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Helligkeitsverlaufs eines Sterns während eines Umlaufs eines seiner Planeten
© Andreas Jørgensen, CC0. Einschubbild: Satellit TESS. ©: By NASA - http://tess.gsfc.nasa.gov/documents/TESS-Litho.pdf, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34177861, Public Domain.
Im Inneren unseres Sonnensystems ziehen die Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars ihre Bahnen, während Gasriesen in den äußeren Regionen zu finden sind. Sehen andere Planetensysteme vergleichbar aus? Nur ein Planet in unserem Sonnensystem hat die richtigen Bedingungen, um Leben zu begünstigen: die Erde. Gibt es erdähnliche Planeten, die andere Sterne umkreisen und auf denen es Leben geben könnte? Um diese und ähnliche Fragen zu beantworten, durchforsten Wissenschaftler*innen den Himmel nach Exoplaneten. Vor allem Weltraumteleskope wie der Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) haben in den letzten Jahren wesentlich zu der daraus resultierenden beachtlichen Datenmenge beigetragen. Das vorliegende Material bietet eine Einführung in die Vorgehensweise, die dabei zum Einsatz kommt.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Informatik, Mathematik
Thema: Planeten, Schwingungen/Wellen, Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen
Stichwort: Exoplaneten, Transitmethode, Sternenbeben, Interpretation von Grafiken (logarithmisch), Geometrie (Kugel erscheint in Projektion als Kreisfläche, die angegebenen Formeln zur Transitmethode lassen sich einfach herleiten), Daten-Recherche, Diskussionsaufgaben zu den Themen der Datenerhebung und Verzerrung, Ergebnisse beurteilen, Aufgaben zum Thema Exoplaneten, Einzelarbeit, Partner- und Gruppenarbeit, Plenum, der Text enthält Referenzen, die zur Arbeit mit astromischen Datenbanken einladen
Astro-App „Helle Sterne im HRD“
© Thomas Müller
Helle und repräsentative Objekte im Hertzsprung-Russell-Diagramm kennenlernen
So wichtig, wie der Baum des Lebens (ein Baumdiagramm) für die Erforschung der Evolution des Lebens ist, so bedeutsam ist das Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD) für die Erforschung des Aufbaus und der Entwicklung der Sterne. Entsprechend gilt es, das HRD dem Schüler auch als wichtiges Forschungswerkzeug nahezubringen. Im Fokus des folgenden WIS-Beitrags steht die App „Helle Sterne im HRD“ https://www.haus-der-astronomie.de/vis/astroapps, die es dem Schüler ermöglicht, das HRD aktiv kennenzulernen. Besonders ist dabei die gleichzeitige Visualisierung der Sterne am Himmel und als Zustandspunkt im Diagramm. Das WIS-Material gibt dem Nutzer Aufgaben an die Hand, um in die App tiefer einzusteigen.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Informatik, Mathematik
Thema: Sterne
Stichwort: Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD), stellare Zustandsgrößen, Hauptreihe, Riesen, Überriesen, Weiße Zwerge, Masse-Leuchtkraft-Beziehung, Sterntemperaturen, Sternleuchtkräfte, Sternradien, Sternpopulation, Sternentwicklung, App, Visualisierungsprogramm Streudiagramm, logarithmische Skalenteilung, Rechnen mit Potenzen mit gebrochenen Exponenten, Ablesen bei logarithmischer Skalenteilung, Visualisierung als wichtiges Hilfsmittel der Vorstellungsentwicklung, Astro-App als Lehrmittel, Aufgaben zur Astro-App „Helle Sterne im HRD“
Das Fettfleckfotometer nach Bunsen
© Sven Teschke, Büdingen - Own work, CC BY-SA 2.0 de, https://commons.wikimedia.org/w/in- dex.php?curid=760601
Grundlegendes zur Fotometrie, der Vermessung des Lichts
Im Fokus des WIS-Beitrags steht die Fotometrie – die Lichtmessung mit dem Auge als Detektor. Dazu wird das erste zur Anwendung gekommene Fotometer, das Fettfleckfotometer nach Bunsen, eingeführt und in einer Selbstbauversion vorgestellt. Ergänzt durch ein helligkeitsminderndes Bauelement wird das Fettfleckfotometer zur Bestimmung der fotometrischen Größen der Sonne genutzt. Eine Einführung in die Grundgrößen der Fotometrie (deren Einheiten man auf Leuchtmittelverpackungen im Baumarkt lesen kann) ergänzt notwendigerweise den Beitrag. Die Besonderheiten der in der Astronomie verwendeten fotometrischen Größen kommen abschließend zur Sprache, wobei auch zu den astrofotometrischen Größen der Sonne hingeführt wird.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Mathematik
