Unsere "Sternen-Seite" ***

aktualisiert 07.04.17Me

"99% des Universums sind dunkel", sagt Karsten Danzmann, Astrophysiker und Direktor des Albert-Einstein-Instituts für Gravitationsphysik der Leibniz-Universität in Hannover im SPIEGEL.
Warum sollte die Schule nicht versuchen, der nächsten Generation wenigstens einen kleinen Teil des sichtbaren Himmels zugänglich zu machen?

Wir sind "nur" Sternenstaub...

Was hat Astronomie mit Biologie zu tun?
Ohne die Sonne gäbe es kein Leben. Jede Muskelbewegung ist gespeicherte Sonenenergie (Kernenergie, ja bitte...). Jedes rote Blutkörperchen enthält ein Stück Universum,
die Eisenatome im Hämoglobin sind nicht einmal in unserem eigenen Sonnensystem entstanden sondern sehr wahrscheinlich durch den Kollaps und die Explosion eines viel massereicheren frühen Vorgängers unserer Sonne.
Wir leben in einem "Raumschiff", genannt Erde, mit begrenzten Resourcen und einem durch die Photosynthese grüner Pflanzen immer wieder regenerierten "Sauerstofftank".
Das allein sollte Grund genug sein, den Blick nach draussen zu richten.
Keine andere Wissenschaft macht uns so deutlich, wie klein, unbdeutend und empfindlich wir sind.
Das Schulbiologiezentrum Hannover bietet Ihnen und Ihren SchülerInnen seit Jahren eine Vielzahl astronomischer Themen und Perspektiven an, lange Jahre in Zusammenarbeit
mit dem Planetarium und der Sternwarte der Bismarckschule.

Auf dieser "Sternen-Seite" haben wir in lockerer Folge einige unserer Ideen und Materialien für Sie zusammengestellt.

 

Schön, nicht?

Aber gelogen!

Oder haben Sie schon einmal einen Vollmond im roten Licht der Morgen- oder Abenddämmerung gesehen?

Dieser falsche "copy & paste"-Vollmond müsste der Sonne natürlich gegenüberstehen.

Die hier abfotografierte Postkarte verkaufte sich aber dennoch wohl ganz gut...

Eine schmale Mondsichel wäre richtig gewesen. Aber wäre das nun die mit dem "Bauch" nach links oder die mit dem "Bauch" nach rechts?

Und wäre das dann das Abend- oder das Morgenrot?

Der "Mond-Gezeiten-Rechner"
für die Hosentasche...

Ein nützliches und - gemessen an der Einfachheit - erstaunlich verlässliches kleines Werkzeug zur Bestimmung des Hoch- bzw. Niedrigwasserzeiten an der deutschen Nordseeküste.

 
                     
 


Sie benötigen die hier herunterladbare Druckvorlage, eine Petrischale mit Deckel, eine Schere und Klebstoff.

  • Die Grundscheibe (links) ist in 24 Stunden und den etwa 29tägigen "Mondmonat" (Neumond - Neumond) geteilt. Die täglichen Zeitintervalle sind je nach Mondphase größer oder kleiner weil nicht nur der Mond, sondern auch die Sonne an den Gezeiten beteiligt ist. Spring- und Nipptiden sind grau unterlegt und mit "S" und "N" bezeichnet. Kleben Sie die Grundscheibe so auf Boden der Petrischale, dass man sie von oben sehen kann.
  • Die ebenfalls in 24 h geteilte Deckscheibe (Mitte) enthält die Markierung für das zeitnah mit dem Durchgang des Mondes durch den Meridian einhergehende "Mondhochwasser" (HW1) und die nächsten darauf folgenden Niedrig - und Hochwasser. Da die Fall- und Steigdauern örtlich variieren, sind die Niedrigwasser nicht als Zeitpunkt sondern als Zeitraum angegeben. Kleben Sie die Deckscheibe unter den Deckel der Petrischale.
  • Die Karte der Deutschen Bucht (rechts) enthält die mittleren zeitlichen Hochwasserintervalle zu Westerland das als Bezugsort gewählt wurde, weil dort das mittlere Hochwasser nahezu mit dem Meridiandurchgang des Mondes eintritt. Kleben Sie die Karte so auf den Boden der Petrischale, dass man sie von unten sehen kann.

