In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler den Vorgang des Sehens. Dabei erfahren sie, wie das Licht durch das Auge einfällt und durch die darin enthaltene Linse gebrochen und auf die Netzhaut projiziert wird. Dabei lassen sich komplizierte Vorgänge im Auge auf relativ einfach zu verstehende optische Abläufe reduzieren.Das für die meisten Menschen völlig selbstverständliche Sehen von fernen und nahen Gegenständen sowie die Anpassung an starke Lichtschwankungen von Helligkeit zu Dämmerung und Dunkelheit ist aufgebaut auf einem komplizierten Ineinandergreifen verschiedener Bestandteile des menschlichen Auges wie Hornhaut, Iris, Linse, Netzhaut und Sehnerv. Bei einem gesunden Auge nehmen wir davon mehr oder weniger nichts wahr. Erst bei Auftreten von – allerdings häufigen – Beschwerden wie etwa Kurz- und Weitsichtigkeit und der daraus resultierenden Korrektur durch Brillen oder Kontaktlinsen wird man sich dessen bewusst und beginnt zu verstehen, zu welchen funktionierenden Mechanismen das gesunde menschliche Auge fähig ist. Die Lernenden erarbeiten sich mithilfe eines Grundlagentextes und eines Arbeitsblatts mit Übungsaufgaben die Vorgänge, die beim Sehen ablaufen. Außerdem haben sie im Sinne des handlungs- und produktionsorientierten Unterrichts die Möglichkeit, ihre Lösungen selbstständig zu kontrollieren. Das menschliche Auge – Bau und Funktion sowie Fehlerquellen und Korrekturhilfen Das Auge als Organ für das Sehen nimmt aufgrund seiner Komplexität und Anpassungsfähigkeit eine ganz besondere Stellung im menschlichen Organismus ein. Zudem kann bei vergleichsweise leichten Fehlstellungen wie Kurz- oder Weitsichtigkeit durch entsprechende Hilfsmittel wie Brillen oder Kontaktlinsen das normale Sehen weiter sehr gut ermöglicht werden. Vorkenntnisse Vorkenntnisse von Lernenden sind natürlich vorhanden, weil schlechteres Sehen auch bei Kindern keine Seltenheit ist. Das Tragen von Sehhilfen ist in allen Alterskategorien normal und damit für alle stets sichtbar. Didaktische Analyse Bei der Besprechung von Bau- und Funktionsweise des menschlichen Auges sollte neben den rein optischen Vorgängen beim gesunden und voll funktionierenden Auge auch darauf hingewiesen werden, dass es neben den einfach zu korrigierenden Sehfehlern auch zu schwerwiegenden Erkrankungen – vor allem bei zunehmendem Alter – kommen kann. Methodische Analyse Bei der optischen Beschreibung und Erklärung des Sehvorganges beim menschlichen Auge darf nicht übersehen werden, dass es sich bei der vergleichsweise einfachen Herleitung der Bildentstehung zwar um einen real auch im Auge ablaufenden Vorgang handelt, der allerdings hinsichtlich der im Detail ablaufenden Prozesse bei der Scharfstellung im Nah- und Fernbereich sowie bei der Anpassung an unterschiedliche Helligkeit äußerst kompliziert ist. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wissen um die Abläufe beim Sehen von der Linse zur Netzhaut und weiter zum Gehirn. kennen die verschiedenen Möglichkeiten für Fehlstellungen und den Korrekturmöglichkeiten. können die Komplexität des menschlichen Sehens und der daran beteiligten Bestandteile des Auges beschreiben und erklären. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren selbständig Fakten, Hintergründe und Kommentare im Internet. können die Inhalte von Videos, Clips und Animationen auf ihre sachliche Richtigkeit hin überprüfen und einordnen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen durch Partner- und Gruppenarbeit das Zusammenarbeiten als Team. setzen sich mit den Ergebnissen der Mitschülerinnen und Mitschüler auseinandersetzen und lernen so, deren Ergebnisse mit den eigenen Ergebnissen konstruktiv zu vergleichen. erwerben genügend fachliches Wissen, um mit anderen Lernenden, Eltern, Freundinnen und Freunden sowie anderen wertfrei diskutieren zu können.

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Stoffgemische und lernen die Begriffe „Reinstoff“ und „Stoffgemisch“ kennen. Sie werden zum eigenständigen experimentellen Erforschen naturwissenschaftlicher Phänomene ermuntert. Mit dieser Unterrichtseinheit sollen Schülerinnen und Schüler dazu befähigt werden, naturwissenschaftliche Projekte weitgehend selbstständig durchführen zu können. Die Lernenden untersuchen verschiedene Stoffgemische in praktischen Experimenten. Dabei werden sie vor das Problem gestellt ein vorliegendes Stoffgemisch in seine Bestandteile zu zerlegen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten die geeigneten Gerätschaften und dürfen dann ausprobieren. Begonnen wird mit der einfachen Auslese, gefolgt von Filtrieren und Trennen mit einem Magnete, dabei steigert sich nach und nach der Schwierigkeitsgrad. Im letzten Schritt experimentieren die Kinder selbst mit Reagenzglas und Brenner, um ein Gemisch zu erhitzen und es auf diese Weise in seine Bestandteile zu trennen. Entstanden ist diese Unterrichtseinheit im Rahmen der Initiative "Naturwissenschaftliche Erlebnistage" mit jährlich stattfindenden Präsentationstagen. Die Schülerinnen und Schüler können sich allein oder in Gruppen mit dem Thema beschäftigen, wobei die Gruppenarbeit bevorzugt werden sollte. Es bietet sich an, dass die Lernenden im Anschluss an ihre eigene Durchführung als Experten für andere auftreten. Zur Dokumentation erstellen sie einfache, übersichtliche Plakate, die den Versuchsablauf zeigen und mit Bildern illustrieren. Die Versuche führen sie dann mit anderen Schülerinnen und Schülern, die die Versuche noch nicht kennen, gemeinsam durch. Für diese Präsentation eignet sich der Rahmen der Naturwissenschaftlichen Erlebnistage. Hinweise zur Durchführung Verschiedene Versuche zum Thema Stofftrennung, die die Schülerinnen und Schüler eigenständig durchführen können, werden erläutert. Die Schülerinnen und Schüler sollen ihre naturwissenschaftlichen Kenntnisse und methodischen Fähigkeiten erweitern. anhand der angeeigneten Methoden eigene Versuche planen und durchführen. mit dem Brenner umgehen können, um Wasser von Salz zu trennen. die Versuche und Versuchsergebnisse dokumentieren und präsentieren. Thema Trennen von Stoffgemischen Autor Nicole Neumann Fach Sachkunde, Chemie, Biologie Zielgruppe Grundschule Klasse 3-4 Hauptschule Klasse 5-6 Realschule Klasse 5 Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang für die Recherche; Präsentationsprogramm wie PowerPoint oder Ähnliches Material Laborbedarf: Bechergläser, Reagenzgläser, Reagenzglashalter, Brenner, Trichter, Rundfilter, Eisenspäne, Petrischale, Siedesteinchen, Schutzbrillen; Haushaltsmaterialien: verschiedene Döschen, mehrere Haushaltssiebe, Lupe, zu siebende Substanzen (Vollkornmehl, Salz, Erdboden, Nüsse, Linsen Senfkörner, Reis und Ähnliches), Löffel, Sand, Küchenrolle; der Umgang mit dem Gasbrenner sollte vertraut sein. Dieser Versuch eignet sich, um mit den Schülerinnen und Schülern den Begriff "Reinstoff" und "Stoffgemisch" zu erläutern. Den Lernenden werden Dosen ausgeteilt, in denen sich verschiedene Hülsenfrüchte befinden: Reiskörner, Senfkörner, Linsen, Nüsse, Bohnen und so weiter. Die Schülerinnen und Schüler erhalten die Aufgabe, Ordnung in dieses "Chaos" zu bringen. Anschließend wird geklärt, nach welchen Kriterien die Kinder sortiert haben. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten. Manche von ihnen sortieren zum Beispiel nach Farbe oder Größe. Wichtig ist, dass die Lösungen nicht falsch sind. Die Lernenden sollen letztlich aber den Unterschied zwischen Stoffgemisch und Reinstoff verstehen. Reinstoff Einheitliche Stoffe, die nicht mit anderen Stoffen gemischt sind, nennt man "Reinstoffe". Sie bestehen aus gleichen Teilchen. Stoffgemisch Ein Stoffgemisch besteht aus verschiedenen Reinstoffen. Ein Stoffgemisch ist nicht einheitlich. Zunächst erhalten die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, das Mehl mit einer Lupe zu betrachten, um die einzelnen Stoffe, die vielleicht mit bloßem Auge nicht zu erkennen sind, zu identifizieren. Anschließend sollen sie selbstständig das Vollkornmehl in Schrot und Mehl trennen. Die Bodenprobe wird in einem Becherglas mit Wasser vermischt und mit dem Löffel umgerührt. Die Lernenden setzten den Trichter auf den Erlenmeyerkolben und setzten den Rundfilter ein. Langsam gießen die Schülerinnen und Schüler das Schmutzwasser in den Filter. Der Vorgang kann nach Bedarf wiederholt werden. Die Kinder erhalten eine Petrischale, die ein Sand-Eisenspäne-Gemisch enthält. Mithilfe des Magneten sollen die Schülerinnen und Schüler nun das Gemisch trennen. Achtung: Unbedingt den Magneten mit einem Küchentuch einwickeln lassen, da sich die feinen Eisenspäne nur schwer bis gar nicht vom Magneten lösen und dieser unbrauchbar wird! Die Lernenden erhalten die Salz-Wasser-Lösung und überlegen, wie sie dieses Gemisch trennen können. Dazu erhalten sie die im rechten Kasten angegebenen Materialien. In das Reagenzglas werden Siedesteinchen gegeben, damit das Wasser nicht so leicht aus dem Reagenzglas spritzt. Die Schülerinnen und Schüler setzten sich Schutzbrillen auf. Während das Gemisch erhitzt wird, ist darauf zu achten, dass die Kinder das Reagenzglas leicht hin und her bewegen und die Öffnung nie auf Personen richten, da das heiße Wasser herausspritzen kann. Das Wasser verdampft und im Reagenzglas bleibt das Salz zurück. Die Kinder können unter Anleitung der Lehrkraft überlegen, ob ihnen ein Beispiel zur Salzgewinnung dazu einfällt. In manchen Ländern nutzt man die Verdunstungskraft der Sonne und lässt Meerwasser in flachen Becken verdunsten, bis das Salz auskristallisiert, das man anschließend "erntet". Die Schülerinnen und Schüler bekommen die Aufgabe im Internet nach Informationen zum Thema "Reinstoff" und "Stoffgemisch" zu suchen. Ziel ist es, Beispiele für Reinstoffe und Stoffgemische zu finden. Außerdem sollen die Schülerinnen und Schüler recherchieren, ob sie noch weitere Trennverfahren von Stoffgemischen finden. Zur Dokumentation bietet es sich an, dass die Gruppen einfache, übersichtliche Plakate zu ihren Versuchen erstellen. Es wäre aber auch denkbar, dass die Schülerinnen und Schüler am Computer kleine PowerPoint-Präsentationen erstellen, in denen die Durchführung der Versuche in kleinen Schritten dargestellt wird. Diese Präsentationen könnten dann an Schülerinnen und Schüler einer anderen Schule weitergeleitet werden. Mithilfe einer Plattform wie lo-net² können sich die Lernenden der beiden Schulen austauschen und über ihre Erfahrungen berichten.

Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Astronomie- und Physik-Unterricht zum Thema Optik für Sie zusammengestellt. Die Optik (vom griech. opticos – "das Sehen betreffend") beschäftigt sich als Teilgebiet der Physik mit dem aus Photonen bestehenden Licht. Photonen werden gemäß dem Welle-Teilchen-Dualismus auch als Lichtteilchen bezeichnet, die je nach Beobachtung Teilcheneigenschaften oder Welleneigenschaften aufweisen können – man unterscheidet deshalb zwischen der geometrischen Optik und der Wellenoptik . Geometrische Optik In der geometrischen Optik wird Licht durch idealisierte (geradlinig gedachte) Lichtstrahlen angenähert. Dabei lässt sich der Weg des Lichtes (zum Beispiel durch optische Instrumente wie Lupe, Mikroskop, Teleskop, Brillen oder auch durch die Reflexion des Lichtes an einem Spiegel) durch Verfolgen des Strahlenverlaufes konstruieren; man spricht in diesem Zusammenhang auch von Strahlenoptik . Die dazu notwendigen Abbildungsgleichungen oder Linsengleichungen ermöglichen es, zum Beispiel den Brennpunkt einer optischen Linse zu bestimmen. Analog dazu kann auch die Brechung des Lichtes – beispielsweise durch eine Prisma – und die Aufspaltung in seine sichtbaren Anteile von violett bis rot ( Regenbogen-Farben ) mittels des Snelliu'schen Brechungsgesetzes beschrieben werden. Wellenoptik Die Wellenoptik beschäftigt sich mit der Wellennatur des Lichtes – dabei werde diejenigen Phänomene beschrieben, die durch die geometrische Optik nicht erklärt werden können. Bedeutende Elemente der Wellenoptik sind die Interferenz von sich überlagernden Wellenfronten, die Beugung beim Durchgang von Licht durch sehr kleine Spalten oder Kanten oder die Streuung von Licht an kleinen Partikeln, die in einem Volumen verteilt sind, die das Licht gerade durchdringt. Zudem kann die Wellenoptik auch Effekte beschreiben, die von der Wellenlänge des Lichtes bestimmt sind – man spricht in diesem Zusammenhang auch von Dispersion. Die häufig gestellte Frage "Warum ist der Himmel blau?" kann in diesem Zusammenhang erklärt werden. Oberflächlich auftretende Phänomene wie die Abgabe von Licht ( Lichtemission ) und die Aufnahme von Licht ( Lichtabsorption ) werden weitestgehend der Atom- und Quantenphysik (auch unter dem Begriff Quantenoptik ) zugeordnet. Die für den Unterricht an Schulen notwendigen Gesetze der Optik betreffen hingegen in erster Linie die Ausbreitung des Lichtes und sein Verhalten beim Durchqueren durchsichtiger Körper . Die hier vorgestellte Lerneinheit erläutert die Funktionsweise eines Satelliten, der das von der Erdoberfläche reflektierte Licht zur Bildaufnahme nutzt und dabei auch Wellenlängen jenseits des sichtbaren Lichts einbezieht. Zusätzlich zum Verständnis der physikalischen Inhalte lernen die Schülerinnen und Schüler auf diese Weise auch Aspekte der Fernerkundung kennen. Eine "Vermittlerfigur" in Form eines virtuellen Professors begleitet die Lernenden bei der Erforschung des elektromagnetischen Spektrums. Das Projekt FIS des Geographischen Institutes der Universität Bonn beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Dabei entstehen neben klassischen Materialien auch Anwendungen für den computergestützten Unterricht. Die Schülerinnen und Schüler sollen Reflexionseigenschaften unterschiedlicher Objekte kennen lernen. die Begriffe "Reflexion" und "Absorption" erklären und unterscheiden können. den Zusammenhang zwischen Objektfarbe und Reflexionseigenschaften erklären können. das elektromagnetische Spektrum kennen und verstehen, dass es neben dem sichtbaren Licht noch andere Wellenlängenbereiche gibt. die Grundlagen der Umwandlung der Reflexionswerte in Bildinformationen beschreiben können. die Entstehung von Falschfarbenbildern beschreiben können. Thema Dem Unsichtbaren auf der Spur: was sieht ein Satellit? Autoren Dr. Roland Goetzke, Henryk Hodam, Dr. Kerstin Voß Fach Physik Zielgruppe Klasse 7 Zeitraum 3-4 Stunden Technische Ausstattung Adobe Flash-Player (kostenloser Download) Planung Dem Unsichtbaren auf der Spur Die Unterrichtseinheit "Dem Unsichtbaren auf der Spur" beschäftigt sich mit dem Themenkomplex Optik und geht dabei vor allem auf Reflexion, Absorption und die Wellenlängen des elektromagnetischen Spektrums ein. Durch den Bezug zur Satellitenbildfernerkundung werden diese drei Bereiche miteinander verknüpft und ergänzt. Zunächst soll an einem einfachen Beispiel die Charakterisierung verschiedener Objekte hinsichtlich ihrer unterschiedlichen Reflexions- und Absorptionseigenschaften untersucht werden. Weiterführend soll das gesammelte Wissen auf den Satelliten übertragen werden, so dass die Funktionsweise eines Satelliten verstanden wird. Als dritter Punkt wird dann neben der Betrachtung des sichtbaren Lichts der erweiterte Bereich des elektromagnetischen Spektrums (infrarotes Licht) mit einbezogen. Ziel der Unterrichtseinheit ist es, Zusammenhänge zwischen elektromagnetischem Spektrum, Reflexion, Absorption sowie Aufnahme und Entstehung von Satellitenbildern zu verstehen. Aufbau des Computermoduls Das interaktive Modul gliedert sich in eine Einleitung und zwei darauf aufbauende Bereiche. Inhalte des Computermoduls Hier wird der Aufgabenteil mit den drei Bereichen Einleitung, Satellit und "Unsichtbares" Licht genauer beschrieben. Henryk Hodam studierte Geographie an der Universität Göttingen. In seiner Diplomarbeit setzte er sich bereits mit der didaktischen Vermittlung räumlicher Prozesse auseinander. Zurzeit arbeitet Herr Hodam als wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt "Fernerkundung in Schulen". Dr. Kerstin Voß ist Akademische Rätin am Geographischen Institut der Universität Bonn und leitet das Projekt "Fernerkundung in Schulen". Sie studierte Geographie an der Universität Bonn und schloss ihre Dissertation 2005 im Bereich Fernerkundung ab. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe des Reflexionsgesetzes beschreiben können, wie ein Bild durch Reflexion am ebenen Spiegel entsteht. in der verwendeten GEONExT-Konstruktion die Elemente Einfallswinkel, Ausfallwinkel, Gegenstand und Bild zuordnen können. mithilfe des Arbeitsblattes ein einfaches Konstruktionsverfahren für die Bildentstehung am ebenen Spiegel erarbeiten. die Ergebnisse mit einem Bildbearbeitungsprogramm, zum Beispiel dem kostenlosen GIMP, dokumentieren. Thema Reflexion am ebenen Spiegel mit GEONExT Autor Dr. Karl Sarnow Fach Physik Zielgruppe Klasse 8 Zeitraum 1 Stunde Voraussetzungen idealerweise pro Schülerin oder Schüler ein Rechner; Internetbrowser, Java Runtime Environment , GEONExT (kostenloser Download aus dem Netz), Bildbearbeitungssoftware (zum Beispiel GIMP) Die Schülerinnen und Schüler können offline oder online mit dem HTML-Arbeitsblatt arbeiten, in das die GEONExT-Applikation eingebettet ist. Voraussetzung ist, dass auf den Rechnern die benötigte Java-Abspielumgebung installiert ist. Falls dies nicht der Fall ist, bleibt das GEONExT-Applet in der Online-Version des Arbeitsblattes (siehe Internetadresse) für Sie unsichtbar. Mithilfe des Screenshots (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) können sich aber auch (Noch-)Nicht-GEONExTler einen Eindruck von dem Applet machen. Bereits Philosophen der Antike wie Empedokles (494-434 v. Chr.), Aristoteles (384-322 v. Chr.) und Heron von Alexandria (zwischen 200 und 300 v. Chr.), stellten Überlegungen und Mutmaßungen zur Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit an. Johannes Kepler (1571-1630) und René Descartes (1596-1650) hielten die Lichtgeschwindigkeit für unendlich, erst Olaf Christensen Römer (1644-1710) gelang 1676 der Nachweis der Endlichkeit. Heute kann an vielen Schulen mit Demonstrationsexperimenten die immer noch faszinierende Frage nach der Geschwindigkeit des Lichts experimentell untersucht und beantwortet werden. Der Foucaultsche Drehspiegelversuch ist jedoch vorbereitungsaufwändig für die Lehrkraft und enttäuschend im beobachteten Effekt für die Schülerinnen und Schüler. Auf einer Messung der Phasenverschiebung eines modulierten Lichtsignals beruhende Versuche sind für Lernende nicht einfach zu verstehen. Das RCL "Lichtgeschwindigkeit" arbeitet daher mit einem modifizierten Leybold-Versuch nach der auch für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I verständlichen Laufzeitmethode von Lichtimpulsen. Darüber hinaus können die Lernenden anhand selbst durchgeführter Messungen die Lichtgeschwindigkeit bestimmen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit als messtechnisches Problem erkennen. mit dem RCL "Lichtgeschwindigkeit" Messungen nach der Laufzeitmethode durchführen. aus Strecke-Zeit-Messwertpaaren möglichst genau die Lichtgeschwindigkeit bestimmen und den Messfehler abschätzen. sich mit geeigneten Materialien und Kenntnissen aus der geometrischen Optik und Mechanik weitere Bestimmungsmethoden (Olaf Christensen Römer, Hippolyte Fizeau, Jean Bernard Léon Foucault) erarbeiten und vortragen. eine Vorstellung von der Bedeutung der Lichtgeschwindigkeit in der Physik gewinnen. Thema Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe I (ab Klasse 10) und II Zeitraum Teil 1 für Sekundarstufe I oder II: 3 Stunden Teil 2 für Sekundarstufe II: 3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetzugang und Beamer Software Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) zur Auswertung des Oszilloskopbildes, Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zur Auswertung der Messdaten

In dieser Unterrichtseinheit für den fächerverbindenden Astronomie- und Kunstunterricht schärfen die Schülerinnen und Schüler ihren bildkritischen Blick im Zeitalter der technischen Bilder. Die Bilder scheinen uns Gewissheit zu geben: von fernen Himmelskörpern und galaktischen Nebeln, von Sonnensystemen und fremden Planeten, von dem, was allgemein Weltall genannt wird. Es sind nicht die abstrakten Daten der Radioteleskope und Weltraumsonden, die uns fesseln und den Kosmos erblicken lassen, es sind Bilder: Bilder, die in leuchtenden Farben, räumlicher Tiefe und abstrakten Formen bezaubern, uns in die Weiten des Weltalls hineinziehen. Dabei wird gerne übersehen, dass diese Bilder aus Datenmengen entstehen, es sich um technische Bilder handelt, die keinen Gegenstand repräsentieren, sondern diesen vielmehr simulieren. Die Imagination und Sehgewohnheit der Bildproduzenten spielen bei der Generierung dieser Simulationen keine geringe Rolle - genau so wenig wie die Einbildungskraft der Betrachter, die diese Bilder für ein Abbild des Weltalls halten. Diese Anregung für den Kunstunterricht möchte ein bildkritisches Verständnis schulen, indem beispielhaft auf die Frühzeit der astronomischen Fotografie, den Bildern einer Raumsonde und einen vermeintlichen Dokumentarfilm zur ersten Mondlandung eingegagngen wird. Diese Beispiele können im Kunstunterricht oder im fächerverbindenden Unterricht mit naturwissenschaftlichen Fächern zur Analyse und Nachahmung dienen und sollen somit zu einer Sensibilisierung der Schülerinnen und Schüler für die Entstehung von technischen Bildern führen. Celestografien von August Strindberg Wie die Fotografie in der Kindheitsphase ihrer Entwicklung zu ungewöhnlichen und bildkritischen Verfahren der astronomischen Bildwiedergabe führte. Bilder der Weltraumsonde Huygens Wie die Grenze zwischen Fiktion und Wissenschaft im Zeitalter digitaler Bildbearbeitung verwischen kann. Mockumentary von William Karel Wie eine vermeintliche Dokumentation zur Mondlandung die Frage nach der Wirklichkeit der Bilder aufwirft. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Bedeutung von visuellen Medien in den Wissenschaften kennen. schulen ihr bildkritisches Verständnis gegenüber technischen Bildern. erlernen in der Nachahmung die Herstellung von solchen Bildern. lernen zwischen Manipulation und Simulation im visuellen Bereich unterscheiden. James Nasmyths Fotografien vom Mond Der schottische Ingenieur James Nasmyth, Erfinder von Werkzeugmaschinen im 19. Jahrhundert, beschäftigte sich aus Interesse mit der Astronomie. Nicht nur, dass er Teleskope entwickelte und baute, er schrieb zusammen mit James Carpenter am Royal Observatory in Greenwich ein Buch über den Mond: The Moon Considered as a Planet, a World, and a Satellite. Dies war im Jahr 1874, als die Fotografie noch relativ jung und noch nicht geeignet war, um mit ihr illustrierende Bilder von der Mondoberfläche in ausreichender Qualität zu erschaffen. Fotografie künstlicher Miniaturlandschaften Aus diesem Grund griff Nasmyth auf eine Idee zurück: Er modellierte die Mondoberfläche, wie er sie im Observatorium in Greenwich beobachtete, als Miniaturlandschaften nach, die er dann, perfekt ausgeleuchtet, im Fotostudio aufnahm. Die Aufnahmen sind bis heute überzeugend in ihrer Brillianz. flickr: Nasmyths Mondfotografien Hier finden Sie Abbildungen der Mondoberfläche von James Nasmyth aus seiner Publikation. flickr: Mondmodell Das Modell der Mondoberfläche diente Nasmyth zur Erzeugung seiner Mondfotografien. Auch August Strindberg war kein ausgesprochener Astronom, selbst sein Interesse für die Fotografie ist weitestgehend unbekannt. In erster Linie ist der 1849 in Stockholm geborene Schriftsteller und Künstler für sein literarisches Werk bekannt. Doch widmete er sich circa 20 Jahre nach Nasmyth einer ungewöhnlichen Art der astronomischen Fotografie: Er nannte sie Celestografie. Einige seiner Aufnahmen und eine Buchbesprechung zu Strindberg als Fotograf finden Sie unter den folgenden Links. homemade camera: Celestografien Auf der homemade-camera-Website können Sie vier Beispiele für Strindbergs Celestografien betrachten. Deutschlandradio: Verwirrte Sinneseindrücke Diese Buchbesprechung widmet sich Strindbergs Schriften zu Malerei, Fotografie und Naturwissenschaften. "Die Camera leitet in die Irre" August Strindberg misstraute der fotografischen Apparatur, vor allem den Linsen in der Kamera - und letztlich misstraute er damit dem menschlichen Auge, das Vorbild für die Entwicklung der Fotokamera war. In einem Brief schrieb er im Jahr 1893: "Ich habe wie der Teufel gearbeitet und ich habe auf einer ausgelegten photographischen Platte die Bewegung des Mondes und das wirkliche Aussehen des Himmelsgewölbes aufgenommen, unabhängig von unserem irrleitenden Auge. Dies ohne Camera und ohne Linse". Er kommt zu dem Schluss: "Die Camera leitet in die Irre wie das Auge, und das Rohr narrt die Astronomen!" Vorgehensweise beim Herstellen von Celestografien Für seine Celestografien nahm Strindberg eine Fotoplatte, übergoss sie mit der Entwicklerflüssigkeit und ließ diese 45 Minuten bei Mondschein belichten. Danach hob er die Fotoplatte aus dem Entwickler heraus und belichtete sie mit diffusem Licht nach, bevor er sie fixierte. Das Ergebnis war eine dunkle Wolke in der Mitte des Negativs. Bei einem weiteren Versuch belichtete Strindberg eine Fotoplatte im selben Verfahren unter dem bestirnten Himmel, mit dem Resultat, dass das Negativ eine einheitliche Oberfläche mit unzähligen klaren Punkten in verschiedenen Größen zeigte. Kritik an der technisch vermittelten Wahrnehmung Strindbergs fotografische Experimente sind eine Kritik an der technisch vermittelten Wahrnehmung. Seine Versuche, diese als Täuschung zu entlarven, führte ihn zum Fotogramm (Informationen zum Thema Fotogramm bei Wikipedia ): Bilder, die durch das Auflegen auf einer Fotoplatte entstehen. Auch die im Spätwinter 1894 im österreichischen Dornach entstandenen Celestografien verfolgen diesen Ansatz. Strindberg glaubte, indem er die im Entwicklerbad liegende Fotoplatte direkt dem nächtlichen Himmel aussetze, das Licht der Gestirne auf unmittelbare Weise einfangen zu können. Für die Bearbeitung des Themas bieten sich folgende Aufgaben und Fragen an: Versuchen Sie mit den Schülerinnen und Schülern der Vorgehensweise von Strindberg zu folgen und stellen Fotogramme des nächtlichen Himmels her. Zeigen diese Aufnahmen tatsächlich die Sterne oder den Mond und seine Bewegung, und sei es nur auf diffuse Weise? Weshalb erinnern die Celestografien an herkömmliche astronomische Aufnahmen? Können wir den Bildern der