Die Unterrichtsmaterialien setzen Auszubildende darüber in Kenntnis, wie hoch das eigene Risiko ist, durch übermäßige UV-Strahlung an Hautkrebs zu erkranken. Anhand verschiedener Arbeitsaufgaben erarbeiten sie sich Grundlagenwissen über präventiven Sonnenschutz. Beschäftigte, die viel draußen arbeiten, sind verstärkt hoher UV-Strahlung ausgesetzt. Das Problem: UV-Strahlung ist krebserregend. Der weiße Hautkrebs ist in der Bauwirtschaft inzwischen die häufigste Berufskrankheit. Also was tun? Die einfache Formel lautet: konsequenter UV-Schutz. Im Rahmen der Unterrichtseinheit werden folgende Inhalte vermittelt: UV-Strahlung und Hautkrebsrisiko Sonnenbrand: eine tief greifende Hautschädigung Risiken abschätzen: Hauttyp und UV-Index Sonnenschutz bei Arbeiten im Freien Die Unterrichtsmaterialien zu diesem Thema können branchenübergreifend genutzt werden. Wichtig: Die Lerneinheit ersetzt nicht die arbeitsplatzbezogene Unterweisung. Sonnenschutz ist bei unter 20-Jährigen nicht besonders populär. Braune Haut gilt als so attraktiv, dass oft sogar mit dem Solarium nachgeholfen wird. Riskante Einstellungen und Verhaltensmuster im Umgang mit übermäßiger UV-Strahlung finden sich auch im Berufsleben wieder. Zum Beispiel beim Arbeiten in der prallen Sonne ohne angemessenen Hautschutz . Junge Menschen stehen trotz dieser Tendenz als Zielgruppe für Haukrebsprävention vergleichsweise selten im Vordergrund. Da die Haut "nichts vergisst", ist aber gerade eine möglichst frühe Aufklärung in Schule und Berufsschule überaus wichtig. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten Basiswissen zu Gesundheitsrisiken durch UV-Strahlung, zum Beispiel Sonnenbrand und Hautkrebs. entwickeln Strategien, wie sie sich privat und am Arbeitsplatz vor übermäßiger UV-Strahlung schützen können. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten anhand der Unterrichtsmethode "Stationenlernen" im Team selbstständig Informationen, diskutieren und präsentieren sie. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler reflektieren allgemeine Verhaltensmuster kritisch. arbeiten kooperativ und produktiv zusammen.

In dieser Unterrichtseinheit mit interaktiven Übungen zum Thema Sonnenschutz entdecken Schülerinnen und Schüler spielerisch, wie UV-Strahlung wirkt, warum sie schädlich sein kann und wie sie sich aktiv und wirksam schützen können. Durch einfache Experimente, kooperative Aufgaben und den Bezug zu eigenen Alltagserfahrungen wird ein nachhaltiges Bewusstsein für die Wichtigkeit von Sonnenschutz geschaffen. Die Lernenden formulieren eigene Sonnenschutzregeln, die sie im Schulalltag anwenden können – und erleben dabei, dass es auch Spaß machen kann, Verantwortung für die eigene Gesundheit zu übernehmen. Kinder im Grundschulalter verbringen viel Zeit im Freien – auf dem Schulhof, bei Ausflügen oder beim Spielen im Alltag – und sind dabei regelmäßig der UV-Strahlung ausgesetzt; häufig, ohne sich der damit verbundenen Gefahren bewusst zu sein. Gleichzeitig ist das Thema Sonnenschutz (UV-Schutz) bei vielen Kindern negativ belegt: Sonnencreme gilt als lästig, Hüte, Kappen mit Nackenschutz oder lange Kleidung oft als "uncool". Umso wichtiger ist es, das Thema frühzeitig, altersgerecht und motivationsfördernd im Unterricht aufzugreifen und für Sonnenschutz zu sensibilisieren. Die vorliegende Unterrichtseinheit verfolgt das Ziel, Schülerinnen und Schüler spielerisch über die Wirkung von Sonnenstrahlung, die Gefahren übermäßiger UV-Belastung und wirksame Schutzmaßnahmen aufzuklären. Dabei stehen vor allem die Förderung von Selbstverantwortung, der Aufbau von Handlungswissen sowie die positive Besetzung des Themas im Fokus. Der Einstieg in die Unterrichtseinheit erfolgt über eine kindgerechte Einführung in die verschiedenen Arten der Sonnenstrahlung, insbesondere in die unsichtbare UV-Strahlung. Mithilfe eines einfachen Experiments mit UV-Perlen wird das Unsichtbare für die Lernenden sichtbar gemacht (Sollten keine UV-Perlen zur Verfügung stehen, sieht der Ablaufplan eine Alternative vor, bei der die Experimente anschaulich durch ein Video dargestellt werden.): Die Perlen verfärben sich bei Kontakt mit UV-Strahlung und machen diese sichtbar. Dies dient als Ausgangspunkt, um gemeinsam über die Risiken nachzudenken, die mit der UV-Belastung für den Körper verbunden sind. Ein kurzer Info-Text klärt schließlich über diese Risiken auf. Falls an der Schule noch keine UV-Perlen vorhanden sind, empfiehlt es sich, diese vorab zu organisieren und den Schülerinnen und Schülern für die Experimente bereitzustellen. Im Anschluss erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anhand eines Wimmelbildes sinnvolle Schutzmaßnahmen in einer