Kurzanleitung:

  • Stellen Sie mit Hilfe eines Kalenders oder durch Beobachtung zunächst das Mondalter fest (Tage nach Neumond) und drehen Sie die Deckscheibe so, dass die Markierung "HW1" damit übereinstimmt. Dann können Sie die ungefähren Zeiten für Westerland ablesen.
  • Lesen Sie von der Karte die Hochwasserintervalle für andere Orte ab und drehen Sie die Deckscheibe entsprechend vor oder zurück.
  • Überprüfen Sie die abgelesenen Werte, am besten vor Ort durch Beobachtung, oder durch die natürlich viel genaueren Daten des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (www.bsh.de).
  • Sie werden Abweichungen von den amtlichen Zeiten feststellen. Gezeitenvorhersage ist eine hochkomplexe, nur noch von Computern lösbare Aufgabe. Wenn sie bei ihrem nächsten Nordseeaufenthalt häufiger auf den Mond und die Gezeiten achten werden Sie feststellen, wie eng die beiden miteinander verbunden sind.

Druckvorlage zum Herunterladen

 

 

Erzieherinnen-Fortbildung
"Sonne, Mond und Sterne"

Hier einige Materialien zum Herunterladen:

 

 

 

 

 

Am 22. und 23. September 2015 haben wir Erzieherinnen und Erzieher zum Fortbildungskurs "Sonne, Mond und Sterne" eingeladen.
Ein schwieriges Thema in unserer Fortbildungsreihe "Naturwissenschaftliche Grundbildung", denn anders als bei vorangegangenen Themen wie "Luft", "Wasser", "Erde", "Feuer" lassen sich "Sonne, Mond und Sterne" nicht anfassen oder durch eigenes Tun befragen und verändern.

Dennoch war uns das Thema wichtig:
Wir können im Laufe unseres relativ kurzen Lebens mit eigenen Augen so viele Dinge am Himmel beobachten und untersuchen!
Damit kann man früh anfangen.

Grundprinzip dabei: Erst die Phänomene, dann die Zusammenhänge, nicht umgekehrt.

Beide der ganztägigen Fortbildungskurse waren gut besucht.

 

Welche Sterne sind wann zu sehen? Mini-Sternkarte für "Minis"

Eine ganz einfache Version der im Buchhandel käuflichen "Drehbaren Sternkarten":

Wir haben auf Datumsanzeige und Uhrzeiten verzichtet und sie durch Jahres- und Tageszeiten ersetzt.

Die entsprechenden Monate und Uhrzeiten kann man sich mit einiger Übung "hineindenken".

 

Wer sehen möchte, wann sein "Sternzeichen" - oder welches Sternbild auch immer -
tags oder nachts am Himmel steht, wird diese Drehscheibe mögen!

"Daumenkino" Mondphasen

Wie war das noch gleich mit dem zu- und abnehmenden Mond?

Da gab´s doch so eine Regel mit dem "a" und dem "z", oder?

Wer das nicht mehr so genau weiß, dem sei empfohlen, sich den Mond mal über ein paar Tage hinweg anzusehen.

Es ändert sich nicht nur die "Form"!

Ausmalen, ordnen, wie "Buchseiten" hintereinanderkleben und fertig!

 
 

Schön, nicht?

Aber gelogen!

 

 

Dieses Bild erschien im Mai 2003 im SPIEGEL.
Man muss schon sehr genau hinschauen um zu erkennen, dass es ein "Fake" ist.

Schloss Falkenstein liegt auf der Nordhalbkugel der Erde, oder?

Wenn der Mond (in östlicher Richtung) aufgeht steigt er langsam von links nach rechts in die Höhe.

