Sonnenfleckenzahl - Aktivitätszyklen der Sonne

Schülerinnen und Schüler lernen die Zahl der Sonnenflecken als Maß für die Sonnenaktivität kennen. Sie bestimmen die Relativzahlen R für den Zeitraum eines Aktivitätszyklus und erfahren so etwas über den Lebensrhythmus unserer Sonne. Ein Modellversuch verdeutlicht, dass die Sonnenflecken nicht "schwarz", sondern helle Regionen in einer noch helleren Umgebung sind.
 

In der Schule bietet sich die Sonnenfleckenbeobachtung per Okularprojektion an. In diesem Zusammenhang rekapitulieren die Lernenden ihre Kenntnisse in geometrischer Optik. Dabei erweisen sich dynamische Visualisierungen (Java-Applets, dynamische Geometriesoftware) als hilfreich. Die Auswertung von Sonnenaufnahmen aus den Jahren 1995 bis 2006 erfolgt anhand von Papierausdrucken. Über Bildarchive aus dem Internet kann der Beobachtungszeitraum erweitert werden. Je nach den Voraussetzungen beziehungsweise Ansprüchen der Schülergruppe kann abschließend der Zusammenhang zwischen dem "Aufwickeln" des solaren Magnetfeldes bei der differentiellen Rotation der Sonne mit der periodisch verstärkt auftretenden Bildung von Sonnenflecken thematisiert werden. Diese Unterrichtseinheit wurde im Rahmen des Projektes Wissenschaft in die Schulen! entwickelt.

 

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • in Sonnenbildern verschiedene Fleckenstrukturen erkennen (Unterscheidung von Einzelfleck und Fleckengruppe) und entsprechend zählen.
  • die Sonnenfleckenrelativzahl in Abhängigkeit von der Zeit grafisch darstellen und aus der Diagramminterpretation den Elfjahreszyklus der Sonnenaktivität feststellen.
  • den weiteren Kurvenverlauf (das nächste Sonnenfleckenmaximum) vorhersagen.
  • Techniken und Grundlagen der Sonnenbeobachtung kennen lernen (Bezüge zu Physik und Mathematik).
  • die Ursache des Fleckenphänomens in der durch Magnetfelder gestörten Konvektion erkennen.
  • die periodische Veränderung des solaren Magnetfeldes erkennen.
  • verstehen, dass die Flecken ein Kontrastphänomen darstellen, das heißt, dass die scheinbar dunklen Umbren noch eine größere Flächenhelligkeit besitzen als der Glühfaden einer Lampe.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaSonnenfleckenzahl - Aktivitätszyklen der Sonne
AutorDr. Olaf Fischer
FächerPhysik (Optik, Elektromagnetismus), Astronomie (Astropraxis, Sterne); Fächerverknüpfungen: Astronomie-Mathematik (Abbildungsgleichungen), Astronomie-Biologie (Kontrastwahrnehmung)
Zielgruppeab Klasse 10
Zeitraum4 Stunden
Technische VoraussetzungenTageslichtprojektor oder Präsentationsrechner mit Beamer

Didaktisch-methodischer Kommentar

Das wohl bekannteste und offensichtlichste Phänomen beim Anblick der Sonnenscheibe sind die Sonnenflecken. Diese können mit einfachen schulischen Mitteln beobachtet, gezählt, ausgewertet und erklärt werden.

Download

sonnenflecken_kontrastexperiment.ppt
 

Internetadresse

Zusatzinformationen

Informationen zum Autor

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.

  • Mehr Infos im Autorenverzeichnis
    Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Fischer aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit allen Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.
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