alltäglichen Szene – dem Spielen auf dem Schulhof. Sie reflektieren eigene Erfahrungen, benennen geeignete Schutzmittel wie Kleidung, Schatten oder Sonnencreme und testen deren Wirkung erneut bei einem einfachen Experiment mithilfe der UV-Perlen. In einem weiteren Schritt wird auch der UV-Index eingeführt und als hilfreiches Instrument zur Einschätzung der täglichen UV-Belastung einfach und anschaulich mithilfe einer Sonnenuhr erklärt. Weiter lernen die Kinder, wie sich Sonnenschutz dem individuellen Hauttyp anpassen lässt, und wenden das Gelernte auf ihren Alltag an. Neben dem Erwerb von fachlichem Wissen steht in dieser Unterrichtsphase vor allem die Förderung aktiven, reflektierten Handelns im Vordergrund und der Transfer des Wissens auf die eigene Lebenswelt. Zum Abschluss der Reihe erstellen die Lernenden in Gruppenarbeit ein Sonnenschutz-Poster mit eigenständig formulierten Sonnenschutz-Regeln und bauen gemeinsam eine Sonnenschutz-Station für das Klassenzimmer auf. Durch dieses kooperative Vorgehen wird das Wissen nachhaltig gefestigt und in konkrete Handlungen überführt. Als kreative Erinnerung an das Gelernte und als gemeinsamen Abschluss gestalten die Kinder zudem ein UV-Perlen-Armband, das sie auch im Alltag an die Bedeutung von Sonnenschutz erinnert. Begleitet werden die Lerninhalte durch zwei Sympathiefiguren – Elif und Jari. Gemeinsam mit den beiden entdecken die Schülerinnen und Schüler alles Wichtige rund um den Sonnenschutz und bauen Schritt für Schritt ihr Wissen auf, indem sie die Sympathiefiguren in ihrem Lernprozess begleiten. Ergänzend zu den Arbeitsblättern steht zu jedem inhaltlichen Schwerpunkt (zu jedem Arbeitsblatt) je eine interaktive Übung zur Verfügung. Diese sind thematisch auf die jeweiligen Lerninhalte abgestimmt und unterstützen die Vertiefung sowie Festigung des erarbeiteten Wissens auf spielerische Weise und eignen sich insbesondere für den jeweiligen Stundenabschluss. Hier gelangen Sie zu den interaktiven Übungen. Die Unterrichtseinheit ist lebensweltbezogen, handlungsorientiert und interaktiv angelegt. Ziel ist es, die Schülerinnen und Schüler der dritten und vierten Jahrgangsstufe für die Bedeutung wirksamen Sonnenschutzes zu sensibilisieren und ihnen ein grundlegendes Verständnis für die Wirkung der Sonnenstrahlung sowie geeignete Schutzmaßnahmen für den Alltag zu vermitteln. Im Mittelpunkt steht folglich ein handlungsorientierter Zugang: Durch einfache Experimente mit den UV-Perlen, gezielte Beobachtungen in ihrer Umgebung (Sonne auf dem Schulhof), die Nutzung interaktiver Übungen zur Festigung des Wissens sowie kreative Arbeitsphasen (Basteln von UV-Armbändern) wird das anfänglich noch abstrakt scheinende Thema UV-Strahlung konkret für die Lernenden erfahrbar gemacht. Die Schülerinnen und Schüler lernen so nicht nur, was sie tun können, um sich vor der Sonne zu schützen, sondern auch, warum bestimmte Schutzmaßnahmen notwendig sind – ein entscheidender Schritt hin zu selbstverantwortlichem, gesundheitsförderndem Handeln. Kooperative Lernformen spielen dabei ebenso eine wichtige Rolle. Durch Gespräche, Paar- und Gruppenarbeiten tauschen die Kinder Erfahrungen aus, entwickeln gemeinsam Regeln und bewerten Schutzmaßnahmen. Dieser soziale Austausch trägt nicht nur zum Wissenserwerb bei, sondern hilft auch dabei, mögliche Vorbehalte abzubauen – etwa gegenüber dem Auftragen von Sonnencreme oder gegenüber "uncooler" Kleidung. Die Erfahrung, dass alle gemeinsam an denselben Aufgaben arbeiten und gemeinsame Schutzmaßnahmen und Klassenregeln für beispielsweise den Sonnenschutz in der Pause entwickeln, wirkt dabei motivierend. Eine besonders sinnvolle Maßnahme zur positiven Besetzung des Themas ist das Basteln von UV-Perlen-Armbändern oder Schlüsselanhängern, bei dem die Kinder individuelle Varianten wählen können. Diese selbst erstellten Produkte dienen nicht nur als Erinnerung im Alltag an das Gelernte, sondern verbinden das Thema mit einem kreativen, persönlichen Zugang. Die Schülerinnen und Schüler lernen zudem nicht nur in kooperativen Settings, sondern auch durch die gezielte Einbindung von Sympathiefiguren, die den Lernprozess emotional begleiten und strukturieren. Die Einbindung der Sympathiefiguren Elif und Jari schafft zusätzlich Identifikationsmöglichkeiten. Sie begleiten die Kinder als roter Faden durch die Einheit, geben Impulse und regen zur Reflexion an. Die Kinder beobachten deren Verhalten, übertragen es auf ihren eigenen Alltag und lernen so auf modellhafte Weise. Die Unterrichtsphasen sind zudem so angelegt, dass die Schülerinnen und Schüler möglichst oft selbst aktiv werden: durch Erkundungen im Freien, einfache Experimente mit den UV-Perlen, das