Wer den "Mann im Mond" kennt wird bemerken, dass der abgebildete Mond so aussieht, als bewege er sich (wie auf der Südhalbkugel) nach links.
Hier hat jemand einen "südlichen" Mond in ein in Europa gemachtes Bild hineinkopiert.
Oder ist es vielleicht einfach nur ein "Monduntergang"?
Merke: Glaube nicht alles, was du siehst, und vor allem: Lerne, die Dinge selbst zu sehen!

Von I, Luc Viatour, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1254946

Der SPIEGEL hat sich für den Hinweis bedankt und sich entschuldigt.

 

 

 

Der Mond in der Vertretungsstunde...

Warum nicht zwischendurch und wenn gerade mal Zeit ist etwas "außercurriculares"?

Ein einfaches Spiel, eine Fragen und vier mögliche Antworten, mit der richtigen kommt man eine Ebene weiter.

Wer schafft die "Mondlandung"?

 

Hier zum Herunterladen...

Lösungen und Erklärungen dazu in unserer Unterrichtshilfe "Der Mond in der Vertretungsstunde"

 

 

 

 

Sonnenaufgang auf dem 52° Breitengrad...

(Fotos und Grafik: Ingo Mennerich)

 

Kann man mit einer Kamera den Breitengrad bestimmen auf dem man sich befindet?

Wie viele schöne, selbst erlebte Sonnenuntergänge liegen auf Ihren Smart- oder iPhones?

Vielleicht sind welche an der Nordsee und welche aus Neuseeland dabei?

Aber mal ehrlich: Haben wir dabei wirklich genau hingeschaut?

  • Taucht die Sonne senkrecht oder eher gleitend in den Horizont ein?
  • Bewegt sie sich sich dabei nach rechts oder links?
  • Ist das eigentlich überall so?

Vielleicht eine Idee für den Geographieunterricht:

Lassen Sie Ihre Schüler doch mal mit dem Handy die geographische Breite bestimmen.

Wie das geht haben wir hier kurz beschrieben....

Die Länge ist bekannt, denn wir haben unsere Uhr auf Weltzeit (UTC, Greenwich) eingestellt und nach dieser Uhr wirft die Sonne im Sommer ihren kürzesten Schatten um 14 Uhr 20. Im Winter eine Stunde früher. Alles klar?

                             

 

Wie weit ist es eigentlich bis zum Mond?
Kann man das mit eigenen Mitteln und ohne "Wikipedia" herausfinden?

Ein schöner Morgenhimmel im Osten...
Zwei mit einem Handy (oder einer x-beliebigen anderen Kamera) zur gleichen Zeit in Hannover und in Kapstadt gemachte Aufnahmen:
Die schmale Mondsichel am Morgenhimmel, dazu 3 Planeten, Venus, Mars und Jupiter.
In Kapstadt scheint der Himmel "auf dem Kopf" oder "seitenverkehrt" zu stehen.
Schaut man genau auf die beiden Bilder fällt auf, dass der Mond nicht an der gleichen Stelle steht.
Kann man damit die Entfernung des Mondes bestimmen?

 


Montage: Ingo Mennerich, nach "Redshift" (Begegnung Mond, Venus, Mars, Jupiter am 09. Oktober 2015)

  • Wie groß ist der Positionsunterschied des Mondes auf den beiden Bildern?
  • Wie "groß" ist der Mond (in Winkelgraden)? Das kann man mit dem Sextanten oder, wenn man weiß wie,
    mit den Fingern messen.
  • Wo liegt Hannover, wo liegt Kapstadt (geographische Breite)?
  • Wie groß ist die Erde? Wie kann man das messen (z.B. nach der Methode "Erathostenes")
  • Wie weit ist Hannover von Kapstadt auf dem kürzesten Wege entfernt ("Tunnel")?

Aus diesen Überlegungen heraus kann man mit einem Bierdeckel (Erde), einem Geodreieck, einem Lineal und einer Tapetenrolle ein Dreieck entwickeln und mit den Regeln der Geometrie die Mondentfernung bestimmen.
Es ist erstaunlich, wie gut sie mit "Wikipedia" übereinstimmt!

Und das ist nur eine Methode, die Mondentfernung zu bestimmen!