fotografischen Apparatur glauben? Was bilden diese Fotografien ab? Eine Konstruktion von Welt - ein Modell, wie es Nasmyth ganz augenscheinlich erzeugte - oder die Welt an sich? Die Reise der Weltraumsonde Am 14. Januar 2005 erreichten die ersten Daten vom Saturnmond Titan unsere Erde. Gesendet wurden sie von der Weltraumsonde Huygens. Erstmals besuchte eine Sonde einen solch entfernten Himmelskörper aus nächster Nähe. Sieben Jahre und 3,5 Milliarden Kilometer reiste das Mutterschiff Cassini durch das Sonnensystem, bevor es die Raumsonde Huygens abwarf. Diese drang in die Atmosphäre des Titan ein und landete auf der Mondoberfläche. Während dieser Phase übermittelte die Sonde knapp vier Stunden lang eine Datenmenge von 474 Megabytes über das Mutterschiff zur Erde. In kürzester Zeit waren die Bilder des Titan auf der Erde allgegenwärtig: In Zeitungen und Zeitschriften, sogar auf Titelblättern waren sie zu finden. Von den Daten zu Bildern Obwohl die meisten Daten, die die Raumssonde Huygens sammelte, nicht zur Herstellung von Bildern bestimmt waren, sollten es gerade die Bilder sein, die die öffentliche Aufmerksamkeit erregte. Lediglich eines der sechs Instrumente an Bord der Sonde war ein sogenannter Imager, ein bildgebendes Spektrometer, das Messungen im sichtbaren und infraroten Wellenlängenbereich vornahm. An eine gewöhnliche Digitalkamera erinnert dieses Instrument nur entfernt. Doch bestand eine der ersten Handlungen der Europäischen Weltraumagentur ESA darin, direkt nach Erhalt der Titan-Daten, Bilder zu generieren und zu veröffentlichen. ESA: Raumsonde Huygens Die wissenschaftlichen Instrumente von Huygens und der Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR) werden in diesem Artikel beschrieben. ESA: Bilder des Titans Die ersten Bilder des Titan finden Sie in dieser Bilderschau auf der Website der European Space Agency. Vertraut, banal, irritierend? Die Bilder des Titan: Angesichts der realen Entfernung würde man Besonderes und Ungesehenes erwarten. Doch wird man überrascht - die Bilder wirken unheimlich vertraut, geradezu banal. Sie erinnern an Wüstenregionen oder Küstenlandschaften, wie wir sie von der Erde kennen. Auch an Bilder von Mars-Missionen lässt sich denken, wie der Biologe François Raulin von der Weltraumbehörde ESA irritierend feststellte: "We first thought it was a hoax, because it was so similar to a Martian landscape." Die Irritation über die Vertrautheit der Bilder kann als Ausgangspunkt einer bildkritischen Hinterfragung dienen: Woher kommen und wie entstehen diese Bilder? Wer macht mit welchem Vorwissen, welchen Sehgewohnheiten und mit welchen Absichten aus der Datenmenge Visualisierungen des Titan? Sind die Bilder des Titan Abbildungen im herkömmlichen fotografischen Sinne oder vielmehr sichtbar gewordene Imaginationen? Letztendlich: Zeigen diese Bilder die Mondoberfläche des Titan oder die Einbildung des Menschen, wie er einen fremden Himmelskörper sehen möchte? Unwiderrufbar gibt es die Daten der Raumsonde Huygens, doch Bilder enstehen in einem kulturellen Umfeld: Sie sind traditionellen Bildverständnissen und Modeerscheinungen unterworfen. Als die ESA nur wenige Tage nach dem 14. Januar die ersten generierten Bilder der Raumsonde auf ihrer Website der Öffentlichkeit präsentierte, nahmen sich sogleich Hobbyisten und Künstler aus aller Welt der Bilder an, um "weit schönere Darstellungen daraus zu konstruieren" - wie es auf heise-online am 18. Januar hieß. Interessanterweise wurden ebenso auf der Website der ESA ähnliche, künstlerische Bilder publiziert, ohne das Autoren angegeben wurden. Ganz besonders fallen hierbei die Analogien zu Science-Fiction-Darstellungen auf. heise-online: Huygens: Klänge und neue Bilder In diesem Bericht auf dem Portal heise-online finden Sie Links zu Hobbyisten und Künstlern, die die Titan-Bilder weiterbearbeitet haben. ESA: Huygens Rohdaten Sogenannte Rohdaten der Titan-Oberfläche finden Sie auf der Website der European Space Agency. ESA: Multimedia-Galerie Titan-Bilder in hoher Auflösung zum Weiterbearbeiten finden Sie auf dieser Website der ESA. ESA: Titan-Visualisierung Auf der Website der ESA erinnern einige Abbildungen, die die Landung der Raumsonde zeigen, an Science-Fiction-Darstellungen. Für die Bearbeitung des Themas bieten sich folgende Aufgaben und Fragen an: Analysieren und diskutieren Sie die Bebilderung der ESA-Broschüre zu Cassini-Huygens. Gehen Sie auf die Frage nach der Objektivität von diesen Bildern ein: Sind die sogennanten Rohdaten bereits Bilder? Wie sind die Weiterbearbeitungen der Bilder einzuschätzen? Laden Sie sich Bilder aus der Multimedia-Galerie der ESA herunter und bearbeiten Sie diese mit Ihren Schülerinnen und Schülern weiter. Verwenden Sie hierfür verschiedene Techniken, wie zum Beispiel die Colorierung mit Airbrush, und Technologien, wie die digitale Bildbearbeitung. Diskutieren Sie die Verbindung zwischen Technologien und der Darstellung von astronomischen Phänomenen. Diskutieren Sie die Grenze zwischen Wissenschaft und Fiktion. Verschwörungen und Manipulation Am 20. Juli 1969 betraten die ersten Menschen im Zuge der Mission von Apollo 11 den Mond - oder nicht? Vielerlei Verschwörungstheorien, die diese Mondlandung verneinen, sind seit dieser Zeit im Umlauf: Die Mondlandung sei eine mediale Massenmanipulation gewesen. Der in Tunesien geborene und in Frankreich lebende Autor und Regisseur William Karel nahm sich diesem Thema an und produzierte im Jahr 2002 für ARTE France den Dokumentarfilm "Opération lune", auf deutsch "Kubrick, Nixon und der Mann im Mond". Doch handelt es sich wirklich um eine Dokumentation oder gehört dieser Film dem Genre der Mockumentary an (englisch "to mock" - sich lustig machen)? Der Inhalt des Films Bei der Recherche nach der Frage, weshalb Stanley Kubrick für seinen Film "Barry Lyndon" ein Millionen Dollar teures Objektiv von der NASA erhielt, um Szenen bei Kerzenlicht aufzunehmen, traf sich der Filmregisseur William Karel mit der Witwe Christiane Kubrick. Dort erfuhr er Außergewöhnliches: Christiane Kubrick öffnete das persönliche Archiv ihres verstorbenen Mannes und fand dabei ein Dokument mit dem Stempel des Weißen Hauses und dem Vermerk "top secret". Dieses Dokument gab die Antwort und lüftete ein Geheimnis: Um den Wettlauf ins All um jeden Preis zu gewinnen, hatte Präsident Richard Nixon beschlossen, die Mondlandung am Set von Kubricks Film "2001: Odyssee im Weltraum" zu drehen. Im Falle einer gescheiterten Mondlandung hätte man mit den nachgestellten Bildern die Öffentlichkeit zu täuschen versucht. Als Dank für diese Dienste hat Kubrick von der NASA leihweise die Kamera mit dem weltweit einzigartigen Objektiv bekommen. In vielen Interviews, unter anderem mit Henry Kissinger (ehemaliger US-Sicherheitsberater und Außenminister) und Donald Rumsfeld (damals Assistent Nixons), kommt eine erstaunliche Geschichte ans Licht. Dieser Film berichtet nicht über Manipulationsfälle, sondern führt gelungen die gewollte Manipulation selbst vor... Internetressourcen Hier finden Sie den Film und weitere Informationen im Internet Wikipedia: Kubrick, Nixon und der Mann im Mond Dieser Artikel auf Wikipedia widmet sich der Mockumentary von William Karel "Kubrick, Nixon und der Mann im Mond". arte: Kubrick, Nixon und der Mann im Mond Auf der Website des Fernsehsenders arte befindet sich ein interaktives Spiel zum Film von William Karel. Für die Bearbeitung des Themas bieten sich folgende Aufgaben und Fragen an: Analysieren Sie den Film von William Karel mit Ihren Schülerinnen und Schülern. Weshalb wirkt der Film wie eine Dokumentation? Haben Sie den Inhalten des Films geglaubt oder ab wann wurden Sie skeptisch? Was sind die stilistischen Mittel des Films, die ihn glaubhaft erscheinen lassen? In welchem Bezug steht dieser Film zu den beiden vorausgehenden Themen: den Celestografien von August Strindberg und den Bildern der Weltraumsonde Huygens? Imagination des Himmels Franziska Brons (verantwortlich), Berlin 2007 (Bildwelten des Wissens, Band 5,2)

Auf ausgewählten "Mondrouten" beobachten Schülerinnen und Schüler markante Strukturen in der Nähe der Licht-Schatten-Grenze. Zudem können interessante Konstellationen von Mond, Planeten und Sternhaufen betrachtet werden. Im Jahr 1609, etwa zwischen April und Mai, erhielt Galileo Galilei (1564-1642) Kenntnis von einem "Fernbetrachter". Er besorgte sich daraufhin eines der holländischen Brillenglasfernrohre, die nur zwei- bis dreifach vergrößerten, und arbeitete sofort an deren Verbesserung (Erhöhung der Vergrößerung durch für Brillen untypische Linsen und Reduzierung von Streulicht durch Blenden im Strahlengang). Das erste Himmelsobjekt, das er dann - vermutlich im September 1609 - beobachtete, war der Mond. Im Internationalen Jahr der Astronomie 2009 fand vom 02. bis zum 05. April weltweit die Aktion "100 Stunden Astronomie" statt, bei der die Beobachtung des Himmels im Mittelpunkt stehen sollte. Die in diesem Beitrag für diese Aktion vorgestellten "Wanderrouten" auf der Mondoberfläche können auch nach dem IYA2009 zu jeder passenden Mondphase ins Visier genommen werden. Grundlage der Wanderkarten ist der kostenfreie "Virtual Moon Atlas", mit der Sie auch eigene "Mond-Wanderkarten" erzeugen können. Spaziergänge auf dem Mond Mondgebirge mit Tälern, Krater mit Zentralbergen und Krater in den Meeren werden mithilfe von "Mondwanderkarten" gezielt aufgesucht. Zeichnen und Googeln Ein interessanter Kontrast: Lernende zeichnen auf den Spuren Galileis den Mond und erkunden mit moderner Webmapping-Technologie die Spazierwege der Apollo-Astronauten. Die Schülerinnen und Schüler sollen markante Punkte der Mondgeographie mithilfe bereit gestellter "Mondwanderkarten" aufsuchen und eine Vorstellung von der Größe der Krater gewinnen. auf den Spuren von Galileo Galilei mit einfachen optischen Hilfsmitteln Mondzeichnungen erstellen und diese mit den Skizzen Galileis und Darstellungen aus dem Werk "Sidereus Nuncius" (1610) vergleichen. den "Virtual Moon Atlas" als kostenfreies Werkzeug zur Vorbereitung von Himmelsbeobachtungen kennen lernen. als Ergänzung zu den eigenen Beobachtungen mit Google Moon die Landeplätze der Apollo-Missionen erkunden. Die Mondoberfläche erweist sich nahe der Licht-Schatten-Grenze (Terminator) als sehr eindrucksvolles Objekt für die Fernrohrbeobachtung. Verschiedene Oberflächenformationen wie Gebirge mit Tälern, Krater mit Zentralbergen oder Krater in den Meeren werden erkennbar. Es empfiehlt sich eine kleine Auswahl dieser Objekte gezielt nacheinander im Sinne eines Spaziergangs mit den Augen am Fernrohr aufzusuchen. Hier stellen wir Ihnen drei Routen vor, die während der Aktion "100 Stunden Astronomie" im IYA2009 zum Einsatz kamen. Die jeweiligen "Wanderkarten" mit Darstellungen der Mondoberfläche wurden mit der kostenfreien Software "Virtual Moon Atlas" erzeugt und können zu jeder passenden Mondphase (Mond im ersten Viertel und folgende Tage) genutzt werden. Virtual Moon Atlas, Download Auf der Softonic-Webseite können Sie die Software für den virtuellen Mondglobus kostenfrei herunterladen. Die Route des Spaziergangs ist in Abb. 1 dargestellt (Platzhalter bitte anklicken). Zahlen markieren die einzelnen Stationen. Sie können die Route farbig ausdrucken oder per Beamer im Klassenraum präsentieren. Für Schwarzweiß-Ausdrucke verwenden Sie bitte die Datei "mond_spaziergang_1_sw.gif". In dieser Datei sind die Zahlen und Pfeile weiß mit schwarzer Kontur dargestellt (gelbe Ziffern und Linien sind im Schwarzweiß-Ausdruck schlecht zu erkennen). Von den Mondalpen mit dem Alpenquertal (1) führt der Pfad zum Krater Aristoteles (2), dessen Durchmesser etwa 90 Kilometer beträgt. Der Krater ist nach dem wohl bekanntesten und einflussreichsten Philosophen der Geschichte benannt (384-322 v. Chr.). Von dort geht es zum Kaukasus (3) und schließlich hinein in das Regenmeer (Mare Imbrium). Dort wird ein Strahlenkrater mit Zentralberg namens Aristillus (4) ins Visier genommen. Dessen Namenspatron ist ein griechischer Astronom, der um 280 v. Chr. gelebt hat. Von dort aus kehren wir wieder zum Ausgangspunkt zurück. Dieser Weg (Abb. 2) beginnt bei der 104 Kilometer durchmessenden Wallebene Plato (1), die nach dem bekannten griechischen Philosophen (427-347 v. Chr.) benannt wurde. Weiter geht es zum Strahlenkrater Aristillus (2). Die nächste Station ist der von Lava überflutete Krater Archimedes (3) im Regenmeer. Sein Durchmesser beträt 83 Kilometer. Archimedes (287-212 v. Chr.) war ein bedeutender griechischer Mathematiker. Die letzte Etappe führt uns zum Krater Eratosthenes (4), dessen Kraterwände bis zu 3.570 Meter hoch sind. Der griechische Geograph und Astronom Eratosthenes lebte von 276-194 v. Chr. Ausgangspunkt dieser Route (Abb. 3) ist, wie bei der ersten Wanderung, der mit dunklem Material gefüllte Krater Plato (1). Von dort aus gilt es, dem Rand des Regenmeers folgend, das Alpenquertal (2) zu überschreiten und über den Kaukasus die Apenninen (4) zu erreichen. Die Apenninen sind das mächtigste Mondgebirge. Die Gipfel ragen zum Teil mehr als 5.000 Meter in die Höhe. Auf dem Weg entlang der Apenninen kommen wir an der Hadley-Rille (3) vorbei, für deren Beobachtung man allerdings schon ein Teleskop mit mindestens 20 Zentimetern Öffnung benötigt. Diese Rille war der Landeort der Apollo-15-Mission. Abschließend besuchen wir noch den markanten Strahlenkrater Kopernikus (5), der hexagonal erscheint und einen Durchmesser von 95 Kilometer besitzt. Dieser schöne Krater ist nach dem bekannten Astronom Nikolaus Kopernikus (1473-1543) benannt. Kaum eine andere Übung trainiert die naturwissenschaftliche Grundfertigkeit des genauen Beobachtens so gut wie das Zeichen. Es zwingt uns, wirklich genau hinzusehen und ermöglicht die Wahrnehmung vieler Details, die dem flüchtigen ersten Blick fast immer entgehen. Zudem bietet das Zeichnen des Mondes einen schönen Ansatzpunkt zum Jubiläum der Mondbeobachtung von Galilei vor 400 Jahren - denn auch er zeichnete das Gesehene! Die vor Jahrhunderten entstandenen Skizzen und Darstellungen in dem 1610 erschienenen Werk "Sidereus Nuncius" ("Sternenbote") können die Lernenden motivieren, auf den Spuren des berühmten Astronomen selbst zum Zeichenstift zu greifen (Abb. 4). Einfache Teleskope - sogar Feldstecher - zeigen bereits die Gipfel sonnenbeschienener Berge, in deren Tälern noch die Mondnacht herrscht. Praktische Hinweise zum Zeichnen am Teleskop und ein Beispiel für die schrittweise Ausarbeitung einer Darstellung der Mondoberfläche finden Sie in dem Beitrag Zeichenstunden am Teleskop . Neben der kostenfreien Software "Virtual Moon Atlas" kann auch der digitale Online-Mondglobus von Google mit den von Google Earth bekannten Funktionen genutzt und zur Vor- oder Nachbereitung der Begegnung mit dem Original am Abendhimmel genutzt werden. Die Landeplätze der Apollo-Missionen sind auf dem Google-Mond durch Astronauten markiert. Man kann per Klick auf diese Icons in die Landegebiete der Apollo-Missionen hineinzoomen und Bilder von der Mondoberfläche betrachten, die die Astronauten während ihrer Ausflüge am Boden gemacht haben. Teilweise sind auch kleine Panoramaansichten möglich - eine interessante Ergänzung zu den eigenen Bobachtungen am Teleskop.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Sinne erkunden sich die Schülerinnen und Schüler, wie Menschen ihre Umwelt wahrnehmen können. Sie erfahren nicht nur, wie die Sinne funktionieren, sondern beschäftigen sich auch mit den Folgen bei einem Ausfall eines Sinnes.Mit unseren Sinnen nehmen wir die Schönheiten und Annehmlichkeiten unserer Umwelt wahr, aber ebenso warnen sie uns vor Gefahren. Wie funktionieren die Sinne? Was geschieht, wenn einer dieser Sinne ausfällt? Solche Fragen stellen sich Kinder normalerweise nicht, da für die meisten Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Fühlen selbstverständlich ist. Die Unterrichtseinheit lässt die Schülerinnen und Schüler die Aufgaben unserer Sinne bewusst wahrnehmen, zeigt die Beeinträchtigungen, wenn sie ausfallen und führt auf, wie man Augen und Ohren schützen kann. Die interaktive Lerneinheit dient dabei als Plattform für die Internetrecherche, von der aus gezielt kindgemäße Webseiten zur Lösung der Arbeitsaufträge angesteuert werden können. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die Arbeit ab.Sind unsere Sinne durch Krankheiten gestört, geht ein großer Teil unserer Wahrnehmungsfähigkeit verloren. Dies kann von Kinder nicht ohne weiteres nachempfunden werden, da sie in den meisten Fällen noch keine Beeinträchtigung ihrer Sinne spüren. In dieser Unterrichtseinheit lernen sie eine Reihe solcher Störungen und ihre Ursachen kennen. Sie erfahren auch, wie sie sich teilweise davor schützen oder Abhilfe schaffen können. Zur theoretischen und virtuellen Aufarbeitung des Themas ist das Internet ein ideales Medium. Es gibt eine Reihe kindgemäßer Webseiten, die den Kindern Gelegenheit zum selbstständigen Erforschen geben. Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt. Als Fachlehrerin oder -lehrer haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und das Fach Deutsch auszuklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist. Unsere fünf Sinne Sehen, Hören, Riechen, Schmecken und Fühlen - die wesentlichen der in der Unterrichtseinheit behandelten Aspekte werden hier kurz zusammengefasst. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Hier finden Sie hilfreiche Tipps zur Organisation der Abläufe im Unterricht, zum Zeitmanagement und zu den Voraussetzungen der Unterrichtseinheit. Materialien - Anmerkungen zu den einzelnen Lernbereichen Die Lernumgebung als "Tor ins Internet" und die ausdruckbaren Arbeitsblätter bilden eine Einheit. Inhalte und Materialien werden hier vorgestellt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen in den Fächern Sachkunde und Deutsch Differenzierte Lernziele erreichen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler führen gezielte Recherchen im Internet durch und nutzen das Internet als Informationsquelle. bearbeiten eine interaktive Lerneinheit am Computer und machen dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung. führen interaktive Übungen durch (Hot Potatoes-Zuordnung, Lückentexte). hören sich Audio-Dateien an. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler treffen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze. einigen sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben. helfen sich gegenseitig. Die Schülerinnen und Schüler lernen die fünf Sinne kennen. benennen die außen sichtbaren Teile des Auges (Iris, Augapfel, Augenbraue, Augenlider, Wimpern, Pupille) und einige Teile im Augeninnern (Hornhaut, Netzhaut, Sehnerv, Linse). benennen Teile des Ohrs und der Nase. erfahren, wie das Sehen, das Riechen und das Hören funktioniert. erfahren, dass im Ohr der Gleichgewichtssinn sitzt. erfahren, wo man den Geschmack wahrnimmt und welche Geschmacksrichtungen es gibt. erfahren, dass die Nase uns hilft, Gefahren zu erkennen. erkennen die Nasen verschiedener Tiere. erkennen die Haut als unser größtes Organ. benennen die drei Schichten der Haut. erfahren, dass die Haut Spannung, Berührungen und Temperaturunterschiede wahrnehmen kann. erfahren, dass der Tastsinn an den Fingerspitzen besonders ausgeprägt ist. lernen einige Störungen der Ohren kennen. realisieren die Gefahr von zu lauter Musik. hören Tinnitus-Geräusche an. führen einen Hörtest durch. lernen einige Sehprobleme kennen. erfahren, was kurzsichtig und weitsichtig bedeutet. simulieren Sehbehinderungen und empfinden diese dadurch nach. führen einen Sehtest durch. lernen Ursachen von Blindheit kennen. erfahren, welche Sinne bei Blinden besonders ausgeprägt sind. erfahren, wie man Augen und Ohren schützen kann. lernen die Blindenschrift kennen. übersetzen den eigenen Namen in Blindenschrift. lernen die Gebärdensprache kennen. lernen das Fingeralphabet kennen. lernen Beispiele für optische Täuschungen kennen. erfahren, dass wir Nase und Augen auch zum Schmecken benutzen. Die Schülerinnen und Schüler suchen zusammengesetzte Wörter mit "Augen". lernen Redensarten rund um das Auge kennen. benutzen das Wortfeld "hören" und "sehen". ordnen Begriffe Abbildungen richtig zu. entziffern Rätselschriften. ergänzen Lückentexte. lösen Worträtsel. Wie funktioniert das Auge? Das Auge ist unser wichtigstes Sinnesorgan, da wir damit den größten Teil aller Wahrnehmungen empfangen. Durch die Pupille tritt Licht in das Auge ein, das durch die Linse an der Hinterseite des Auges gebündelt wird, sodass auf der Netzhaut ein scharfes Bild entsteht. Das steht dort allerdings auf dem Kopf. Dieses Bild wird von Nervenzellen erfasst und über Nervenbahnen an das Gehirn weitergeleitet, wo das eigentliche Sehen stattfindet. Weitsichtig und kurzsichtig Bei normaler Länge des Augapfels bündelt sich das Licht auf der Netzhaut genau auf dem Punkt des schärfsten Sehens. Ist der Augapfel verkürzt, kann bei der Betrachtung eines Gegenstands aus der Nähe das Licht nicht stark genug gebündelt werden. Licht aus weiter Ferne kann jedoch richtig gebrochen werden. Man ist also weitsichtig. Ist der Augapfel zu lang, wird das Licht vor der Netzhaut gebündelt, sodass kein klares Bild entstehen kann. Nur das Licht aus kurzer Entfernung wird richtig gebrochen und ergibt ein klares Bild. Man ist kurzsichtig. Wie funktioniert das Ohr? Das Ohr besteht aus drei Bereichen: dem äußeren Ohr, dem Mittelohr und dem Innenohr. Der Hörvorgang beginnt in der Ohrmuschel, die wie ein Trichter den Schall auffängt. Von dort wird er durch den Gehörgang zum Trommelfell übertragen, das zu vibrieren beginnt und auch die Ohrknöchelchen Hammer, Amboss und Steigbügel in Bewegung versetzt. Der Steigbügel transportiert die Vibration ins Innenohr zur Hörschnecke, dem eigentlichen Hörorgan. Dort wird die Bewegung in Nervensignale umgewandelt, die über den Hörnerv zum Hörzentrum des Gehirns gelangen. Schädigungen des Ohrs Schwerhörigkeit oder Gehörverlust können angeboren sein oder durch Krankheiten oder zu starke Beanspruchung (Lärm) entstehen. Tinnitus zum Beispiel kann unter anderem durch zu starken Lärmeinfluss entstehen. Tinnitus ist ein dauerhaftes Ohrgeräusch, das in verschiedenen Formen auftreten kann: Pfeifen, Klopfen, Zischen, Tuten, Rauschen. Unsere Nase dient zum Atmen und Riechen. Außerdem befeuchtet sie die eingeatmete Luft, bevor sie in die Lunge strömt, und reinigt sie von Staub und kleinen Fremdkörpern. Die Duftstoffe der eingeatmeten Luft gelangen zuerst zur Riechschleimhaut, die im oberen Teil der Nase sitzt. Dort lösen sie sich in der Feuchtigkeit, bevor sie von den Sinneshaaren der Riechzellen aufgenommen werden. Hier lösen sie elektrische Impulse aus, die an das Gehirn weitergeleitet werden. Erst jetzt können wir die verschiedenen Düfte wahrnehmen Der Geschmacksinn funktioniert über die Zunge. Bei der Nahrungsaufnahme hilft sie bei der Zerkleinerung, mischt die zerkleinerten Teilchen und formt sie zu schluckfähigen Klumpen, die sie in den Rachen transportiert. Dabei können wir über die Geschmacksknospen, die an bestimmten Stellen auf dem Zungenrücken liegen, süß, sauer, salzig und bitter wahrnehmen. Diese Geschmacksknospen sind die eigentlichen Sinneszellen, die die verschiedenen Geschmackseindrücke empfangen. Sie wandeln die Signale in elektrische Impulse um, die über die Nervenbahnen ins Gehirn gelangen und dort als Geschmacksmerkmal entschlüsselt werden. Unser größtes Sinnesorgan ist mit etwa 1,8 Quadratmetern die Haut. Sie hält unseren Körper zusammen, schützt ihn vor dem Austrocknen und reguliert durch das Schwitzen die Körpertemperatur. Durch sie haben wir die Fähigkeit, Druck, Berührungen, Spannung und Temperaturunterschiede zu fühlen. Sie besteht aus drei Schichten: der Oberhaut, der Lederhaut und der Unterhaut. In allen Hautschichten befinden sich Sinneszellen, die Reize von außen aufnehmen und sie als elektrische Impulse an das Rückenmark weitergeben. Das wiederum meldet sie dem Gehirn und wir fühlen. Es liegen aber nicht an allen Körperstellen gleich viele Rezeptoren. Die höchste Dichte befindet sich unter anderem an den Fingerkuppen und den Lippen. Über unsere fünf Sinnesorgane nehmen wir die Umwelt wahr. Diese empfangen Reize, wandeln sie in Nervenimpulse um und leiten sie an das Gehirn weiter. Dort werden sie in ganz bestimmten Hirnregionen verarbeitet, um dann von uns zum Beispiel als Bilder, Klänge, Bewegungen, Berührungen oder Gerüche wahrgenommen zu werden. Inhalte Die interaktive Lernumgebung der Unterrichtseinheit besteht neben der Eingangsseite aus vier weiteren Hauptseiten (Unsere Sinne/Wenn die Sinne streiken/Sinnliche Sprache/Dies und das), vier Unterseiten zur Ergebniskontrolle, drei intern verlinkten interaktiven Übungen (Hot-Potatoes-Übungen) und 34 externen Links. Internetanbindung Die Arbeitsanweisungen auf den meisten Arbeitsblättern (bis auf Arbeitsblatt 1 und Arbeitsblatt 15) beziehen sich jeweils auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt. Diese Arbeitsblätter sind besonders gekennzeichnet (durch einen Computer), auch auf den Deckblättern. Die internen Links der Lernumgebung können dagegen offline bearbeitet werden. Voraussetzungen Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die Lernumgebung angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Zeitmanagement Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen Computer-Arbeitsplätze und davon ab, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Als sinnvoll hat sich Partnerarbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der eventuell auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und zum anderen die Partnerkinder sich gegenseitig unterstützen können. Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Aufgaben zu den Wortfeldern bearbeiten, Sätze bilden oder einen der Texte auf den Arbeitsblättern als Diktat üben. Die Kinder könnten auch ein ähnliches Sinnesgedicht schreiben, wie es beim Lehrervortrag im Einstieg zum Einsatz kommt (siehe Pop-up mit Verlaufsplan Augen auf und voll bei Sinnen der Unterrichtseinheit). Computer-Nutzung Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle Kinder gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll und eine entsprechende Einteilung vorzunehmen (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder von der Lehrperson bestimmt). Hilfreich: Das Amt des "Computer-Experten" Es hat sich zudem bewährt, "Computer-Expertinnen und -Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Erfolgskontrolle Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrperson überprüft werden kann. Auf dieser Seite befindet sich eine kurze Einführung in die Arbeit mit der Lernumgebung (Abb. 1). Die Kinder bekommen hier einen Überblick über alle unsere Sinne. Dazu ergänzen sie auf dem ersten Arbeitsblatt (ohne Computer- und Internetnutzung) einen Lückentext mit teilweise vorgegebenen Wörtern. Sehen Durch Lösen eines Worträtsels erfahren die Kinder, wie die Teile des Auges heißen und beschriften eine entsprechende Abbildung (Arbeitsblatt 2). Sie lernen, dass man mit den Augen Farben, Formen, Helligkeit, Dunkelheit und Bewegungen wahrnehmen kann und dass Tränen nicht nur zum Weinen da sind, sondern auch zum Schutz des Auges vor Staub und Fremdkörpern. Die Kinder beschriften eine Abbildung, die auch innere Teile des Auges zeigt (Arbeitsblatt 3). Eine Darstellung zeigt, wie das Sehen funktioniert (Arbeitsblatt 4) und ein Film im Internet erklärt den Sehvorgang. Danach kann der folgende Lückentext ohne weiteres ergänzt werden. Die Schülerinnen und Schüler erfahren außerdem, dass die Iris für die Farbe der Augen verantwortlich ist: grün, grau, blau oder braun. Hören Einer Abbildung des Ohrs (Arbeitsblatt 5) müssen die Namen der einzelnen Teile zugeordnet werden, die die Kinder aus dem Internet erfahren. Der anschließende Lückentext erklärt, wie das Hören funktioniert. Im Ohr liegt nicht nur das Gehör, sondern auch unser Gleichgewichtssinn, was für die meisten Kinder sicher neu ist. Durch Anmalen des passenden Bildes (Seiltänzer) dokumentieren sie, dass sie die Information aus dem Internet verstanden haben. Schmecken Dass man im Mund schmeckt, ist allen Kindern bekannt. Dass aber der Geschmackssinn auf der Zunge liegt, wird ihnen sicher neu sein, vor allem die Tatsache, dass die verschiedenen Geschmacksrichtungen (süß, sauer, bitter, salzig) mit verschiedenen Stellen der Zunge erspürt werden. Wo genau welche Geschmacksrichtung empfunden wird, üben sie durch Zuordnen auf einer Abbildung (Arbeitsblatt 6). Riechen Durch Zuordnung von Wort und Bild lernen die Kinder auch die einzelnen Teile der Nase kennen (Arbeitsblatt 7). Durch Ergänzen eines Lückentextes lernen sie, wie das Riechen funktioniert. Wenn sie eine Geheimschrift entziffert haben, wissen sie, vor welchen Gefahren uns die Nase schützt: Feuer, Benzin, schlechtes Essen. Fühlen Dass die Haut mit fast zwei Quadratmetern Fläche unser größtes Organ ist, wird die Kinder erstaunen. Auch, dass sie es ist, mit der wir fühlen und nicht die Finger. Die Kinder erfahren, dass unsere Haut aus drei Schichten (Oberhaut, Lederhaut und Unterhaut) besteht und dass man mit ihr Spannung, Berührungen und Temperaturunterschiede wahrnehmen kann (Arbeitsblatt 9). Besonders ausgeprägt ist der Tastsinn an den Fingerspitzen. Ein Zuordnungsspiel am Computer hilft beim Einprägen der drei Hautschichten. Gefahren und Schutz für die Sinne Nicht immer funktionieren unsere Sinne einwandfrei. Die nächsten Arbeitsblätter befassen sich mit Störungen der Augen (Kurzsichtigkeit, Weitsichtigkeit, Alterssichtigkeit, Hornhautverkrümmung, Rot-Grün-Sehschwäche, Grauer Star, Grüner Star, Schielen, Glaskörpertrübung) und Ohren (Gehörlosigkeit, Schwerhörigkeit, Mittelohrentzündung, Ohrenschmalz, Hörsturz, Tinnitus) und wie man diese Organe vor Schäden schützen kann. Außerdem lernen die Kinder, wie sich Blinde und Taube verständigen können. Sie versuchen durch ein Experiment, sich Blindheit vorzustellen und erfahren, welche Sinne beim Blinden besonders ausgeprägt sind. Die eigenen Sinne auf dem Prüfstand Im Internet können die Kinder einen Hörtest durchführen und feststellen, wie gut das eigene Gehör funktioniert. Dazu sollten unbedingt Kopfhörer getragen werden, da sonst das Ergebnis verfälscht wird. Außerdem gibt es einen Sehtest und Simulationen verschiedener Sehbehinderungen, die zeigen, wie sich diese Behinderungen auswirken. Experiment Schließlich lässt sich durch ein Experiment zeigen, wie Riechen, Schmecken und Sehen zusammenhängen. Die Kinder stellen fest, dass man mit zugeklemmter Nase und verbundenen Augen den Geschmack verschiedener Obst- und Gemüsesorten kaum voneinander unterscheiden kann. Auf Arbeitsblatt 15 setzen die Kinder Begriffe mit dem Wort "Auge" zusammen, auf Arbeitsblatt 16 werden Redewendungen rund um das Auge vorgestellt und ihre Bedeutung zur Auswahl bereitgestellt. Ist die Zuordnung richtig erfolgt, ergibt sich das Lösungswort: Augenlicht. Anschließend müssen einige Redewendungen richtig in einen Lückentext eingeordnet werden. Die Arbeitsblätter 17 und 18 befassen sich mit den Wortfeldern "hören" und "sehen". Die Ergebnisse können jeweils am Computer kontrolliert werden, der Lückentext zum Wortfeld "hören" kann durch eine interaktive Übung vorbereitet werden. Arbeitsblatt 8 zeigt verschiedene aus der Nähe fotografiert Nasen (Kind, Hund, Katze, Pferd, Kuh, Flusspferd). Die Kinder raten, um welche Nasen es sich handelt und kontrollieren ihr Ergebnis am Computer. Weiter befassen sie sich mit optischen Täuschungen, raten Geräusche und führen ein Puzzle durch. Schließlich gibt es hier die Anweisungen für das Experiment, das am besten als Hausaufgabe durchgeführt wird. Allerdings sollte man darauf achten, dass sich die Kinder als Partner verabreden. Die Deckblätter informieren über den Umfang und die Intensität des Computereinsatzes (kein, ein oder zwei Computer-Symbole) bei den Arbeitsblättern beziehungsweise bei den interaktiven Übungen und Spielen am Rechner. In den jeweiligen Spalten können die Kinder vermerken, welche Aufgabe sie bereits erledigt haben und die Lehrperson kann eine Rückmeldung geben.