Thema: Optik, Unterrichtsmittel, Astropraxis
Stichwort: astronomische Fotometrie, scheinbare Helligkeit, scheinbare Gesamthelligkeit eines Mehrfachsterns, Flächenhelligkeit, fotometrische Größen der Sonne, Lichtmessung, Fotometrie, Grundgrößen der Fotometrie, Fettfleckfotometer nach Bunsen, Lichtstrom, Lichtstärke, Leuchtdichte, Beleuchtungsstärke, Raumwinkel, Schüler gewinnen Einblick in das Grundprinzip der vergleichenden Fotometrie, Schüler erwerben Kenntnisse zu Grundgrößen der Fotometrie oder vertiefen diese, Vergleichsmethode, Selbstbau-Fotometer, Schülerprojekt, Aufgaben
Die App „Bahnelemente“
© Thomas Müller
Die räumliche Vorstellung von Himmelskörperbahnen ist für das Verständnis himmelsmechanischer Vorgänge im Speziellen und des Aufbaus des Universums im Allgemeinen sehr wichtig. Die App „Bahnelemente“ (https://www.haus-der-astronomie.de/vis/astroapps) ermöglicht eine Visualisierung der Himmelskörperbahnen. Der folgende WIS-Beitrag führt ein in die App und stellt Aufgaben zu deren Nutzung vor. Im ersten Schritt kann die App dabei als Visualisierungshilfe zum 1. und 2. keplerschen Gesetz eingesetzt werden. Im Weiteren geht es um die räumliche Vorstellung der Bahnen von Himmelskörpersystemen mit interessanten Partnern. Dazu gehört die Bahn eines Sterns um ein unsichtbares superkompaktes Objekt im Zentrum der Galaxis auf der „Nobelpreisellipse“, der Blick auf die Bahn des Weißen Zwergs um den Stern Sirius A und der Blick „auf die Kante“ der Umlaufbahn des leichtesten bisher gefundenen Sterns.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Informatik, Mathematik
Thema: Mechanik, Positionsastronomie, Sterne, Unterrichtsmittel, Kompetenzen, Lernpsychologie
Stichwort: Zwei-Körper-System, Bahnelemente, astrometrischer Doppelstern, Sirius A/B, Bedeckungsdoppelstern, wahre und scheinbare Bahnellipse, absolute und relative Bahnen in Zwei-Körper-Systemen, Periastron, Knotenlinie, aufsteigender Knoten, Weißer Zwerg, roter Zwergstern, Sternbahn um galaktisches Zentrum, Erstes und zweites keplersches Gesetz, App, Visualisierungsprogramm Ellipsen, Visualisierung als wichtiges Hilfsmittel der Vorstellungsentwicklung, räumliche Vorstellung, Visualisierung, Astro-App als Lehrmittel, Aufgaben zur Astro-App „Bahnelemente“, gegenständliches Modell zur Demonstration der 7 Bahnelemente eines Zwei-Körper-Systems
Merkur
© NASA
Nach Pluto´s „Degradierung“ vom Planeten zum Zwergplaneten im Jahr 2006 avancierte Merkur zum Nachfolger als kleinster Planet des Sonnensystems. Gleichzeitig übernahm er von Pluto auch den Status des wohl unbekanntesten Planeten. Dies ist auf den ersten Blick umso überraschender, da er als sonnennächster Planet eigentlich auch ohne Teleskop gut zu beobachten war und bereits seit dem Altertum bekannt ist. Eine genauere Betrachtung des kleinsten und auch schnellsten Planeten führt zu vielen interessanten Details, welche gleichzeitig viele verschiedene Anknüpfungspunkte zur Einbeziehung in den astronomischen Unterricht der Schule liefern.
Fachgebiet(e): Astronomie
Bezug zu: Geowissenschaften, Gesellschaftskunde, Mathematik, Religion
Thema: Planeten, Raumfahrt, Astropraxis, Geschichte der Astronomie
Stichwort: Merkur, Meteorit NWA 7325, Merkurbeobachtung, Beobachtungen am Taghimmel, Planet „Vulcan“, Raumfahrt zum Merkur, Ellipsenkonstruktion, Geschichte der Merkurbeobachtung, Mythologien der Völker, Geologie, Meteorite, Historische und moderne Aufgaben zu Merkur, Modell zur Konstruktion der Merkurbahn
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