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe 19.75
"Wie groß und wie weit entfernt ist der Mond?"

 

Sonnenfinsternis im März 2015 in der IGS Mühlenberg...

...mit Unterstützung vom


Foto: Ingo Mennerich

Meine Lochkamera mache ich mir zwischen den Fingern...

 

 

 


Foto: Ingo Mennerich

...oder ich zaubere die teilweise verfinsterte Sonne mit einem Taschenspiegel an die Schule!

 

Mehr Impressionen und Tricks zur Beobachtung einer Sonnenfinsternis

Beobachtung des Venustransits im Juni 2004 im Schulbiologiezentrum
Foto: Ingo Mennerich

Der "Leberfleck" auf der Sonne ist unser innerer Nachbarplanet
Foto: Ingo Mennerich

 

 

Wenn die Entfernung der Sonne bekannt ist kann die Entfernung
unserer "Nachbarin" jederzeit mit Geodreieck und Taschenrechner
bestimmt werden.

 

 

Die kleine "Sonnenfinsternis":
Der Venustransit und die Entfernung Erde - Sonne

Das werden wir wohl alle nie mehr erleben:

Zweimal in diesem Jahrhundert, am 8. Juni 2004 und am 5./6. Juni 2012 zog die Venus genau vor der Sonnene vorbei.
Der nächste Venustransit wird erst im Dezember 2117 zu sehen sein.

Nun ist ein solcher Transit für den Laien nicht wirklich spektakulär, deckt die Venus doch nur einen winzigen Teil der Sonnenscheibe ab.
Ohne Teleleskop wird man davon überhaupt nichts bemerken.

Wissenschaftsgeschichtlich ist ein Transit allerdings sehr spannend, war es doch bis zur Entdeckung der Radarwellen die erste und lange einzige genauere Möglichkeit, die Entfernung und Größe der Sonne bestimmen zu können.

Man wusste zwar, dass die Sonne wohl weit entfernt und größer als die Erde sein müsste, mehr aber auch nicht.

Mit Hilfe von etwas Geometrie kann man im Mathematik- oder Physikunterricht noch einmal nachholen wie die Forscher damals vorgegangen sind.

In unserer Unterrichtshilfe "Venus und Merkur" möchten wir ihnen ein paar Möglichkeiten aufzeigen, wie man auf der Grundlage der Bewegungen des "Morgen-" und "Abendsterns" und der gleichzeitigen Beobachtung eines Venustransits an zwei Orten die Größe des Sonnensystems ermitteln kann.

Könnte es sein, dass sich die Ergebnisse Ihrer Schüler nicht oder nur wenig von den Daten bei Wikipedia unterscheiden?

 

 

Das finden Sie in unserer Unterrichtshilfe:

  • Venus und Merkur als "Morgen-" und "Abendstern".
  • Die Bewegungen der inneren Planeten am Himmel und das heliozentrische Weltbild.
  • Wie man die Umlaufzeiten der Planeten aus wiederkehrenden Phänomen ableiten kann.
  • In welchem Verhältnis stehen die Umlaufzeiten und Bahnradien der Planeten zueinander?
  • Die astronomische Einheit: Wie weit ist die Sonne entfernt?
  • Die Beobachtung eines Venus-Transits an zwei Orten und die Venusparallaxe
  • Der Bahnradius der Venus, ermittelt aus dem Parallaxenwinkel.
  • Berechnung der Entfernung und Größe der Venus.
  • Ermittlung des Bahnradius und der Größe des Merkur.
  • Das dritte Keplersche Gesetz: Die Quadrate der Umlaufzeiten und Kuben der Bahnradien.
  • Elliptische Bahnen und ihre Exzentrizität.

 

Hier zum Herunterladen

 

 

Wie groß ist der Winkel zwischen zwei Sternen?
(EXCEL-Programm)

Jeder Stern hat eine "Adresse" am Himmel.

