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Pluto Charon
© NASA
Auch nach Jahren eifriger Forschung gibt der Kuipergürtel den Wissenschaftlern noch viele Rätsel auf. So stellt sich etwa die Frage: Wie viele Objekte in dieser eisigen Region am Rande des Sonnensystems lassen sich anteilig einzelnen Gruppen mit bestimmten Durchmessern zuordnen? Eine Möglichkeit, etwas darüber herauszufinden, ist die Untersuchung von Einschlagkratern auf transneptunischen Objekten (TNOs), also auf Himmelskörpern, die jenseits der Neptunbahn um die Sonne kreisen und die sich im Bereich des Kuipergürtels aufhalten. Dank der NASA-Raumsonde „New Horizons“, die am 14. Juli 2015 an Pluto und seinen fünf Monden, Charon, Hydra, Kerberos, Nix und Styx, vorbeiflog, gibt es nun erstmals hochaufgelöste Bilder des Zwergplaneten und seines größten Mondes Charon (Abb. 1), die eine eingehende Untersuchung der Oberflächenstrukturen der beiden Himmelskörper – und damit der Anzahl und Größe ihrer Einschlagkrater – erlauben. Dadurch wird auch eine statistische Betrachtung der auf Pluto und Charon vorkommenden Krater möglich. Das Ziel dieses WIS-Beitrages ist, dass die Schüler auf hochaufgelösten Bildern von Charon eine Krateranalyse durchführen und eine Kraterstatistik erstellen, um daraus wiederum die Größenverteilung der Impaktoren bzw. die Größenverteilung der Objekte im Kuipergürtel abzuleiten.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Mathematik
Thema: Kleinkörper, Kompetenzen
Stichwort: Sonnensystem, Kuipergürtel, transneptunische Objekte, Charon, Pluto, New Horizons-Aufnahmen, Größenverteilung der Kuipergürtelobjekte, Kraterstatistik, Oberflächenstrukturen, Einschlagkrater, Dreisatz, Statistik, Messungen durchführen, Messergebnisse interpretieren und beurteilen, Erkenntnisse gewinnen mit Hilfe von Statistiken, Arbeitsblätter
Sonnenfinsternis
© Johann Julius Friedrich Berkowski
Die Beobachtung, aber auch die Interpretation von totalen Sonnenfinsternissen haben in der Geschichte wiederholt zu neuen wissenschaftlichen aber auch politischen Erkenntnissen und Entwicklungen geführt – sie bieten damit ein Paradebeispiel für den fächerübergreifenden Unterricht. Entsprechend soll in diesem Artikel der Geschichte der totalen Sonnenfinsternisse nachgegangen werden, wobei verschiedene Anknüpfungspunkte zum Einsatz des Themas in den Unterricht aufgezeigt werden.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Gesellschaftskunde, Mathematik, Religion
Thema: Mechanik, Kompetenzen, Sonne
Stichwort: Sonnenfinsternis, Finsternistypen, Okkultation, Mondbahn, Finsternisse außerirdisch betrachtet, Wechselwirkungen im System Erde-Mond, Drehimpulserhaltung, Trigonometrie, geschichtliche Datierung auf Grundlage himmlicher Ereignisse, historisch bedeutsame Sonnenfinsternisse (wissenschaftsgeschichtlich wie bildungsgeschichtlich), Interpretation von Naturbeschreibungen in der Bibel, können die Bedeutung ausgewiesener Finsternisse bewerten, Fragen für den Unterricht
Trappist-1
© NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC)
Die als „Titius-Bode-Reihe“ (TBR) bezeichnete Zahlenfolge 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, 196, 388, …. beschreibt mit unterschiedlicher Genauigkeit näherungsweise die relativen Abstände der Planeten des Sonnensystems. Die wissenschaftliche Bedeutung dieser Regel ist von Anfang an umstritten gewesen. Ist diese „Regel“ Ausdruck einer tieferliegenden Gesetzmäßigkeit oder ein reiner Zufall? Die Ergebnisse aktueller Entdeckungen von Exoplanetensystemen eröffnen neue Möglichkeiten, die Gültigkeit der rein empirisch ermittelten TBR zu überprüfen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik, Philosophie, Physik
Thema: Planeten, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Exoplaneten, Titius-Bode-Reihen, Drittes Keplersches Gesetz, Folgen, Empirische Regel contra Naturgesetz, Lesekompetenz, Bilder und Daten auswerten, Arbeitsblätter
Chang'e-4
© NASA AS17-145-22183
In diesem WIS-Beitrag geht es um das chinesische Mondforschungsprogramm, das mit der Landung des Rovers Chang'e-4 auf der Mondrückseite seinen vorläufigen Höhepunkt gefunden hat. Es werden Bastelanleitungen zu diesem Thema vorgestellt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik
Thema: Raumfahrt, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Mond-Rover, jüngere Geschichte der chinesischen Raumfahrt zum Mond, Körper und Formen, Körpernetze von Quadern, Rover auf anderen Himmelskörpern des Sonnensystems, Rocker-Bogie-Fahrwerk, Psychomotorische Kompetenz, Modellbau, Bastelbogen
ExoMars
© NASA/JPL-Caltech
Aktuelle und zukünftige Sonden und Rover, die den Mars erkunden, werden mit aufwendigen Triebwerksmodulen auf dem Mars gelandet. Warum können ExoMars 2020 und InSight nicht alleine mit Fallschirmen weich auf dem Mars aufsetzen? Mit simplen Rechnungen und einigen vereinfachenden Annahmen berechnen Schülerinnen und Schüler die Fallgeschwindigkeit einer Sonde mit Fallschirm auf dem Mars. Dadurch erkennt man, dass aufgrund der dünnen Marsatmosphäre die Endgeschwindigkeit keine weiche Landung zulässt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: NwT, Physik
Thema: Mechanik, Planeten, Raumfahrt, Thermodynamik, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lehr- und Sozialformen
Stichwort: Mars, Atmosphäre, Erkundung, Landemodule, Reibung, Luftwiderstand, Beschleunigung, Luftdruck, Dichte, Antrieb, Strömung, Berechnungen und Vergleiche durchführen, Arbeitsblatt
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