Die Kinder widmen sich in dieser Unterrichtseinheit der Frage "Wie funktioniert eigentlich unsere Erde?". Die Erkenntnisse und Erfahrungen, die sie beim Erforschen dieser facettenreichen Thematik machen, sollen ihr Bewusstsein dafür stärken, dass sie ihre Umwelt aktiv erkunden, beeinflussen und mitgestalten können.Erde, Feuer, Wasser und Luft sind Grundbausteine der Vielfalt des Lebens auf unserem Planeten. Die vier Elemente wirken in der Natur aufeinander ein: Gemeinsam treiben sie den Wasserkreislauf an, bestimmen unser Wetter und unser Klima. Sie spenden Energie, lassen Pflanzen wachsen und erhalten die Produktion von Sauerstoff aufrecht. Jedes Lebewesen und jedes Element spielt eine bestimmte Rolle. Alles ist vernetzt und verwoben. Die Natur befindet sich dabei im Gleichgewicht: Pflanzen produzieren energiereiche Stoffe, Tiere und Menschen konsumieren diese als Nahrung. Reste werden von Pilzen und Bakterien abgebaut und wieder in Nährstoffe umgewandelt - ein perfekter Stoffkreislauf, angetrieben von der Energie der Sonne, gespeist vom Lebensquell Wasser und geschützt von einer mit Luft gefüllten Atmosphäre. Durch das gemeinsame Erforschen und Erleben der Elemente bauen die Mädchen und Jungen Naturwissen auf und entwickeln ein Wertebewusstsein und Verantwortungsgefühl für ihre Umwelt. Die Kinder lernen zu verstehen, dass alles, was sie tun, eine Auswirkung hat. Jeder kann so die Zukunft mitgestalten.Kinder streben unentwegt danach, ihre Welt zu entdecken. Sie ordnen neue Erfahrungen in ihr bisheriges Weltbild ein und verknüpfen aktuelles mit schon vorhandenem Wissen. Gelingt dieses Einpassen nicht, müssen Vorstellungen überprüft, Wissens- und Denkstrukturen neu angepasst werden. Der Prozess bewusster Erkenntnis beginnt daher stets mit einer Frage, auf die die Kinder in ihrem bisherigen Wissens- und Erfahrungsschatz keine befriedigende Antwort finden. In der alltäglichen Begegnung mit Naturphänomenen entstehen bei den Kindern viele Fragen. Den Erwachsenen fällt eine Antwort oft gar nicht so leicht. Sie können sich selbst mit den Kindern auf einen gemeinsamen Weg des Erforschens und Entdeckens begeben und die Mädchen und Jungen bei der Suche nach eigenen Antworten unterstützen. Versuche zu den vier Elementen Hier finden Sie zahlreiche Vorschläge zum Ausprobieren und Experimentieren, mit denen die Kinder die Bedeutung und die Funktion der vier Elemente erforschen können. Wir retten die Welt Auch Kinder können die Welt retten. Zeigen Sie ihnen, welchen Beitrag sie zur Erhaltung unserer Erde leisten können. Die Schülerinnen und Schüler werden für das Thema Umwelt- und Klimaschutz sensibilisiert. lernen das Thema Nachhaltigkeit und seine Bedeutung anhand konkreter Alltagsfragen kennen. lernen die Bezüge des Klimaschutzes und des Konzepts der Nachhaltigkeit zu ihrer eigenen Lebenswelt kennen. entwickeln eine persönliche Motivation, für den Klimaschutz aktiv zu werden. Die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" Die gemeinnützige Stiftung "Haus der kleinen Forscher" engagiert sich mit einer bundesweiten Initiative für die Bildung von Kindern im Kita- und Grundschulalter in den Bereichen Naturwissenschaften, Mathematik und Technik. Sie unterstützt mit ihren Angeboten pädagogische Fachkräfte dabei, Mädchen und Jungen bei ihrer Entdeckungsreise durch den Alltag zu begleiten. Partner der Stiftung sind die Helmholtz-Gemeinschaft, die Siemens Stiftung, die Dietmar Hopp Stiftung und die Deutsche Telekom Stiftung. Gefördert wird sie vom Bundesministerium für Bildung und Forschung. Die "Tage der kleinen Forscher" Jedes Jahr richtet die Stiftung "Haus der kleinen Forscher" einen "Tag der kleinen Forscher" aus. An diesem Tag geben deutschlandweit Kinder in Kitas, Horten und Grundschulen naturwissenschaftlichen Phänomenen und Fragestellungen nach: Was hält mich gesund? Woher kommt der Strom? Bei dieser Unterrichtseinheit geht es darum, die Natur unmittelbar zu fühlen und zu erkunden. Kinder und Erwachsene sind hier Lernpartner, die mit gegenseitiger Wertschätzung in einen lebendigen Austausch treten - so erschließen sie sich gemeinsam Wissen. Die Lehrkräfte und pädagogischen Fachkräfte geben den Kindern Anregungen und bieten Hilfestellungen an, ohne den Fragen der Mädchen und Jungen vorzugreifen. In einem Lernumfeld, in dem auch Erwachsene bereit sind, offen Fragen zu stellen, Ungewohntes auszuprobieren und Fehler zuzulassen, können alle Beteiligten kreative Entdeckungen machen. Entscheidend ist der direkte Austausch zwischen pädagogischer Fachkraft und dem Kind: Pädagoginnen und Pädagogen reflektieren mit den Mädchen und Jungen, ermuntern sie, ihre Beobachtungen zu formulieren und festzuhalten. In der gemeinsamen Erörterung der individuellen Entdeckungen entstehen neues Wissen und bewusste Erkenntnis. Zudem werden im Gespräch die Motivation und Selbstwirksamkeit der Kinder gestärkt. Weil sie als Lernpartner ernst genommen werden, fühlen sich die Kinder kompetent, verschiedene Wege auszuprobieren und sich darüber zu äußern. Die Kinder erleben Vertrauen und Zutrauen durch Erwachsene und erfahren beim gemeinsamen Forschen einen Zugewinn an Selbstbewusstsein und innerer Stärke. Überlegen Sie mit den Kindern, was sie zum Leben brauchen und was eher stört. Die Mädchen und Jungen können konkrete Grundmaterialien wie Steine, Erde, Essen und Wasser sammeln oder Dinge wie die Sonne, Häuser, Freunde, Spielzeug etcetera benennen. Untersuchen Sie die Materialien und Äußerungen der Kinder gemeinsam etwas genauer. Welche davon braucht man wirklich, um eine Welt zu gestalten? Wie hängen sie zusammen? Welche stören das Gleichgewicht? Gibt es Alternativen? Schreiben oder zeichnen Sie mit den Kindern alles auf ein großes Blatt Papier und malen Sie Linien, wenn Dinge miteinander in Verbindung stehen. Die Bedeutung der Erde Erde, so wird der Planet genannt, auf dem wir Menschen leben. Erde ist aber auch der Boden, auf dem wir stehen. Diesem Boden verdanken wir eine einzigartige Vielfalt an Pflanzen und Tieren. Der Boden versorgt uns mit Nahrungsmitteln, filtert und speichert Grundwasser, ist Grundlage für Wälder, Wiesen, Wüsten und andere Lebensräume. Er liefert Baumaterial für Häuser, Straßen und Fabriken. Wir nutzen Bodenschätze als Rohstoffe für die Energieversorgung und die Industrie. Experiment 1: Die "Kleintierfalle" Die Kinder entdecken, wieviele verschiedene Tiere in der Erde leben. Dafür werden ein Küchensieb, ein großer Trichter, ein Karton und ein paar Papiertaschentücher benötigt. Damit der Karton für die Tierchen gemütlich wird, muss er zunächst mit schwarzem Papier ausgekleidet werden. In den Deckel bohren die Kinder ein Loch, durch das der Trichter gesteckt werden kann. Legen Sie angefeuchtete Papiertaschentücher an die Stelle im Karton, über der die Trichteröffnung von oben einmündet. Auf den Trichter wird anschließend das Sieb gelegt und eine Schaufel voll Erde hineingefüllt. Die Erde muss nun mit Licht beschienen werden. Das kann gemäßigtes Tageslicht oder auch eine künstliche Lichtquelle sein. Licht und Wärme treiben die Bodenlebewesen nach unten, wo sie schließlich durch das Sieb auf das feuchte Papier fallen. Nach einem Tag sind sie auf dem weißen Papier gut zu entdecken. Experiment 2: Boden für unser tägliches Brot Das meiste, was wir essen, hat seinen Ursprung im Erdreich. Boden ist aber nicht gleich Boden. Manche Böden können zum Beispiel nur wenig Wasser speichern. Nicht jeder Boden stellt Nährstoffe in ausreichender Menge zur Verfügung. Die Kinder füllen ein paar Blumentöpfe mit jeweils unterschiedlichen Bodenarten (Waldboden, Ackerboden, Kies, Sand, Lehm oder Komposterde) und stecken in jede Bodenprobe einen Keimling, beispielsweise von einer Bohnenpflanze. Kann der Keimling in allen Bodenarten gleich gut gedeihen? Was brauchen Pflanzen noch, um optimal zu wachsen? Die Bedeutung des Feuers Feuer gibt es schon sehr lange auf der Erde: Blitze zuckten über den Himmel und ließen trockene Bäume in Flammen aufgehen. Die Menschen hüteten das Feuer als wertvollen Schatz, der Energie in Form von Wärme und Licht spendete. Heute sehen unsere "Feuer" anders aus - moderne Heizsysteme und Lichttechniken wärmen uns und erhellen unseren Alltag. Dahinter steckt wertvolle Energie, die wir auch für viele andere Dinge nutzen. Experiment 1: Der Feuerball im Weltall Entdecken Sie zusammen mit den Mädchen und Jungen die Kraft der Sonne: Fangen Sie an einer brandgeschützten Stelle mit einer Lupe die Sonnenstrahlen ein, zeichnen Sie Brandmuster in eine Holzplatte oder entfachen Sie ein kleines Feuer. Am besten eignet sich dafür eine Fresnel-Lupe mit flacher Linse, die in Ringe unterteilt ist. Achtung: Feuerexperimente dürfen immer nur gemeinsam mit Erwachsenen durchgeführt werden! Die Lupe als Brennglas darf keinesfalls auf sich selbst, andere Personen oder auf leicht entflammbare Kleidung gerichtet werden. Um die Augen zu schützen, setzen die Kinder Sonnenbrillen auf. Experiment 2: Licht für die Pflanzen Säen Sie mit den Kindern in drei Schälchen Kresse aus: Eine Schale stellen Sie offen auf die Fensterbank, die zweite decken Sie mit einem Karton ab, so dass kein Sonnenlicht an die Samen kommt, und über die dritte Schale stülpen Sie eine Glasschale als "Glashaus". Bitte das Gießen nicht vergessen. Was können die Mädchen und Jungen in den nächsten Tagen beobachten? Die Bedeutung des Wassers Wasser ist farblos, geruchlos, geschmacklos - und doch die wichtigste Flüssigkeit der Erde, denn ohne Wasser gäbe es kein Leben. Drei Viertel unseres Planeten sind mit Wasser bedeckt, und trotzdem ist es nicht im Überfluss vorhanden, da die für uns nutzbaren Wasservorräte begrenzt sind. Sauberes Wasser ist besonders lebenswichtig und als Trinkwasser ein kostbares Gut, mit dem bewusst und sorgsam umgegangen werden muss. Unser Körper besteht zu etwa 65 Prozent aus Wasser, viele Pflanzen haben sogar einen Wassergehalt von über 75 Prozent. Maximal vier Tage kann ein Mensch ohne Flüssigkeit überleben. Experiment 1: Die Wassergüte bestimmen Mithilfe kleiner Wassertiere lässt sich die Qualität von Wasser feststellen. Denn manche Tiere mögen nur sehr sauberes Wasser, andere lieber verschmutztes. Mit einem Kescher (einem feinen Küchensieb am längeren Stock) holen die Kinder den Schlamm vom Grund eines kleinen Gewässers nach oben. Vorsichtig spülen sie den überschüssigen Schlamm aus dem Sieb. Die Wassertierchen kommen in eine Schüssel mit Wasser. So lassen sie sich unter der Lupe genauer betrachten und die Wassergüte kann bestimmt werden. In sauberem Wasser findet man Strudelwurm, Larven von Eintags-, Stein- und Köcherfliegen. In leicht verschmutztem Wasser leben Schneckenegel, Flohkrebse, Fischegel und die Spitzschlammschnecke. In stark verschmutztem Wasser findet man Rollegel, Wasserasseln und Larven von Waffelfliegen. In sehr stark verschmutztem Wasser sind der Schlammröhrenwurm, die Rattenschwanzlarve und die Zuckermückenlarve zu Hause. Im Internet können Sie nach Bildern der Wassertierchen recherchieren. Experiment 2: Der Wasserkreislauf Die Wassermenge auf der Erde bleibt immer dieselbe. Kein Wassertropfen geht verloren, keiner kommt hinzu. Gestalten Sie zusammen mit den Kindern eine kleine Klimastation, an der Sie über einen langen Zeitraum den Kreislauf des Wassers beobachten: Schichten Sie Holzkohle (gegen Schimmel), Kieselsteine und ungedüngte Erde der Reihe nach in ein großes Einweckglas, bis dieses zu einem Drittel gefüllt ist. Nun pflanzen Sie Moos oder den Ableger einer Zimmerpflanze ein und lassen die Mädchen und Jungen die kleine Landschaft mit Tannenzapfen, Schneckenhäusern oder Steinen gestalten. Gießen Sie einmal kräftig mit destilliertem Wasser (das verhindert Kalkränder am Glas), verschließen Sie das Glas mit einem Deckel oder einer Frischhaltefolie mit Gummi und stellen es an einen hellen Platz. Was passiert im Glas, was mit dem Wasser? Beobachten Sie mit den Kindern das Klimaglas über einen längeren Zeitraum und dokumentieren Sie Ihre "Wetterbeobachtungen" mittels Fotos oder Zeichnungen. Tun Sie das zu Beginn, nach einer Woche, nach drei Wochen, nach zwei Monaten. Gestalten Sie mehrere Klimagläser für unterschiedliche Orte: Was passiert mit dem Glas, wenn es im dunklen Schrank oder im Sommer im Garten steht? Die Bedeutung der Luft Luft ist nicht nichts - das wissen alle kleinen Forscherinnen und Forscher. Doch was ist Luft, was kann und macht sie? Für uns Menschen ist Luft lebensnotwendig: Wir können vier Wochen ohne Nahrung auskommen, maximal vier