Testen von Sonnencreme, das Auswerten von Beobachtungen und das Erstellen eigener Regeln. Die interaktiven Übungen ergänzen die Arbeitsblätter gezielt, dienen der Differenzierung und der spielerischen Festigung. Für jedes Arbeitsblatt ist eine interaktive Übung vorgesehen. Insgesamt stehen drei interaktive Übungen zur Verfügung, die flexibel nach den jeweiligen Schwerpunkten oder am Ende der Unterrichtseinheit einsetzbar sind. Ziel ist es unter anderem, das im Unterricht erworbene, theoretische Wissen in praktisches Handlungswissen zu überführen – etwa durch das Aufstellen einer Sonnenschutz-Station im Klassenraum, das Erstellen von Schattenplatz-Schildern oder das Einbringen von Sonnenschutzregeln in den Schulalltag. So wird Partizipation ermöglicht, Selbstwirksamkeit gestärkt und die Bedeutung des Gelernten über die Unterrichtssituation hinaus erfahrbar gemacht. Insgesamt verfolgt die Einheit also das Ziel, naturwissenschaftliche und gesundheitliche Zusammenhänge alltagsnah und kindgerecht aufzubereiten und damit zur Gesundheitsbildung sowie zur Entwicklung eines verantwortungsvollen, selbstbestimmten Umgangs mit der Umwelt beizutragen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… benennen die drei Strahlenarten des Sonnenlichts. beschreiben die drei Strahlenarten des Sonnenlichts. beschreiben die Wirkung von UV-Strahlung auf den menschlichen Körper. bewerten alltägliche Situationen im Hinblick auf mögliche UV-Belastung und geeignete Schutzmaßnahmen. begründen die Notwendigkeit, sich bei Sonneneinstrahlung zu schützen – unabhängig vom Hauttyp. erklären, wie sie sich im Alltag wirksam vor UV-Strahlung schützen können (z. B. durch Kleidung, Sonnencreme, Schatten, Kappen mit Nackenschutz). entnehmen einem altersgerechten Sachtext zentrale Informationen (z. B. zur Wirkung von Sonnenstrahlen oder zum UV-Index). Medien- und Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… gehen verantwortungsbewusst mit digitalen Endgeräten um. lösen mithilfe digitaler Endgeräte verschiedene interaktive Übungen. dokumentieren Beobachtungen aus einem Experiment. gestalten ein Plakat zu Sonnenschutzregeln. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… verbessern ihre Sozialkompetenz, indem sie kooperativ ein Poster zu Sonnenschutz-Regeln erstellen. verbessern ihre Sozialkompetenz, indem sie im Team oder in Kleingruppen zusammenarbeiten. stimmen sich bei der Durchführung von Aufgaben und Präsentationen ab. verbessern ihre Sozialkompetenz, indem sie ihre Ergebnisse adressatengerecht präsentieren. übernehmen Verantwortung für die eigene Gesundheit und die ihrer Mitschülerinnen und Mitschüler. reflektieren eigene Erfahrungen mit Sonne und Sonnenschutz. entwickeln Mitverantwortung für jüngere Kinder, z. B. durch die Thematisierung von Schutzmaßnahmen für Geschwisterkinder.

In dieser Unterrichtseinheit zum "unsichtbaren Licht" erfahren die Lernenden, dass man Licht als elektromagnetische Welle verstehen kann und dass das Wellenlängenspektrum dieser Strahlung weit über den sichtbaren Bereich hinausgeht. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden.Ausgehend von dem Einstiegsvideo "Licht und Optik II: Was ist Licht? – Das elektromagnetische Spektrum (2019)" werden im ersten Arbeitsblatt schwerpunktmäßig die dem sichtbaren Bereich direkt benachbarten Wellenlängenabschnitte thematisiert, nämlich die Infrarotstrahlung und die UV-Strahlung. Die Lernenden erfahren, dass der Kamerachip ihres Smartphones in der Lage ist, bestimmte IR-Strahlung abzubilden, und lernen die vielfältigen Anwendungen von Infrarotbildern kennen. Bei der UV-Strahlung stehen die schädigenden Wirkungen auf die Haut sowie die Anwendungen der weichen UV-Strahlung (Schwarzlicht) im Vordergrund. Im zweiten Arbeitsblatt wird die Planck'sche Strahlungskurve thematisiert. Eine Computersimulation stellt diese Kurve in Abhängigkeit von der Temperatur des strahlenden Körpers dar und ermöglicht einen anschaulichen und schüleraktivierenden Zugang zum Thema. Die Lernenden erkennen, dass ein glühender, lichtaussendender Körper nur einen Teil seiner Strahlung als sichtbares Licht abgibt. Dieser Anteil hängt von der Temperatur des Strahlers ab. Im dritten Arbeitsblatt geht es dann um alle sieben Strahlungskategorien, die in dem Video erwähnt werden. Diese verschiedenen Wellenbereiche des elektromagnetischen Spektrums spielen in der Astronomie eine extrem wichtige Rolle, denn sie enthalten Informationen über die energetischen Prozesse, die in den Weiten des Universums diese Strahlung freigesetzt hat. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen, um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema "unsichtbares Licht" im Unterricht Die Unterrichtseinheit macht die Lernenden mit der Tatsache vertraut, dass der Wellenlängenumfang des elektromagnetischen Spektrums wesentlich größer ist als der des sichtbaren Lichts. Dabei unterscheiden sich die unsichtbaren Spektralbereiche in ihrer physikalischen Natur überhaupt nicht von den sichtbaren. Die Recherchen zur Entstehung und zu Anwendungen des unsichtbaren Lichts berühren viele Gebiete der Physik und Astronomie, was dem Thema eine kontextorientierte und stark motivierende Komponente verleiht. Vorkenntnisse Für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit zum unsichtbaren Licht sollten die Grundlagen der Strahlenoptik bereits eingeführt worden sein. Außerdem sollte die spektrale Zerlegung von Licht durch Prismen bereits im Unterricht thematisiert worden sein. Didaktische und methodische Analyse Dass die Sonne außer dem sichtbaren Licht auch Wärmestrahlung und UV-Strahlung abgibt, sollte allgemein bekannt sein. Die Frage, welcher Natur diese Strahlungsarten sind und wie man sich dieser Fragestellung experimentell nähert, ist Gegenstand des ersten Arbeitsblattes. Der Nachweis der Infrarotstrahlung durch den sogenannten Herschel-Versuch beziehungsweise der Nachweis der UV-Strahlung mithilfe fluoreszierender Stoffe lässt sich im Unterricht experimentell durchaus durchführen. Sollten Sie in Ihrer Schule die Zeit und das entsprechende Experimentiermaterial haben, ist es ratsam, diese Möglichkeiten auf jeden Fall zu nutzen. Die Versuche wären dann eine gute Ergänzung zu den historischen Zugängen, die im Arbeitsblatt in Form von Recherche-Aufträgen zugänglich gemacht werden sollen. Ein wichtiges Teillernziel des Arbeitsblattes ist die Erkenntnis, dass die infrarote und die ultraviolette Strahlung von gleicher physikalischer Natur sind wie das sichtbare Licht und sich daher im Spektrum links und rechts vom sichtbaren Teil wiederfinden. Wie ausgeprägt (also wie intensiv) diese Strahlungsanteile bei glühenden Körpern sind, wird im zweiten Arbeitsblatt thematisiert. Die Computersimulation zur Planck-Kurve stellt eine gute Möglichkeit dar, einige wesentliche Aspekte dieser Thematik auf anschaulichem Niveau zu verstehen, ohne auf die Bezüge zur Quantenphysik und weiterführende Fragestellungen eingehen zu müssen. So lässt sich beispielsweise an der Strahlungskurve einer Glühlampe mit einem Blick erkennen, wie wenig der abgegebenen Strahlung in sichtbares Licht verwandelt wird und dass stattdessen der Löwenanteil der Energie in Form von Wärmestrahlung ausgesendet wird. Die seinerzeit auf europäischer Ebene getroffene Entscheidung, die Glühlampe nach und nach aus dem Verkehr zu ziehen, beruht auf einer eindeutigen physikalischen Erkenntnis – auch solche Aspekte sollten im Physik-Unterricht an passender Stelle thematisiert werden. Dass der Spektralbereich der elektromagnetischen Strahlung auf der Wellenlängenskala nach links und nach rechts noch wesentlich weiter ausdehnbar ist, wird im Einstiegsvideo angesprochen und im dritten Arbeitsblatt im Kontext astrophysikalischer Forschung thematisiert. Die Recherche zu den verschiedenen Spektralbereichen kann allerdings leicht ausufern, angesichts der großen Fülle an Informationen, die das Internet zur Verfügung stellt. Daher sollten Sie bereits im Vorfeld die Lernenden darauf hinweisen, nur einige wenige Aspekte, nämlich solche, die den Lernenden besonders wichtig und interessant erscheinen, aufzunehmen. Im Rahmen der anschließenden Sicherungsphase im Plenum sollten Sie dann die unterschiedlichen Ergebnisse sammeln und inhaltlich strukturieren. Es ist klar, dass bei dem gesamten Thema "unsichtbares Licht" Begriffe Verwendung finden, die eigentlich zur Wellenoptik gehören und in der Regel kaum oder gar nicht im Physik-Unterricht der Sekundarstufe I auftreten. Gemeint sind Begriffe wie Wellenlänge, Frequenz oder Energie von Licht und anderer Strahlung. Allerdings erscheinen diese Begriff hier eher in einem anschaulichen Kontext und dürften mit ein wenig Hilfestellung nicht zu Verständnisproblemen führen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden Kenntnisse aus dem Themenbereich Optik im Physik-Unterricht der Mittelstufe an. lernen das elektromagnetische Spektrum in seiner Gesamtheit kennen. lernen Anwendungsgebiete der unterschiedlichen Strahlungsarten kennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet und sammeln, sortieren und bewerten Informationen. binden Informationen eines Erklärvideos in ihre Lösungen ein. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Aufgaben in Partnerarbeit. tauschen Informationen und Recherche-Ergebnisse untereinander aus. diskutieren und hinterfragen Lösungen untereinander und im Plenum .