  • Sie besteht aus der Rektaszension, dem Stundenwinkel zum Frühlingspunkt (h min s)
  • und der Deklination, der Winkelhöhe über oder unter dem Himmelsäquator (°)

Geben Sie die Rektaszensionen und Deklinationen zweier Sterne ein,
das Programm berechnet den Abstand in Winkelgraden.

Hier zum Herunterladen

 

   
 
 


Jupiter und seine vier großen "galileischen" Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto
(Fotomontage, Ingo Mennerich)

Aus ihren Umlaufzeiten und Bahnradien kann man die Masse des "Riesenplaneten" errechnen.
Um die Bahnradien zu bestimmen muss man aber erst herausfinden, wie groß Jupiter ist.
Und seine Größe lässt sich erst bestimmen, wenn man weiß, wie weit dieser winzige Lichtpunkt entfernt ist...

Wie könnte man das machen?

Erst wenn mann die Größe und die Masse kennt, kann man die Dichte bestimmen.

Man sagt, Jupiter bestünde aus Gas. Stimmt das eigentlich?

 

 

 

So oder so ähnlich hat Galileo Galilei im frühen 17. Jahrhundert mit einem einfachen Fernrohr den Jupiter und seine vier Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto gesehen. Galilei sah im Laufe mehrerer Tage, dass die Monde den Jupiter umkreisten. Später leitete er daraus ab, dass die Erde nicht der Mittelpunkt der Welt ist sondern sich um die Sonne dreht. Damals war das eine wirklich revolutionäre Idee!
Dass die sich kleine Erde um die große Sonne dreht weiß heute jedes Kind. Aber ist die Erde, auf der wir stehen nicht viel größer als die kleine Sonne am Himmel?

Heute kann jeder von uns den "Tanz" der Jupitermonde mit einem auf ein Stativ montierten und etwas stärkeren Fernglas verfolgen. Das setzt allerdings voraus, dass wir den Riesenplaneten am Himmel finden.

Das sollte im Zeitalter des schnellen Internets aber kein Problem sein.

Das Internet sagt uns auch ganz schnell, wie weit der Jupiter entfernt ist, wie groß er ist, welche Masse und Dichte er hat und woraus er besteht.

Aber woher weiß man das überhaupt?

In unserer Unterrichtshilfe "Mars, Jupter und Saturn - Geometrie im Sonnensystem" finden Sie Anregungen wie man, zum Beispiel im Rahmen einer Astronomie-AG, so etwas durch eigene Beobachtungen, Zeichnungen und Berechnungen selbst herausfinden kann. Und dabei entdecken wir, wie klein wir in Wirklichkeit sind...

Hier zum Herunterladen

 

 

 

 

   


Orion, Großer Hund (mit dem hellen Sirius) und Kleiner Hund (mit Prokyon, oben links) am Himmel über der Stadt

 

Der gleiche Himmelsausschnitt, aber im Hochgebirge

Weißt du wie viele Sterne...?

Wenn an klaren Winterabenden der Orion, der Große und der Kleine Hund am Südhimmel stehen macht es einen großen Unterschied, ob man sich in der Stadt oder auf dem Land befindet.

Die beiden Bilder links zeigen deutlich, wie wenig vom Himmel in der Stadt noch übrig ist.

Und: Es lohnt sich, mal eine Nacht auf dem Land zu verbringen.

Die Abbildungen sind Computeranimationen auf der Grundlage des Astro-Programms SkyGazer 4,5.

Zum Vergleich:

Orion, Großer und Kleiner Hund mit den Grenzhelligkeiten mag 3 (Großstadt) bis mag 7 (Hochgebirge)

Hier zum Herunterladen

 

 

Ein "Sternenzähler" aus einer "Klorolle"


Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe 19.22
"Weißt du, wie viele Sternlein stehen...?
Mit dem Astro-Zählrohr auf Standortsuche in der Milchstraße"

 

 

Mit einer zum "Astro-Zählrohr" gemachten Toilettenpapierrolle können Sie am dunklen Himmel die Sterne ganz bequem selbst auszählen und dabei eine Menge über Statistik und unsere "galaktische Heimat" in der Milchstraße erfahren. Denn die Sterne sind nicht gleichmäßig am Himmel verteilt.