Tage ohne Wasser, aber nur knapp zwei Minuten ohne Luft. Die Erde schwimmt in einem Meer von Luft. Sie wird von einer Luftschicht, der so genannten Atmosphäre, umgeben. Diese Luft besteht aus Stickstoff (78 Prozent), Sauerstoff (21 Prozent) sowie Spuren von Edelgasen (1 Prozent) und macht in dieser speziellen Mischung ein Leben auf der Erde erst möglich. Experiment 1: Sauerstoff-Produktion Pflanzen produzieren Sauerstoff, den wir Menschen zum Leben brauchen. Mit der Wasserpflanze Wasserpest, die es in der Zoohandlung gibt, lässt sich die Sauerstoff-Aktivität einer Grünpflanze sichtbar machen. Geben Sie die Pflanze in einen transparenten Glasbehälter und fügen Sie Wasser hinzu. Jetzt können die Kinder kleine Luftbläschen aufsteigen sehen - dabei handelt es sich um Sauerstoff. Experiment 2: Treibhauseffekt Der sogenannte Treibhauseffekt hat großen Einfluss auf die Temperatur auf der Erde. Seit der industriellen Revolution hat der Treibhauseffekt durch CO2 Emissionen stark zugenommen. Deshalb spricht man vom Klimawandel. Doch wie lässt er sich erklären? Legen Sie zwei Thermometer an einen sonnigen Platz. Nach einer Stunde lesen Sie mit den Kindern die Temperaturen ab. Dann stülpen Sie über eines der beiden Thermometer eine Schüssel aus Glas. Nach einer weiteren Stunde messen Sie wieder und vergleichen die Temperaturen. Suchen Sie mit den Mädchen und Jungen nach anderen Beispielen, an denen man den Treibhauseffekt beobachten kann. Hintergrund Einige Lebensmittel wirken indirekt stärker auf das Klima ein als andere - zum Beispiel tierische Produkte wie Rindfleisch und Milchprodukte. Hinter einem Kilo Rindfleisch stehen etwa 13,5 Kilogramm CO2. Im Vergleich dazu verursacht saisonales, regionales Freilandgemüse nur etwa 150 Gramm pro Kilo. Aktion Gemeinsam mit den Kindern wird die Klimabilanz der Lebensmittel unter die Lupe genommen und bewusst eine Auswahl an Leckerbissen zusammengestellt, die auch dem Klima "schmecken". Welche Obst- und Gemüsesorten haben gerade Saison? Welche Produkte stammen aus der Region? Daraus wird ein leckeres und nahrhaftes Frühstück. Hintergrund "Von der Wiege zur Wiege" lautet die Formel für zukunftsfähige Produkte: Sie bestehen zum Beispiel aus nachwachsenden Rohstoffen wie Mais, der zu Verpackungsmaterial verarbeitet wird. Sie sind leicht zu zerlegen und aus ihren Altstoffen können restlos neue Produkte entstehen. Alte Produkte sind die Wiege für neue. Und sobald diese alt geworden sind und ausgedient haben, sind sie wiederum die Wiege für neue Produkte. Aktion Die Kinder nehmen den eigenen Abfall unter die Lupe: Was könnte man wie vermeiden? Können die Kinder Müll trennen - vor allem Altpapier, Verpackungen, Kompost, Glas und Sondermüll wie Batterien? Suchen Sie mit den Kindern auf Papierprodukten nach Zertifizierungen oder Zeichen, die für 100 Prozent Altpapier stehen. Stellen Sie einmal selbst Papier aus Altpapier her. Anleitungen hierzu gibt es im Internet. Die kleinen Forscherinnen und Forscher gehen auf die Suche nach Strom- und Energieverbrauchern. Sie messen den unterschiedlichen Stromverbrauch von elektrischen Geräten mit einem einfachen Strommessgerät. Vielleicht können die Kinder von zu Hause eines mitbringen. Oder der örtliche Stromversorger oder die Verbraucherzentrale stellen ein Leihgerät zur Verfügung. Überprüfen Sie die Raumtemperaturen, achten Sie auf Lichtquellen und Stand-by-Lämpchen. Legen Sie gemeinsam ein "Energie-Tagebuch" an und dokumentieren Sie mit den Mädchen und Jungen hier alle Ergebnisse und Ideen zum Stromsparen mit Fotos, Zeichnungen und Tabellen. Entwickeln Sie für die anderen Kinder und Eltern eine Mitmach-Ausstellung zum Thema "Energie sparen".

Die Astronomie-AG des Kopernikus-Gymnasiums in Wissen (Rheinland-Pfalz) hat die Spektren verschiedener galaktischer Gasnebel aufgenommen. Physikkurse und astronomische Arbeitsgemeinschaften können das Kalibrieren des Spektrographen nachvollziehen und aus den Bilddateien selbst Spektren extrahieren und auswerten. Seit mehr als 150 Jahren ist die Spektroskopie eine tragende Säule der Astrophysik. Mit spektroskopischen Methoden wurde die chemische Zusammensetzung von Sternen, Gasnebeln und des interstellaren Mediums erforscht. In der hier vorgestellten Unterrichtseinheit werden mittels quantitativer Auswertung der Spektren einer HII-Region und dreier planetarischer Nebel die dort vorhandenen chemischen Elemente identifiziert. In einem Fall können zusätzlich Aussagen zur räumlichen Verteilung der Temperatur in den Gasen des planetarischen Nebels abgeleitet werden. Die dieser Unterrichtseinheit zugrunde liegenden Spektren wurden mit einem DADOS-Spaltspektrographen der Firma Baader-Planetarium gewonnen. Abstract Inhalte der vorliegenden Unterrichtseinheit sind die Vermessung und die astrophysikalische Auswertung von Spektren der planetarischen Nebel NGC 6543 (Katzenaugennebel), M 57 (Ringnebel) und NGC 2392 (Eskimonebel), sowie der HII-Region M 42 (Großer Orionnebel). Die Spektren der planetarischen Nebel wurden mit einem DADOS-Spektrographen der Firma Baader-Planetarium als digitale Bilddateien in der Schulsternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf aufgenommen. Das Spektrum der HII-Region Orionnebel wurde im Rahmen eines Praktikums am Observatorium Hoher List des Argelander-Instituts für Astronomie der Universität Bonn gewonnen (ebenfalls mit dem DADOS). Mithilfe kostenlos zugänglicher oder üblicherweise vorhandener Software werden aus den Bilddateien Spektren extrahiert, aus denen die chemische Zusammensetzung der betrachteten Himmelsobjekte und teilweise auch die räumliche Verteilung der vorkommenden Elemente erschlossen werden. Klassische Themen des Oberstufenlehrplans, Wellenoptik und Atommodelle, werden unter astrophysikalischen Aspekten betrachtet und mit modernen Methoden der rechnergestützten Datenverarbeitung und -auswertung verknüpft. Fachliche Grundlagen Physikalische Grundlagen Bohrsches Atommodell, Energieniveaus und Spektrallinienserien des Wasserstoffatoms und Entstehung der Emissionsspektren galaktischer Gasnebel werden kurz erläutert. HII-Regionen Die Photonen heißer Sterne ionisieren Wasserstoffatome interstellarer Gaswolken und bringen diese zum Leuchten. Planetarische Nebel Darstellung der Bedeutung des hydrostatischen Gleichgewichts im Leben eines Sterns sowie Informationen zur Entstehung und zu den Eigenschaften planetarischer Nebel Material, Methoden und Ergebnisse Aufbau und Kalibrierung des DADOS-Spektrographen Informationen zum verwendeten DADOS-Spaltspektrograph und zu den Teleskopen, mit denen die Spektren aufgenommen wurden Spektrum der HII-Region Orionnebel Ausführliche Beschreibung des Verfahrens zur Kalibrierung des Spektrographen mit einer Energiesparlampe und Dokumentation der Ergebnisse Spektren planetarischer Nebel Hinweise zur Auswertung der Spektren, Beschreibung einer vereinfachten Auswertung und Ergebnisse: Elemente und deren räumliche Verteilung in den Nebeln Die Schülerinnen und Schüler sollen Fotoionisation und Lichtemission im Bohrschen Atommodell erklären und beschreiben können. die Entwicklung sonnenähnlicher Sterne über das Riesenstadium bis hin zu weißen Zwergen mit planetarischen Nebeln verstehen. HII-Regionen und ihre charakteristischen Eigenschaften kennen lernen. die Funktionsweise eines Reflexionsgitterspektrographen verstehen. die mit einem Gitterspektrographen gewonnenen Spektren mithilfe des bekannten Spektrums einer Energiesparlampe kalibrieren. aus digitalen Bilddateien Spektren extrahieren, in denen jeder Wellenlänge im sichtbaren Bereich eine Intensität zugeordnet ist. aus Spektren die chemische Zusammensetzung astronomischer Objekte bestimmen. aus dem Spektrum des Ringnebels M 57 Aussagen zur unterschiedlichen räumlichen Verteilung der Elemente Wasserstoff und Sauerstoff in diesem planetarischen Nebel ableiten. Thema Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln Autoren Andreas Gerhardus, Daniel Küsters, Peter Stinner Fächer Physik, Astronomie, Astronomie-AGs Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum je nach Umfang und Intensität 4 bis 10 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetzugang für die Einzel-, Partner- oder Kleingruppenarbeit Software Astroart (kostenloser Download der Astroart-Demoversion ) zur Erstellung von Intensitätsprofilen längs beliebiger gerader Linien in Bilddateien; Tabellenkalkulationssoftware, hier MS-Excel Für das Praktizieren der Auswertungsmethodik benötigen Sie neben dem "Hilfsmittel-Ordner" nur die Inhalte eines der vier übrigen Ordner. Wenn Sie sich auf ein Beispiel beschränken möchten, ist eine "Grundausrüstung" aus "Hilfsmittel-Ordner" und "M42.zip" zu empfehlen. Daniel Küsters legte im März 2009 sein Abitur am Kopernikus-Gymnasium Wissen (Rheinland-Pfalz) ab. Zurzeit ist er Praktikant bei der Firma EADS Astrium Satellites. Dort beschäftigt er sich im Rahmen einer Definitionsstudie mit experimentellen Untersuchungen für das geplante Weltraum-Gravitationsinterferometer LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Peter Stinner ist Lehrer für Physik und Mathematik am Kopernikus-Gymnasium in Wissen (Rheinland-Pfalz). Mit der Wissener Astronomie-AG betreibt er die Sternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf. Das Bohrsche Atommodell Objekte der spektroskopischen Untersuchungen in dieser Unterrichtseinheit sind planetarische Nebel und HII-Regionen. Die entsprechenden Spektren wurden mit einem Reflexionsgitterspektrographen aufgenommen. Um eine fundierte Basis für die praktische Arbeit zu schaffen, werden hier zunächst grundlegende Informationen zur Theorie der Lichtabsorption und -emission vorangestellt. Nach dem Bohrschen Atommodell gibt es für Elektronen in einem Atom oder Ion verschiedene diskrete Energieniveaus, so genannte Quantenzustände. Es ist nicht möglich, dass die Elektronenenergie Zwischenwerte annimmt. Niels Bohr (1885-1962) schrieb jedem dieser Zustände eine bestimmte Kreisbahn eines Elektrons um den Atomkern zu. Energieniveaus und Spektrallinienserien des Wasserstoffatoms Normalerweise hält das Elektron sich auf dem Grundzustand (n = 1), der Stufe mit der niedrigsten Energie, auf. Der Begriff "Grundzustand" rührt daher, dass das Elektron nach kurzer Zeit immer wieder von den höheren Stufen in diesen Zustand zurückfällt. Theoretisch gibt es unendlich viele dieser Quantenzustände, deren Energiedifferenzen jedoch immer geringer werden, und deren Energie gegen einen bestimmten Wert, die Ionisationsgrenze, konvergiert. Wenn man die Gesamtenergie eines Elektrons im Wasserstoffatom an der Ionisierungsgrenze zu Null Elektronenvolt (eV) festlegt, dann hat es im Grundzustand eine Energie von -13,6 Elektronenvolt. Zur Ionisierung eines Wasserstoffatoms ist also eine Mindestenergie von 13,6 Elektronenvolt erforderlich. Die Energieniveau-Schemata der Atome anderer Elemente sind deutlich komplizierter. Allen gemeinsam ist aber das Auftreten von diskreten Energieniveaus. Der Wechsel zwischen zwei diskreten Energiestufen ist mit Aufnahme oder Abgabe von Energie verbunden. Dies erfolgt entweder strahlungslos durch eine Kollision mit einem anderen Teilchen, oder aber durch Absorption (Energie wird aufgenommen) oder Emission (Energie wird abgegeben) eines Lichtquants, eines so genannten Photons. Besitzt ein absorbiertes Lichtquant mehr Energie, als zwischen Grundzustand und Ionisationsgrenze liegt, löst sich das Elektron vom Atom. Dieser Vorgang wird als Photoionisation genannt. So entstandene freie Elektronen werden nach einer gewissen Zeit wegen der elektrischen Anziehungskräfte von Wasserstoffionen (Protonen) wieder "eingefangen". Auf dem Weg in den Grundzustand geben diese Elektronen 13,6 Elektronenvolt ab. Diese Energie kann sich gemäß Abb. 1 auf mehrere Photonen verteilen, deren einzelne Energien erlaubten Energiedifferenzen entsprechen. Auf diese Weise entstehen Emissionslinienspektren, die sich von Element zu Element unterscheiden. In galaktischen Gasnebeln sind unterschiedliche Elemente vorhanden, was zur Folge hat, dass sich das Spektrum dieser Nebel aus den Emissionslinienspektren der beteiligten Elemente zusammensetzt. Damit werden Rückschlüsse auf die im Gasnebel vorhandenen Elemente möglich. Etwa 70 Prozent des interstellaren Gases bestehen aus atomarem Wasserstoff. Man unterscheidet Wolken aus neutralem Wasserstoff, HI (lies: "H-eins"), und ionisiertem Wasserstoff HII (lies: "H-zwei"). Wolken aus neutralem Wasserstoff, die sich fernab von sehr heißen Sternen