Sekundarstufe II vor, innerhalb der sich die SuS Wissen zu Problemen und Verfahrensweisen bei Rendezvous- bzw. Docking-Manövern im Orbit weitestgehend selbstständig erarbeiten.
© ESO/M. Kornmesser/Marchis et al. 2021
(Ausschnitt)
Eine Hauptaufgabe der weltgrößten Teleskope ist die Erforschung weit entfernter Objekte im Weltall. Diese Teleskope sind allerdings auch in der Lage, Kleinkörper in unserer direkten kosmischen Nachbarschaft zu beobachten und so etwas über die Entstehung unseres Sonnensystems herauszufinden. Seit dieser Zeit hat sich die Zusammensetzung der Asteroiden kaum geändert. Im Gegensatz zu Gesteinen auf der Erde, die im Laufe der Zeit mehrfach aufgeschmolzen, erstarrt und umgebildet wurden, findet man in den Asteroiden die Urmaterie, aus der sich unser Sonnensystem gebildet hat. Eine genauere Untersuchung von Asteroiden ist allerdings sehr aufwendig, wenn sie vor Ort im Asteroidengürtel von Raumsonden unternommen werden soll bzw. nur auf kleinere Objekte beschränkt, die als Meteoriten auf der Erde gelandet sind. Eine weitere Alternative stellen Beobachtungen von Asteroiden dar, mit deren Hilfe die Form, Masse, Dichte und Reflexionsvermögen und damit über die Zusammensetzung dieser Objekte bestimmt werden kann. In diesem WIS-Beitrag wird gezeigt, wie man mit Wissen aus der Mittel- und Oberstufe Näheres über die Form, den Aufbau und die Zusammensetzung des Asteroiden 216 Kleopatra herausfinden kann. Es werden dabei die Bereiche Astronomie, Mathematik, Natur und Technik sowie Kunst und Werken angesprochen.
© NASA/ESA/K. Retherford/SWRI
(Ausschnitt)
Untersuchung von Voraussetzungen für die Entstehung des Lebens auf verschiedenen Himmelskörpern
Zu den „Urfragen“ der Menschen gehören die nach der Entstehung des Lebens auf der Erde und ob es Leben auch auf anderen Himmelskörpern geben kann. Dieses Thema zieht uns in seinen Bann und ist aus dem Schulbetrieb nicht wegzudenken. Der vorliegende Artikel ist thematisch im Gebiet zwischen Astronomie und Biochemie angesiedelt. Hinsichtlich der Entstehung oder möglichen Entstehung von Leben werden drei kosmische Orte betrachtet: die Erde, der Jupitermond Europa und drei der Exoplaneten des Trappist-1-Systems. Die Frage nach der möglichen Bildung von Aminosäuren, die als Bausteine von Proteinen in allen Lebewesen vorkommen, ist dabei zentral. Nach theoretischen Betrachtungen zur möglichen Chemie am Standort werden auch beeindruckende Versuche vorgestellt, die mit den Mitteln der Schulchemie nachvollzogen werden können. Der WIS-Beitrag ist als Extrakt aus einer Seminarfacharbeit der Autorin entstanden und bietet so auch eine Idee für weitere derartige Schülerleistungen.
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