In dieser Unterrichtseinheit setzen sich die Lernenden mit den schädlichen Folgen von UV-Strahlen auseinander. Sie diskutieren den Zusammenhang zwischen häufigem Sonnenbaden im Solarium und der Entstehung von Hautkrebs.Als Vorbereitung auf ihre Sommerferien legen sich viele Leute auf die Sonnenbank, um ihre Bräune zu verstärken. Um gesundheitliche Risiken machen sich nur wenige Gedanken. Könnte diese Unbedarftheit ihr Leben bedrohen? In dieser Unterrichtseinheit recherchieren die Schülerinnen und Schüler für eine Fernseh-Show, in der ein Bericht über die Behauptung, Solarien würden Hautkrebs verursachen, geplant ist. Die Lernenden suchen nach wissenschaftlichen Beweisen, die den unmittelbaren Zusammenhang zwischen UV-Strahlen und Hautkrebs untermauern. Bezug zum Lehrplan Wissenschaftliches Arbeiten: Interpretation von Beobachtungen und Daten, einschließlich Identifizierung von Mustern und Anwendung von Beobachtungen, Messungen und Daten, um Rückschlüsse ziehen zu können. Physik: Licht und elektromagnetische Wellen: Angabe von Beispielen praktischer Nutzungsmöglichkeiten von elektromagnetischen Wellen im ultravioletten Bereich und Beschreibung gefährlicher Auswirkungen ultravioletter Wellen, insbesondere auf menschliches Gewebe. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit "Solarien" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Verbot von Solarien?" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler wenden Kenntnisse über UV-Strahlung an, um die Verbindung zwischen Sonnenbänken und Hautkrebs herstellen zu können. entwickeln ein Verständnis dafür, wie wissenschaftliche Beweise Behauptungen unterstützen können. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Verbot von Solarien? Die Lehrkraft zeigt Folie 3 der PowerPoint-Präsentation. Dort wird eine Nachrichtenstory im Online-Tageszeitungsformat präsentiert. Die Schülerinnen und Schüler diskutieren paarweise darüber, ob Solarien verboten werden sollten und falls ja, warum. Anschließend teilen die Schülerinnen und Schüler ihre Gedanken der Klasse mit. Rollenspiel Die Lernenden übernehmen die Rolle einer Rechercheurin oder eines Rechercheurs bei der TV-Show "Health Watch" (Folie 4 der PowerPoint-Präsentation). Der Produzent der Sendung stellt ihnen die Aufgabe, eine Grafik (Folie 5 der PowerPoint-Präsentation) zu interpretieren und zu erarbeiten, was diese aussagt. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Grafik paarweise besprechen und hinterher der Klasse ihre Gedanken mitteilen. Faktor "Hautkrebs" Die Grafik bestätigt eine Verbindung zwischen dem Anstieg von Sonnenstudios und der Zahl der an Hautkrebs erkrankten Menschen, aber sie impliziert nicht, dass Solarien Hautkrebs verursachen: Hier könnten weitere Faktoren beteiligt sein! Wissenschaftliche Belege Der Produzent benötigt weitere wissenschaftliche Belege für die These "Solarien verursachen Hautkrebs" (Folie 6 der Präsentation). Die Schülerinnen und Schüler recherchieren unter Verwendung von Informationsblatt 2 (SI2) Fakten zum UV-Licht und beantworten die Fragen auf Folie 6 der Präsentation. Anschließend schreiben die Schülerinnen und Schüler die Einführung für den TV-Bericht und nehmen dazu das Informationsblatt 3 (SI3) zu Hilfe. Einige der Schülerinnen und Schüler stellen ihre Texte vor. Im Plenum sollen die wissenschaftlichen Gründe dafür, weshalb Solarien Hautkrebs verursachen könnten, resümiert und diskutiert werden (UV-Licht, DNA-Beschädigung ...). Grafiken analysieren Um die Behauptung noch glaubwürdiger darstellen zu können, braucht der Produzent weitere Belege (Folie 7 der PPT). In Gruppen analysieren die Schülerinnen und Schüler vier Beweisaussagen in Form von Grafiken (SI4). Sie sollen diskutieren, was jede Aussage beweist und anschließend die auswählen, die ihrer Meinung nach die Behauptung, Solarien würden Hautkrebs verursachen, am ehesten stützt. Aussage 1: Stützt die Behauptung nicht. Die Grafik zeigt auf, dass die Anzahl der an Hautkrebs erkrankten Menschen ansteigt. Aussage 2: Stützt die Behauptung. Die Grafik zeigt auf, dass Solarien stärkeres UVA-Licht abgeben als die Sonne. UVA-Licht verursacht Hautkrebs. Aussage 3: Stützt die Behauptung nicht. Die Grafik zeigt auf, dass die natürlichen UV-Levels der Sonne in den meisten europäischen Ländern ansteigen. Dies könnte die Ursache für den Anstieg an Hautkrebserkrankungen sein. Aussage 4: Stützt die Behauptung. Die Grafik zeigt auf, dass ein höherer Prozentsatz der Hautkrebspatienten im Vergleich zu einer gesunden Kontrollgruppe Solarien genutzt hat. Was sagen die Belege aus? Anschließend erarbeiten die Schülerinnen und Schüler selbstständig, was diese Beweise aussagen und inwiefern sie die Behauptung stützen, in dem sie das Informationsblatt 3 (SI3) vervollständigen. Im Klassenverband wird diskutiert, ob ausreichend Nachweise vorhanden sind, um die Behauptung "Solarien verursachen Hautkrebs" als korrekt zu belegen. Falls nicht, soll überlegt werden, welche weiteren wissenschaftlichen Nachweise notwendig wären. Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben.