befinden, sind im sichtbaren Bereich der elektromagnetischen Strahlung nicht beobachtbar, weil kein Mechanismus zur Verfügung steht, der die Elektronen der Wasserstoffatome aus dem Grundzustand in einen höheren Energiezustand befördert. Folglich werden auch keine Photonen emittiert. Anders ist die Situation in der Nähe von leuchtkräftigen und heißen Sternen. Die Strahlung von Sternen mit einer Oberflächentemperatur über 20.000 Kelvin enthält Photonen mit mehr als 13,6 Elektronenvolt in hinreichender Anzahl, um genügend viele Wasserstoffatome zu ionisieren. Bei deren Rekombination entsteht nach den im Kapitel Physikalische Grundlagen beschriebenen Mechanismus das sichtbare Wasserstoffspektrum. Neben Wasserstoff enthalten HII-Regionen auch Sauerstoff, Helium und Stickstoff. Auch deren Emissionslinien sind in den Spektren von HII-Regionen vertreten. Ein Paradebeispiel für eine HII-Region ist der bekannte Orionnebel. Das Foto des Nebels in Abb. 3 (zur Vergrößerung anklicken) entstand im Rahmen eines Beobachtungspraktikums unserer Astronomie-AG im Observatorium Hoher List in der Eifel. Als ersten planetarischen Nebel entdeckte Charles Messier (1730-1817) im Jahr 1764 den Hantelnebel M 27 im Sternbild Füchslein. Weil die meisten früh entdeckten planetarischen Nebel in den damaligen Teleskopen dem Erscheinungsbild der Planetenscheibchen der Gasplaneten ähnelten, prägte Wilhelm Herschel (1738-1822) diesen irreführenden Begriff. Planetarische Nebel haben nichts mit Planeten zu tun. Vielmehr handelt es sich um von einem Stern abgestoßene gasförmige Materiewolken, die durch diesen, den so genannten Zentralstern, zum Leuchten angeregt werden. Das hydrostatische Gleichgewicht: Gravitation und Strahlungsdruck Planetarische Nebel entstehen immer dann, wenn sich das "Leben" eines Sterns von ein bis fünf Sonnenmassen dem Ende nähert. Während der überwiegenden Zeit seines Lebens fusioniert ein Stern in seinem Inneren Wasserstoff zu Helium. Dadurch entsteht ein nach außen gerichteter Strahlungsdruck, der der eigenen Gravitation des Sterns entgegenwirkt und somit verhindert, dass er kollabiert (Abb. 4). Die Patt-Situation dieser Kräfte bezeichnet man als hydrostatisches Gleichgewicht. Abnahme des Strahlungsdrucks führt zur Kontraktion eines Sterns Nachdem der Wasserstoffvorrat weitgehend aufgebraucht ist, nimmt der Strahlungsdruck eines Sterns ab. Dann beginnt er, sich unter seiner eigenen Gravitation zusammenzuziehen. Durch die Verdichtung steigt die Temperatur des Sterns an. Damit werden die Bedingungen für die Fusion von Helium zu schwereren Elementen, wie zum Beispiel Kohlenstoff und Sauerstoff, geschaffen. Weil die Temperatur des Sterns nach außen hin abfällt, nimmt auch die relative Häufigkeit der schweren Elemente entsprechend nach außen hin ab. Der Stern pulsiert Die äußeren Regionen des Sterns verlieren nach und nach ihre Masse in Form von Sternenwind: Da die Reaktionsgeschwindigkeit der Heliumfusion proportional zu einer sehr hohen Potenz der Temperatur ist (Literaturangaben zum Grad der Potenz sind widersprüchlich!), erhöht sich der Strahlungsdruck bereits bei einem leichten Temperaturanstieg übermäßig. Als Folge dessen dehnt sich die äußere Schicht des Sterns zunächst aus. Dadurch verliert sie an Temperatur und kontrahiert wieder, es entsteht eine Pulsation. Die Expansionsgeschwindigkeit der abgestoßenen Materie beträgt etwa 25 Kilometer pro Sekunde. Durch den Sternenwind wird der heiße Kern immer weiter freigelegt, weshalb später auch ein Anteil der schwereren Elemente abgestoßen wird. Der heiße Zentralstern bringt das abgestoßene Gas zum Leuchten Mit der Zeit steigt somit die Oberflächentemperatur des Zentralsterns. Entsprechend verschiebt sich sein Strahlungsmaximum in den ultravioletten Bereich. Deshalb werden überwiegend hochenergetische Photonen emittiert, welche das abgestoßene Gas nach den bereits dargestellten Mechanismen zum Leuchten anregen. Ein planetarischer Nebel ist entstanden. Planetarische Nebel bestehen zu etwa 70 Prozent aus Wasserstoff, 28 Prozent Helium und neben geringen Mengen anderer Elemente aus Stickstoff, Kohlenstoff und Sauerstoff. Diese Metalle - so bezeichnen Astronomen alle Elemente, die schwerer als Helium sind - stellen einen wichtigen Schritt in der Entwicklung des Universums dar. Sie werden im interstellaren Raum angereichert und sind ein wichtiger Baustoff für die Entstehung der nachfolgenden Sternengenerationen, von Planeten und von Leben. Form Nur jeder fünfte planetarische Nebel ist kugelförmig. Alle anderen haben komplexe oder bipolare Strukturen, wobei die Gestalt formenden Mechanismen nicht eindeutig geklärt sind (Abb. 5). Ursachen könnten Magnetfelder oder Wechselwirkungen mit massereichen Objekten sein. Größe Die Radien der planetarischen Nebel liegen in der Größenordnung von 0,2 Parsec (1 Parsec = 3,3 Lichtjahre). Durch die oben beschriebene Expansion werden sie zunehmend diffuser und vermischen sich mit der interstellaren Materie. Ab einem Radius von etwa 0,7 Parsec emittieren sie so wenig Strahlung, dass sie unsichtbar werden. Flüchtige Erscheinungen Planetarische Nebel sind aufgrund ihrer Expansion in der Regel nur etwa 10.000 Jahre sichtbar. Nach astronomischen Maßstäben ist das eine äußerst kurze Zeitspanne. Umso erstaunlicher ist es, dass man momentan 1.500 planetarische Nebel in unserer Galaxie kennt. Ihre tatsächliche Anzahl auf wird 10.000 bis 50.000 geschätzt. Dichte Die mittlere Dichte der planetarischen Nebel beträgt meist weniger als 10.000 Teilchen pro Kubikzentimeter. Das entspricht dem besten auf der Erde erzeugbaren Hochvakuum. Aus diesem Grund dienen planetarische Nebel den Astrophysikern auch als "Weltraumlaboratorien", deren Bedingungen auf der Erde kaum zu erzeugen sind. Vom mysteriösen Element "Nebulium" In den Spektren planetarischer Nebel und des Orionnebels treten im blauen Spektralbereich starke Emissionslinien bei 495,9 Nanometern und bei 500,7 Nanometern auf (siehe Abb. 9). Lange Zeit misslangen alle Versuche, diese Linien in Verbindung mit Spektrallinien bekannter Elemente zu bringen. Man ging daher von einem neuen Element aus, dass man "Nebulium" nannte. Erst 1927 konnte gezeigt werden, dass es sich bei den fraglichen Spektrallinien um "verbotene Linien" des zweifach positiv geladenen Sauerstoff-Ions handelt. Dieser wird als OIII (lies: "O-drei") bezeichnet. Entstehung der verbotenen OIII-Linien Bei der Entstehung dieser Linien spielen so genannte metastabile Energiezustände des OIII die entscheidende Rolle. Die Lebensdauer solcher Zustände, das heißt die Verweildauer der Elektronen auf diesen Energieniveaus, liegt um mehrere Größenordnungen über der von normalen Niveaus. Die zweifach positiv geladenen Sauerstoff-Ionen gelangen durch Lichtabsorption in hoch liegende Energiezustände und aus diesen durch Lichtemission auch in metastabile Zustände. Bei der Entstehung der "verbotenen Linien" gehen Elektronen von einem metastabilen Energiezustand in einen tieferen Zustand über. Aus Gründen der Drehimpulserhaltung muss bei solchen Übergängen elektromagnetische Strahlung höherer Multipolordnungen entstehen, was nur mit äußerst geringer Wahrscheinlichkeit der Fall ist. Warum sind verbotene OIII-Linien nicht auf der Erde zu beobachten? Die Lebensdauer eines metastabilen Zustands ist so groß, dass auf der Erde auch beim bestmöglichen Vakuum ein OIII-Ion in einem solchen Zustand seine Energie durch einen Stoß mit einem anderen Atom oder Ion strahlungslos verliert, bevor es sie zum Beispiel als elektromagnetische Quadrupolstrahlung abgeben kann. Daher sind die OIII-Linien bei 495,9 Nanometern und bei 500,7 Nanometern auf der Erde nicht zu beobachten. In galaktischen Gaswolken ist die Konzentration der Atome beziehungsweise Ionen jedoch geringer als in dem besten irdischen Vakuum. Stöße der OIII-Teilchen im metastabilen Zustand finden dort also so gut wie keine statt. Daher kann auch keine strahlungslose Energieabgabe stattfinden. Da die Wahrscheinlichkeit für die "verbotenen Übergänge" zwar klein, aber größer als Null ist, zerfallen die metastabilen Zustände dann irgendwann durch Photonenemission und erzeugen so die Linien des "Nebuliums" (Frank Gieseking, Planetarische Nebel Teil 1, Sterne und Weltraum, 1983/2, Seite 68-74; Planetarische Nebel Teil 3, Sterne und Weltraum, 1983/7, Seite 336-341). Aufbau des Geräts Die dieser Unterrichtseinheit zugrunde liegenden Spektren wurden mit einem DADOS-Spaltspektrographen der Firma Baader-Planetarium gewonnen (Abb. 6). Die Teleskop-Optik bündelt das Licht eines zu spektroskopierenden Objekts auf den Spektrographenspalt. Das aus dem Spalt austretende Licht geht durch eine Kollimatorlinse, um dann als paralleles Lichtbündel auf ein Reflexionsgitter zu treffen. Dieses Gitter ist das dispergierende Element, welches das Licht in seine spektralen Bestandteile zerlegt. Eine zweite Kollimatorlinse nach dem Gitter leitet das in die vorhandenen Spektralfarben aufgespaltene Licht zur visuellen Beobachtung oder zur Fotografie weiter. Der DADOS-Spektrograph besitzt drei nebeneinander liegende Spalte unterschiedlicher Breite. Ist man an einer großen Auflösung interessiert, wählt man den schmalen Spalt. Ist man auf kurze Belichtungszeiten angewiesen, verwendet man den breiten Spalt. Die Spalte des DADOS besitzen folgende Breiten: 50 Mikrometer 25 Mikrometer 35 Mikrometer Bei der Spektroskopie des großflächigen Orionnebels konnte die Astronomie-AG Wissen im Rahmen eines Praktikums das RC-Teleskop des Observatoriums Hoher List nutzen. Das Bild des Nebels leuchtete dabei alle drei Spalte gleichzeitig aus. Die Aufnahme in Abb. 7 zeigt daher drei Spektren mit unterschiedlichen Auflösungen und Helligkeiten (oben: Spaltbreite 50 Mikrometer; mittig: Spaltbreite 25 Mikrometer; unten: Spaltbreite 35 Mikrometer). Bei weniger ausgedehnten Objekten, wie zum Beispiel den planetarischen Nebeln, lässt sich nur einer der drei Spalte ausleuchten. Zwei Methoden Nachdem ein Spektrum aufgenommen wurde, stellt sich die Frage, welche Lichtwellenlänge von welchem Ort im Bild des Spektrums repräsentiert wird. Der Spektrograph muss kalibriert (geeicht) werden. Dafür setzten wir zwei Verfahren ein: Spektrallinien des Wasserstoffs Die erste Methode nutzt die in jedem Gasnebel vorhandenen Spektrallinien des Wasserstoffs als Bezugswellenlängen und kommt daher ohne eine zusätzliche Kalibrierlichtquelle aus. Die Vorgehensweise wird im Zusammenhang mit der Auswertung des Spektrums von NGC 2392 (Eskimonebel) erläutert (siehe Spektren planetarischer Nebel ). Spektrallinien von Energiesparlampen Formal richtiger und methodisch exakter - allerdings auch aufwändiger - ist das zweite Verfahren, bei dem eine externe Lichtquelle genutzt wird, die hinreichend viele und möglichst genau bekannte Wellenlängen emittiert, die über das gesamte sichtbare Spektrum verteilt sind. Diese Anforderungen an eine Kalibrierlichtquelle erfüllen handelsübliche und preiswerte Energiesparlampen. Die Methode wird ausführlich bei der Auswertung des Orionnebel-Spektrums beschrieben (siehe Spektren planetarischer Nebel ). Hinweise zur Kalibrierung Für die Kalibrierung des Spektrographen nimmt man unmittelbar nach der Aufnahme jedes auszuwertenden Spektrums ein Spektrum der Energiesparlampe auf. Wichtig ist dabei, dass zwischen beiden Aufnahmen an der Apparatur (Teleskop, optische Zusatzteile, Spektrograph, Aufnahmekamera) keine Änderungen vorgenommen werden. Jedes ausgetauschte optische Bauteil und jede Änderung der Gitterposition im Spektrographen ändern den Ort einer bestimmten Spektrallinie auf dem Sensor der Kamera. Die Technik des Kalibriervorgangs wird noch im Zusammenhang mit der Vermessung des Orionnebel-Spektrums ausführlich beschrieben ( Spektrum der HII-Region Orionnebel ). Observatorium Hoher List Der Spektrograph war zur Untersuchung des Orionnebels am Ritchey-Chretien-Teleskop (kurz: RC-Teleskop) des Observatoriums Hoher List montiert. Dieses Spiegelteleskop ist mit einer Brennweite von 4,80 Metern und dem Objektivdurchmesser 60 Zentimetern ein vergleichsweise großes Gerät. Schulsternwarte Betzdorf Etwas bescheidener sind die Dimensionen des C8-Teleskops in der Schulsternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf, mit dem die Spektren der planetarischen Nebel aufgenommen wurden. Abb. 9 zeigt den experimentellen Aufbau. Aufnahmeoptik ist ein Celestron-8-Schmidt-Cassegrain-Spiegelteleskop mit einer Brennweite von 2 Metern und einem Objektivdurchmesser von 20 Zentimetern. Daran sind nacheinander