Der Pappkern einer Toilettenpapierrolle ist typischerweise 10 cm lang und 4 cm breit.
Schaut man durch die Rolle, sieht man einen, durch das Längen- und Breitenverhältnis der Rolle bestimmten Ausschnitt der gesamten Umgebung. Mit der Rolle, deren Öffnungswinkel etwa 23° beträgt, sieht man etwa 6% des Horizonts.
Diese gedachte "Himmelskugel" hat eine Fläche von (360°x360°)/pi = 41352 Quadratgrad.
Wenn wir die Klorolle vor die Augen halten, überblicken wir etwa 400 Quadratgrad, also etwa 1% des gesamten Himmels von dem wir von der Erde aus nur jeweils maximal die Hälfte sehen können.
Ein Blick durch die zum "Astro-Zählrohr gewordene Klorolle überstreicht damit etwa 2% der sichtbaren Sterne.
Der Rest ist einfach:
Sterne zählen, aufschreiben, "Astro-Zählrohr" auf eine andere Himmelsregion richten, erneut auszählen und aufschreiben.
Um den Durchschnitt zu errechnen werden alle Ergebnisse addiert und die Summe durch die Anzahl der Proben geteilt.

 
                                 
                                 

 

Zum Greifen nahe?


Die Plejaden im Sternbild Stier, der "Kleine Kinderwagen".
Die zu diesem Sternenhaufen gehörenden Sterne sind alle
etwa gleich weit von der Erde entfernt.
Das Licht dass Ihre Augen in Herbst- und Winternächten
erreicht wurde im 17. Jahrhundert ausgesandt.
Und keiner (!!!) weiß, ob es die Plejaden jetzt noch gibt!

Grafik: Ingo Mennerich (Basis: Screenshot aus "SkyGazer")

 

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe 19.92
"Zum Greifen nah? Entfernungsbestimmung bei Sternen"

 

 

Wer vorhat, seinem oder seiner Liebsten einen Stern vom Himmel zu holen sollte sich vorher darüber klar werden, wie lang die Reise dorthin ist.

Sterne sind sehr sehr weit von uns entfernt und viel viel größer als wir uns das wirklich vorstellen können.

Aber woher weiß man das eigentlich?

Und woher weiß man, wie weit dieser oder jener Stern von uns entfernt ist?

Auch in den stärksten Teleskopen erscheinen Sterne nur als Punkte!

"Nahe" Sterne lassen sich aus zwei Positionen, z.B. Frühling und Herbst betrachten. Aus der beobachteten winzigen Winkeldifferenz lässt sich ihre Entfernung durch Triangulation ermitteln.
Das kann man mit irdischen Objekten üben.
Diese Methode stößt bei größer werdenden Distanzen und kleineren Winkeln an ihre Grenzen.

Dann hilft nur noch, ihre Helligkeit am irdischen Nachthimmel zu vergleichen. Woher aber weiß man, wie hell die Sterne wirklich, d.h. aus ihrer Nähe betrachtet sind?

Auf der Erde ist diese Methode der Entfernungsbestimmung relativ leicht. Wenn ich weiß, welche Glühlampe in der Ferne leuchtet, kann ich aus dem Vergleich ihrer "absoluten", aus unmittelbarer Nähe z.B. mit dem Luxmeter gemessenen Helligkeit" und der scheinbaren" Helligkeit an meinem Ort die Distanz berechnen. Hier gibt es eine einfache mathematische Beziehung. Wichtig ist, genau zu messen.
Das gelingt natürlich nur in absoluter Dunkelheit und nur dann, wenn ich alle anderen Lichtquellen ausblenden kann.

Auf den Sternen stehen aber keine Angaben. Woher weiß ich, ob ich es mit einem nahen "Zwerg" oder einem weit entfernten "Riesen" zu tun habe? Und leuchten alle Zwerge wirklich schwach und Riesen stark?

Glücklicherweise hinterlässt das Licht eines Sterns einen im Spektroskop erkennbaren "Fingerabdruck"...