Ziel der Unterrichtseinheit ist es, die Schülerinnen und Schüler für die wichtigsten Risikofaktoren für Hauterkrankungen im metallverarbeitenden Gewerbe zu sensibilisieren. Sie erkennen den hohen Wert und Nutzen einer gesunden Haut und wissen, dass man sich in einem Beruf mit hautbelastenden Tätigkeiten aktiv und konsequent um den Erhalt dieses Wertes kümmern muss. Sie lernen, welche präventiven Maßnahmen dazu im Metallberuf erforderlich sind. Hauterkrankungen, besonders an den Händen, gehören zu den häufigsten Berufskrankheiten in der Metallbranche. Und das hat seinen Grund. Mangelndes Know-how, Bequemlichkeit, falsches Risikobewusstsein, Unachtsamkeit oder pure Gewohnheit führen immer wieder zu Fehlverhalten beim Umgang mit Arbeitsmitteln und Arbeitsstoffen am Metallarbeitsplatz. Vorurteile wie "Hautpflege ist für Weicheier", "Schutzhandschuhe stören bei der Arbeit" sind noch immer weit verbreitet. Hinzu kommt, dass Hautveränderungen als unangenehm empfunden und gerne verdrängt oder zu wenig ernst genommen werden. Die Haut ist ein Schutzorgan. Gesunde Haut schützt uns beispielsweise vor Austrocknung, Infektionen und UV-Strahlung. Die Haut ist ein Kontaktorgan. Gesunde Haut ist ein Wohlfühlfaktor und überaus wichtig für unser Selbstwertgefühl. Es macht einen Unterschied im Umgang mit Kunden und Kundinnen, Kollegen und Kolleginnen oder einem geliebten Menschen, ob die Hände gepflegt sind oder rau wie Schmirgelpapier. Junge Menschen, die sich für eine Ausbildung im Metallberuf entscheiden, sollten wissen, welche Belastungen der Beruf für Haut und Hände mit sich bringt. Sie sollten die Risiken kennen und wissen, wie sie ihre Haut schützen und gesund erhalten können. Da gerade in Metallberufen Hautschutz ein entscheidender Faktor für ein langes und zufriedenes Arbeitsleben ist, möchten diese Unterrichtsmaterialien der DGUV jungen Leuten in Metallberufen vermitteln, welche Gesundheitsgefahren für Haut und Hände im Metallberuf drohen und wie sie ihre Haut vor schädigenden Einflüssen schützen können. Im Rahmen der Unterrichtseinheit werden folgende Inhalte vermittelt: Schutzschild Haut Risikofaktoren für Hauterkrankungen im Metallberuf Persönliche Schutzmaßnahmen gegen Belastungen der Haut im Metallberuf Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bestimmen Risikofaktoren für Hauterkrankungen im metallverarbeitenden Gewerbe. erkennen Anzeichen für berufsbedingte Hautschädigungen und -erkrankungen. zeigen Richtlinien und Tipps auf, wie sie im Metallberuf Haut und Hände vor arbeitsplatztypischen Belastungen schützen können. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler formulieren die Kernbotschaften eines Films und erschließen auf der Basis dieses Films das Thema "Hautschutz in Metallberufen". erschließen sich Lerninhalte selbstständig mit Hilfe der kooperativen Unterrichtsmethode "Runder Tisch". Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erkennen, dass sie in Bezug auf den Erhalt ihrer Hautgesundheit Eigenverantwortung übernehmen müssen. üben zielorientiertes Denken und Handeln.

Auf der Grundlage von Bildern, die mit dem Hubble-Weltraumteleskop gewonnen wurden, bestimmen Schülerinnen und Schüler die Entfernung zur Supernova SN 1987A in der Großen Magellanschen Wolke. Am 23. Februar 1987 leuchtete in einer der Milchstraße benachbarten Zwerggalaxie eine Supernova auf - nach 400 Jahren war dies die erste mit bloßem Auge sichtbare Supernova und daher ein spannendes Ereignis für die Astronomie. Mehr als drei Jahre nach der Explosion des Sterns nahm das 1990 gestartete Hubble-Weltraumteleskop die Überreste der Supernova ins Visier und lieferte Bilder von Ringstrukturen, deren Entstehung noch heute zum Teil rätselhaft ist. Die Vermessung des inneren Rings mithilfe der Hubble-Bilder und die Analyse einer Lichtkurve des Rings ermöglichen mit Kenntnissen der ebenen Trigonometrie die Berechnung der Entfernung von SN 1987A. Neben den Arbeitsmaterialien und Aufgabenstellungen für die Schülerinnen und Schüler steht im Downloadbereich auch eine Handreichung für Lehrkräfte mit weiteren ausführlichen Informationen zur Verfügung. Die Unterrichtseinheit zur Supernova SN 1987A in der Große Magellanschen Wolke schafft die Grundlage für ein zweites Projekt zur Entfernungsbestimmung: Die Große Magellansche Wolke enthält nämlich viele veränderliche Sterne vom Typ Delta Cephei, deren Entfernung mithilfe der Supernova SN 1987A geeicht werden kann. Auf der Basis dieser Eichung erfolgt dann in der Unterrichtseinheit Die Entfernung der Galaxie M100 eine Entfernungsbestimmung mit einer weiteren Methode: dem Vergleich scheinbarer und absoluter Helligkeiten bei Delta-Cephei-Sternen. Die kosmische Entfernungsskala Methoden der Entfernungsbestimmung: Schülerinnen und Schüler erklimmen zwei Stufen der kosmischen Entfernungsleiter. Warum explodieren Sterne? Obwohl die Details für die Entfernungsbestimmung nicht von Bedeutung sind, soll kurz dargestellt werden, wie Supernovae entstehen. Informationen und Materialien zur Entfernungsberechnung Die Bestimmung der Entfernung der Supernova SN 1987A beruht auf einfachen geometrischen Überlegungen. Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Geometrie des inneren Ringes um SN 1987A (Projektion des kreisförmigen Rings als Ellipse an die Himmelssphäre) und schulen dadurch ihr räumliches Vorstellungsvermögen. definieren den Maßstab des Hubblebildes der Supernova und bestimmen den Winkeldurchmesser des Ringes und seine Neigung relativ zur Himmelsebene. werten eine Lichtkurve aus, die zeigt, wie das von verschiedenen Teilen des Rings ausgesendete Licht die Erde zu verschiedenen Zeitpunkten erreicht, um die physikalischen Dimensionen des Ringes zu bestimmen. bestimmen aus dem Winkeldurchmesser und der Größe des Ringes die Entfernung von SN 1987A. Boßle, M., Wörmke, St. (1995): Entfernungsbestimmung im Weltraum, Deutsche Schülerakademie: Dokumentation Spetzgart. Bad Godesberg, Seite 58-63. Fosbury, R. (1994): HSTX - Practical exercises in astronomy using observations made with the Hubble Space Telescope, Project 1: The Distance to SN 1987A Space Telescope European Coordinating Facility, Garching. Gould, A. (1994): The Ring Around Supernova 1987A Revisited: I. Ellipticity of the Ring, Astrophysical Journal 425 (1994), Seite 51-56. Panagia, N., Gilmozzi, R., Macchetto, F. und andere (1991): Properties of the SN 1987A Circumstellar Ring and the Distance of the Large Magellanic Cloud, Astrophysical Journal 380 (1991), Seite 23-26. Für die nähere Umgebung: Radarechos und trigonometrische Parallaxe Vergleichsweise kleine Entfernungen, wie die innerhalb unseres Sonnensystems, lassen sich aus der Laufzeit von Radarechos ermitteln. Für die Sterne der näheren Sonnenumgebung ist die Methode der trigonometrischen Parallaxe anwendbar, die auf der Messung der Verschiebung dieser Sterne gegenüber sehr viel weiter entfernten Sternen beruht, wenn man sie von verschiedenen Positionen der Erdbahn aus beobachtet. Dieser Effekt ist vergleichbar mit der Erfahrung, dass man ein und dasselbe Objekt einer Landschaft aus einem fahrenden Zug heraus auf dauernd wechselnde Punkte am Horizont projiziert. Erscheint, von einem Stern aus gesehen, die große Halbachse der Erdbahn unter einem Winkel von einer Bogensekunde, so hat er eine Entfernung von einem Parsec (1 Parsec = 3,26 Lichtjahre). Bei viel weiter entfernten Objekten kommen andere Methoden zur Entfernungsbestimmung in Betracht: Vergleich der wahren (etwa in Parsec gemessenen) Größe der Objekte mit dem Winkeldurchmesser, unter dem sie dem Betrachter erscheinen. Vergleich der absoluten Helligkeit (oder Leuchtkraft) der Objekte mit der scheinbaren Helligkeit, die sie für den Beobachter haben. Beide Methoden sind dadurch gekennzeichnet, dass sie in jeweils eine relativ leicht zu bewältigende und eine schwierige Aufgabenstellung zerfallen. Scheinbare Helligkeiten und Winkeldurchmesser sind der Messung direkt zugänglich. Aussagen über die Leuchtkraft oder die wahre Größe von Himmelsobjekten sind viel schwieriger zu treffen und erfordern in der Regel ein tiefes Verständnis der physikalischen Natur dieser Objekte. Die Supernova SN 1987A und die Galaxie M100 In zwei Projekten lernen die Schülerinnen und Schüler ein Beispiel für je eine der Methoden zur Bestimmung großer Entfernungen kennen. In dieser Unterrichtseinheit wird das erste Verfahren angewendet, indem die Entfernung zur Supernova SN 1987A in der Großen Magellanschen Wolke bestimmt wird (Fosbury, 1994). Zu diesem Zweck werden aus Originalaufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops zuerst die scheinbare Größe des hellen zirkumstellaren Rings und anschließend aus der Analyse seiner Lichtkurve seine wahren Abmessungen ermittelt. In einem zweiten Projekt (siehe Unterrichtseinheit Die Entfernung der Galaxie M100 ) wird das zweite Verfahren angewendet, nämlich der Vergleich von scheinbarer und absoluter Helligkeit bei Delta-Cephei-Sternen. Zwei Stufen der kosmischen Entfernungsleiter Obwohl in den Details durchaus kompliziert, sind die geometrischen und physikalischen Prinzipien dieser Entfernungsbestimmungen einfach genug, um bereits von Schülerinnen und Schülern der Oberstufe verstanden und angewandt werden zu können. Wichtig ist dabei, dass für die Bestimmung der Entfernung zur Galaxie M100 das Ergebnis der Supernova-Messungen zugrunde gelegt wird. In der Großen Magellanschen Wolke findet man nämlich außer der Supernova SN 1987A sehr viele veränderliche Sterne vom Typ Delta Cephei, deren Entfernungsskala man mithilfe der Supernova mit