ein Klappspiegel, der DADOS-Spektrograph und eine digitale Spiegelreflexkamera angebaut. Die Klappspiegeleinheit kann das Licht entweder unmittelbar auf den Spektrographenspalt weiterleiten oder den Strahlengang des Teleskops um 90 Grad in ein Okular umlenken. Letzteres macht man, um ein zu spektroskopierendes Objekt überhaupt erst einmal zu finden und dann in der Mitte des Teleskopgesichtsfelds zu platzieren. Dann wird der Spiegel umgeklappt und das Objektbild auf den DADOS-Spalt zentriert. Jetzt kann die Belichtung ausgelöst werden, die typischerweise 45 bis 60 Minuten erfordert. Während dieser Zeit muss die Nachführung des Teleskops hochgradig präzise laufen, da sonst das Bild unseres Untersuchungsobjekts ganz schnell vom Spektrographenspalt verschwinden würde. Dazu wird über ein Linsenfernrohr als so genanntes Leitrohr mit einer ST4-CCD-Kamera die Position eines Sterns beobachtet. Ändert sich die Sternposition auf dem Sensor der ST4-Kamera, dann erhält die Teleskopnachführung einen Impuls, der diese Abweichung korrigiert. Bei der Vermessung des Spektrums von M 42, einer HII-Region, wurde für die Kalibrierung des Spektrographen das Spektrum einer handelsüblichen Energiesparlampe verwendet. Das gesamte Verfahren der Vermessung und Auswertung verläuft über folgende Schritte: Nach der Aufnahme des Spektrums von M 42 wird mit der kostenfreien Demoversion von Astroart eine Intensitätskurve des Spektrums erstellt. Die Intensitätskurve von M 42 wird als TXT-Datei gespeichert und in ein Tabellenkalkulationssystem (hier Excel) importiert. Die Daten werden in Excel als Intensitätskurve dargestellt. Mit einem nach der Spektroskopie des Nebels ohne Veränderung an den Geräten (!) aufgenommenen Spektrum der Energiesparlampe wird analog verfahren. Mithilfe eines vorhandenen, exakt ausgemessenen Kalibrierungsspektrums der Energiesparlampe (spektrum_energiesparlampe.jpg) wird dann eine Kalibrierungsfunktion ermittelt. Aus der gewonnenen Formel der Kalibrierungsfunktion berechnet Excel für jede Pixelnummer des Spektrums von M 42 die zugehörige Wellenlänge. Materialien bei Lehrer-Online Das gesamte Verfahren wird ausführlich in der Datei "spektrum_vermesseung_m42.pdf" beschrieben. Die Schritt-für-Schritt-Anleitung veranschaulicht die Arbeit mit den Programmen Astroart und Excel per Screenshots. Alle weiteren Daten und Dateien, mit denen Sie die Prozedur selbst durchführen können, stehen im Folgenden einzeln und in den ZIP-Archiven auf der Startseite der Unterrichtseinheit als Pakete zur Verfügung. Die Ergebnisse sind in Abb. 10 und Abb. 11 (zur Vergrößerung anklicken) dargestellt. Im Orionnebel konnte eindeutig das Vorkommen folgender Stoffe nachgewiesen werden: ionisierter Wasserstoff zweifach ionisierter Sauerstoff neutrales Helium einfach ionisierter Stickstoff Es ist bemerkenswert, dass der Nachweis der beiden Linien des zweifach ionisierten Sauerstoffs bei etwa 500 Nanometern so deutlich gelungen ist. Da diese Linien "verboten" sind, konnten wir zeigen, dass die Materiedichte in M 42 (ebenso wie in den betrachteten planetarischen Nebeln) sehr gering ist - noch geringer als im besten künstlich hergestellten Vakuum auf der Erde. Die Entstehung dieser verbotenen Linien wurde bereits im Kapitel Planetarische Nebel erläutert. Anfangs- und Endpunkte für die Profillinien Das Verfahren bei der Konstruktion und Auswertung der Spektren planetarischer Nebel unterscheidet sich nicht von der Vorgehensweise bei der Bearbeitung des Spektrums der HII-Region M 42. Die benötigten Bilddateien und unsere eigenen Auswertungen (Excel-Dateien) können Sie hier einzeln (siehe unten) oder als ZIP-Archive auf der Startseite der Unterrichtseinheit herunterladen. Der Erfolg einer Auswertung hängt von der Wahl der Linie in der Bilddatei eines Spektrums ab, längs der das Intensitätsprofil ermittelt wird. Wir empfehlen folgende Anfangs- und Endpunkte für die Profillinien (die vorgeschlagenen Profile sind natürlich nicht die einzig möglichen): Katzenaugennebel (NGC 6543) (X1; Y1) = (1208, 1301) bis (X2; Y2) = (2248; 1375) Eskimonebel (NGC 2392) (X1 ;Y1) = (1265; 1415) bis (X2; Y2) = (2210; 1515) Ringnebel (M 57) (X1; Y1) = (1220; 1260) bis (X2; Y2) = (2185; 1330) Asymmetrische Spektrallinien Bei der Aufnahme der Spektren von planetarischen Nebeln wurde der mit 50 Mikrometern breiteste der drei DADOS-Spalte verwendet. Ungenauigkeiten bei der Nachführung des Teleskops führen bei sehr hellen Spektrallinien zu Asymmetrien. Abb. 12 zeigt am Beispiel der unsymmetrischen OIII-Linie bei 495,6 Nanometern im Spektrum des Katzenaugennebels (NGC 6543), wie man den "Linienschwerpunkt" dennoch recht genau ermitteln kann: Man druckt den fraglichen Teil des Spektrums aus und bestimmt durch Nachmessen die Linienbreiten bei verschiedenen Intensitäten (rote Linien in Abb. 12). Das arithmetische Mittel der Pixelnummern bei den Linienmitten liefert die Pixelnummer des Linienschwerpunkts, die dann in die Auswertung eingeht. Die Excel-Datei "NGC6543_komplettauswertung.xls" (siehe unten) enthält bereits Profile wie in Abb. 12 für die drei hellsten Spektrallinien. Vereinfachtes Auswertungsverfahren Das hier am Beispiel des Eskimonebels (NGC 2392) vorgestellte Kalibrierungsverfahren setzt die Existenz der Spektrallinien der Balmerserie des Wasserstoffs im Nebelspektrum voraus und nutzt diese (in jedem galaktischen Gasnebel vorhandenen Spektrallinien) als Bezugswellenlängen. Es kommt daher ohne den zeitaufwändigen Vorgang der Kalibrierung auf der Basis des Energiesparlampenspektrums aus. Im Vergleich zu dem für den Orionnebel (M 42) beschriebenen Verfahren ist es methodisch jedoch weniger exakt. Informationen zum Nebel Der Katzenaugennebel (NGC 6543) befindet sich im Sternbild Drache. Verglichen mit fast allen anderen bekannten planetarischen Nebeln ist er sehr komplex strukturiert. Hochauflösende Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops (Abb. 13) enthüllten außergewöhnliche Strukturen wie Knoten, Jets und bogenartige Merkmale. NGC 6543 wurde am 15. Februar 1786 von Wilhelm Herschel entdeckt. Es war der erste planetarische Nebel, dessen Spektrum im Jahr 1864 untersucht wurde. Der zentrale Stern der Spektralklasse O besitzt eine Oberflächentemperatur von 60.000 Kelvin und bringt die Atome und Ionen des Nebels zum Leuchten. Spektrum des Katzenaugennebels Abb. 14 zeigt das DADOS-Spektrum des Katzenaugennebels zusammen mit dem kontinuierlichen Spektrum des Zentralsterns. Man findet darin die vom Orionnebel her bekannten Linien von Wasserstoff und zweifach ionisiertem Sauerstoff (OIII). Im Unterschied zu den anderen untersuchten planetarischen Nebeln enthält NGC 6543 auch neutrales Helium. Ionisiertes Helium fehlt im Katzenaugennebel. Informationen zum Nebel Der Eskimonebel (NGC 2392) ist ein planetarischer Nebel im Sternbild Zwillinge. Er ist ungefähr 3.000 Lichtjahre von uns entfernt. Abb. 15 zeigt eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops. Der Nebel ist vor einigen Tausend Jahren entstanden, als der etwa sonnengroße Zentralstern seine äußere Hülle durch eine Eruption abgeworfen hat. Seine Leuchtkraft übertrifft die der Sonne um das 40fache. Der Eskimonebel expandiert in 30 Jahren um etwa eine Bogensekunde. Spektrum des Eskimonebels Das DADOS-Spektrum des Eskimonebels ist in Abb. 16 dargestellt. Dem Linienspektrum des Gasnebels ist das kontinuierliche Spektrum des Zentralsterns überlagert. Am Beispiel des Eskimonebels wird oben ein vereinfachtes Auswertungsverfahren beschrieben, bei dem die Spektrallinien des im Nebel vorhandenen Wasserstoffs als Bezugswellenlängen genutzt werden. Das Verfahren kann natürlich auch auf alle anderen Nebel angewendet werden. Informationen zum Nebel Der Ringnebel (M 57) ist der Überrest eines Sterns, der vor etwa 20.000 Jahren seine äußere Gashülle abgestoßen hat. Letztere dehnt sich heute mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 Kilometern pro Sekunde aus. Abb. 17 zeigt eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops. Der scheinbare Durchmesser des Nebels beträgt derzeit zwei Bogenminuten. Bei einer Entfernung von 2.300 Lichtjahren entspricht dies einem absoluten Durchmesser von etwa 1,3 Lichtjahren. Das ringförmige Aussehen des Nebels im Teleskop prägte den Namen "Ringnebel in der Leier". Im Zentrum des Nebels befindet sich ein weißer Zwergstern mit einer Oberflächentemperatur in der Größenordnung von 100.000 Kelvin. Spektrum des Ringnebels Im Spektrum von M 57 (Abb. 18), aber auch in dem des Katzenaugennebels (Abb. 14), erkennt man neben den beschrifteten Emissionslinien des Nebels zahlreiche weitere Linien. Diese können nicht von den Nebeln stammen, denn ihre Form lässt erkennen, dass ihr Licht jeweils den gesamten Spalt ausgeleuchtet hat. Es handelt sich hierbei um das Spektrum der Lichtverschmutzung, also der Aufhellung des Nachthimmels durch künstliche Beleuchtung. Am meisten fallen die blaue und die grüne Linie der weit verbreiteten Quecksilberlampen auf, wobei die blaue Linie fast mit der H-gamma-Linie zusammenfällt. Temperaturverteilung im Ringnebel Das Spektrum des Ringnebels M 57 zeigt eine weitere Besonderheit (Abb. 18): Die "Breite" der Spektrallinien erscheint an deren oberen und unteren Rändern deutlich größer als im zentralen Bereich. Aus dieser Beobachtung ergeben sich Aussagen über die Temperaturen in verschiedenen Zonen des Nebels. Während der gesamten Belichtungszeit des Spektrums war der Ringnebel, wie in Abb. 18 veranschaulicht, auf den Spektrographenspalt fokussiert. Die sichtbare "Ringform" des Nebels führte deshalb dazu, dass der Spalt inhomogen ausgeleuchtet wurde. In Abb. 18 sind zwei Intensitätsprofile zu sehen, welche längs der hellsten Spektrallinien von Wasserstoff und Sauerstoff gewonnen wurden (gelbe Linien in Abb. 18). Daraus lassen sich Aussagen zur Temperaturverteilung im Nebel ableiten: Wasserstoff Der Wasserstoff ist im inneren Bereich des Nebels fast vollständig ionisiert (Ionisierungsenergie 13.6 eV, siehe Abb. 1. Man beobachtet kaum Licht von Linien der Balmerserie, da diese beim Einelektronensystem Wasserstoff nur im neutralen Zustand entstehen können. Die sichtbare Außenkante des Ringnebels, das heißt der Intensitätsabfall an den äußeren Flanken der Kurve im rechten Diagramm von Abb. 18, beschreibt nicht die Grenze der räumlichen Wasserstoffverteilung, sondern den Bereich, in dem die Temperatur unter etwa 5.000 K sinkt. Die höheren Energieniveaus für Balmer Linien können dann nicht mehr besetzt werden. Sauerstoff Beim Sauerstoff sind die Verhältnisse deutlich komplizierter: Man benötigt 13,6 eV, um vom neutralen OI zum einfach ionisierten OII zu kommen und weitere 35.1 eV, um OII ein weiteres Mal zu OIII zu ionisieren. Zusätzlich sind weitere 5.4 eV erforderlich, um im zweifach ionisierten Sauerstoff OIII den für die Entstehung der Linien bei 500,7 Nanometer und 495.9 Nanometer erforderlichen Energiezustand besetzen zu können. Diese insgesamt 54, 1 eV erhält ein Sauerstoffatom in mindestens drei aufeinander folgenden Prozessen von Photonen aus der Strahlung des Zentralsterns des Nebels. Einfache Schlüsse aus dem Verlauf der Kurve im linken Diagramm von Abb. 18 sind deshalb nicht möglich. Genauigkeit der Messungen Die von uns ermittelten Wellenlängen der Emissionslinien im Orionnebel (siehe Abb. 11 ) weichen von den Literaturwerten nur um einige Zehntel Nanometer ab. Die experimentellen Fehler in den Spektren der planetarischen Nebel (siehe Excel-Dateien bei den Downloadmaterialien) liegen zwischen Null und 1,5 Nanometern. Dies ist damit zu erklären, dass die Spektren der planetarischen Nebel mit dem breitesten der DADOS-Spalte aufgenommen wurden. In den Bilddateien werden die Emissionslinien damit automatisch breiter und bei Nachführfehlern zusätzlich unsymmetrisch. Rauschminderung Schwache Linien, die vom Auge in den Bildern eindeutig erkannt werden, verschwinden in den Intensitätsprofil-Spektren öfter im Rauschen. Wer bereit ist, zur Rauschminderung mehr Aufwand zu betreiben, kann natürlich länger belichten. Man kann auch mehrere parallele Linien durch die Spektren legen und die zugehörigen Intensitätskurven Punkt für Punkt aufsummieren. Damit "simuliert" man eine längere Belichtungszeit. Auf diese Weise sollte das Rauschen drastisch vermindert werden, so dass schwache Linien besser erkennbar werden. Frank Gieseking Planetarische Nebel Teil 1, Sterne und Weltraum, 1983/2, Seite 68-74 Frank Gieseking Planetarische Nebel Teil 3, Sterne und Weltraum, 1983/7, Seite 336-341