Jupiter und der Tanz der Galileischen Monde

In diesem Beitrag stellen wir Ihnen vielfältige Möglichkeiten vor, sich mit faszinierenden und gut zu beobachtenden Objekten zu beschäftigen: Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, und seine vier Galileischen Monde. Beobachtungen des Gasriesen lohnen sich besonders während der Monate um die jährlichen Oppositionen.
 

Vor 400 Jahren richtete Galileo Galilei (1564-1642) sein Fernglas auf den Himmel und sah wahrhaft Revolutionäres: Berge auf dem Mond, eine sichelförmige Venus und ein "Miniatur-Sonnensystem": Jupiter mit seinen vier Galileischen Monden, die ihre Positionen schon innerhalb weniger Stunden erkennbar verändern. Das einzige, was man benötigt, um dies mit eigenen Augen zu sehen, ist ein einfacher Feldstecher. Jupiter als Umlaufzentrum seiner vier Monde - dies können Schülerinnen und Schüler selbst entdecken, wenn sie an zwei oder mehr aufeinander folgenden Tagen den Fernglasanblick des Jupitersystems per Bleistift skizzieren. Vergleichen Sie die Ergebnisse Ihrer Klasse mit den 400 Jahre alten Skizzen von Galileo Galilei und stellen Sie den Lernenden Fotos der Raumsonden vor, die zeigen, welch bizarre Welten sich hintern den Lichtpünktchen der Jupitermonde verbergen. Informationen zur Sichtbarkeit des Planeten am Abendhimmel finden Sie unter Links und Literatur. Zur Vorbereitung der Beobachtung können mithilfe kostenfreier Planetarium-Software (Stellarium, Cartes du Ciel) Simulationen durchgeführt und Sternkarten ausgedruckt werden.

 

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • mithilfe kostenfreier Planetarium-Software den Sternhimmel simulieren, auf den Galileo Galilei Ende 1609/Anfang 1610 sein Teleskop richtete.
  • wissen, (ob und) wo Jupiter aktuell am Himmel zu finden ist.
  • Größe und Helligkeit des Jupiterscheibchens kennen, mit den Begriffen scheinbare Helligkeit (Magnitude) und Winkelmaß (Bogensekunden, Bogenminuten) umgehen können und einfache Rechungen durchführen.
  • die vier Galileischen Monde mit eigenen Augen sehen und ihre Bewegung im Abstand weiniger Stunden oder Tage erkennen.
  • verstehen, welche wissenschaftsgeschichtliche Bedeutung die Entdeckung von Galilei hatte, dass Jupiter ein Umlauszentrum für andere Himmelskörper ist.
  • Online-Rechner als Werkzeuge zur Vorhersage von Sonnen- und Mondfinsternissen im Jupitersystem kennen lernen und solche Ereignisse beobachten.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaJupiter und die Galileischen Monde
AutorDr. Olaf Fischer, Dr. André Diesel
FächerNaturwissenschaften ("Nawi"), Astronomie, Astronomie AG
ZielgruppeKlasse 5 bis Jahrgangsstufe 13 (je nach Thema und Vertiefung)
Zeitraumvariabel
Technische VoraussetzungenJupiter ist - zur rechten Zeit - mit bloßem Auge am Himmel nicht zu übersehen; für die Beobachtung der Monde: Feldstecher (zehnfache Vergrößerung, feste Montierung hilfreich); äquatoriale Wolkenbänder: Spektiv (40 bis 60-fache Vergrößerung); Mondschatten auf der Jupiterwolkendecke: Teleskop mit mindestens 15 bis 20 Zentimeter Öffnung; Beobachtungsvorbereitung: Präsentationsrechner mit Beamer (Planetarium-Software) und Internetanschluss (Onliner-Rechner für die Positionen der Jupitermonde)
SoftwarePlanetarium Software, zum Beispiel Stellarium oder Cartes du Ciel (beide kostenfrei)

Didaktisch-methodischer Kommentar

Der erste Tipp ist etwas für "Bildschirmsitzer" mit Hang zur Geschichte und auch als Schlechtwetterbeschäftigung hilfreich. Beim zweiten Vorschlag geht es unter anderem um mathematische Zusammenhänge und um die Möglichkeit, selbst etwas zu messen. Außerdem kommt das Fernrohr zum Einsatz und gute Augen sind nötig, um Details auf der Jupiterscheibe zu erkennen. Der dritte Tipp spricht die Hobbyfotografen an. Außerdem werden Fremdsprachenkenntnisse gebraucht, um Daten zu bekommen, die dann mathematisch ausgewertet werden können. Im vierten Themenkomplex erinnern wir an Galileo Galilei und an Johannes Kepler (1571-1630), was für die Physiklehrkräfte interessant ist. Schließlich wird auf besondere Jupiter-Ereignisse hingewiesen, die durch ein Fernrohr beobachtet werden und die für Überraschung sorgen können. Zum Beispiel dadurch, dass plötzlich ein Mond aus dem Schatten seitlich von Jupiter "aus dem Nichts" auftaucht.

Links und Literatur

Informationen zu den Autoren

Dr. Olaf Fischer studierte Physik und Astronomie an der Friedrich-Schiller-Universität in Jena (Diplomlehrer-Abschluss). Nach kurzer Lehrertätigkeit promovierte er 1993 an der Jenaer Universitäts-Sternwarte, arbeitete für das Max-Planck-Institut für Astronomie und ist seit 1997 als Mittler zwischen astronomischer Wissenschaft und ihrer Lehre aktiv. 2005 habilitierte er in der Didaktik der Physik und Astronomie. Zurzeit ist Herr Dr. Fischer für das Projekt Wissenschaft in die Schulen! tätig.

Dr. André Diesel ist Diplom-Biologe und Fachredakteur für Naturwissenschaften im Projekt Naturwissenschaften entdecken!.

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