bisher nicht gekannter Präzision eichen kann. So können die Schülerinnen und Schüler praktisch nachvollziehen, wie zwei Stufen der kosmischen Entfernungsleiter nacheinander erstiegen werden. Beide Projekte wurden mit Schülerinnen und Schülern erprobt und von diesen auch publiziert (Boßle, Wörmke, 1995). Wachstum eines Weißen Zwergs auf Kosten seines Begleiters Bei den Supernovae vom Typ I handelt es sich ursprünglich um relativ massearme Sterne in einem Spätstadium ihrer Entwicklung, um so genannte Weiße Zwerge, die zusammen mit einem anderen Stern ein enges Doppelsternsystem bilden. Die von dem Weißen Zwerg ausgehenden Gezeitenkräfte bewirken, dass stellares Material vom Begleiter zum Weißen Zwerg strömt, wodurch dessen Masse zunimmt. Explosion beim Überschreiten einer definierten Massengrenze Übersteigt die Masse des Sterns dabei die so genannte Chandrasekhar-Grenze von etwa 1,4 Sonnenmassen, kann er nicht mehr als Weißer Zwerg weiter existieren. Er fällt unter der Wirkung seiner eigenen Schwerkraft zusammen, wobei Temperatur und Dichte soweit zunehmen, dass Kernreaktionen zünden. Diese setzen soviel Energie frei, dass der ganze Stern explodiert. Typ-I-Supernovae als Entfernungsindikatoren Alle Supernovae vom Typ I ereignen sich demnach beim Überschreiten einer definierten Massengrenze. Dies macht sie vergleichbar und prädestiniert sie zum Entfernungsindikator. Solche müssen nämlich in ihren inneren Eigenschaften übereinstimmen, damit man äußere Unterschiede allein auf unterschiedliche Entfernungen zurückführen kann. Implosion massereicher Sterne Supernovae vom Typ II sind das Endresultat der Individualentwicklung von Sternen, die mindestens etwa achtmal massereicher sind als die Sonne. Solche Sterne durchlaufen eine Folge von Kontraktionen und Kernreaktionen, wobei immer schwerere Elemente bis zum Eisen fusioniert werden. Danach kollabiert der Eisenkern, jedoch nicht die darüber liegende Hülle, bis sich ein stabiler Neutronenstern bildet, der die Dichte von Kernmaterie hat. Die Implosion wird zur Explosion In diesem Stadium wird die Implosion des Sterns plötzlich gestoppt, wodurch eine so starke Schockwelle entsteht, dass seine Hülle abgeblasen wird. Die Implosion wird in eine Explosion verwandelt, die als Supernova erscheint und einen Neutronenstern zurücklässt. Untypischer Typ II Die Supernova, die am 23. Februar 1987 in der Großen Magellanschen Wolke beobachtet wurde (Abb. 1), ist eine Supernova vom Typ II. Sie ist jedoch kein typischer Vertreter dieser Gattung: So wurde bislang kein Neutronenstern-Überrest gefunden. Zudem war die Explosion etwa einhundertmal schwächer als andere Supernovae dieses Typs. Rätselhafte Ringe Die Berechnung der Entfernung von SN 1987A basiert auf einfachen Überlegungen zur Vermessung des vom Hubble Space Telescope gesehenen hellen inneren Rings (Abb. 2) und der Analyse von dessen Lichtkurve, die vom International Ultraviolet Explorer (IUE) aufgezeichnet wurde. Bei dem Ring handelt es sich nicht um ein Produkt der Supernova-Explosion. Sein Material wurde bereits vor langer Zeit vom Vorgängerstern der Supernova ausgestoßen und zu aktivem Leuchten erst angeregt, als es von der energiereichen UV-Strahlung der Supernova mit Lichtgeschwindigkeit eingeholt wurde. Auf die Frage nach der Entstehung der Ringe gibt es bisher keine endgültige Antwort. In den Materialien zur Unterrichtseinheit werden die geometrischen Grundlagen zur Projektion des kreisförmigen Rings von SN 1987A als Ellipse an die Himmelssphäre, die Bestimmung des scheinbaren Ringradius und die Berechnung des wahren Ringradius ausführlich dargestellt. Weitere Materialien mit Aufgaben und Zusatzinformationen finden Sie in den deutschsprachigen Materialien zur astronomischen Übungsreihe der ESA/ESO auf der Website astroex.org.

Klimaschutz findet auch im persönlichen Umfeld statt. Ist man Teil der Lösung oder Teil des Problems? Wie groß ist der eigene ökologische Fußabdruck? Und wie kann er verringert werden? Ein neurobiologischer Blick kann helfen.Im Mittelpunkt dieser Unterrichtseinheit stehen das Konzept des ökologischen Fußabdrucks sowie persönliche Handlungsoptionen. Wenn die Welt bedroht ist, wer möchte sie nicht retten? Allerdings kann nicht jeder an den globalen Klimaverhandlungen teilnehmen oder sie gar leiten. Doch auch im Alltag gibt es viele Möglichkeiten, klimafreundlich zu handeln. Online-Tools helfen bei der Berechnung des eigenen ökologischen Fußabdrucks und zeigen Einsparpotentiale. So wird transparent, wie man Teil der Lösung werden kann. Trotzdem keine Lust auf Weltretten? Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler herausfinden, wie das Retten der Welt sogar Spaß machen kann.Ziel dieser Unterrichtseinheit ist, die Schülerinnen und Schüler dazu zu bewegen, ihren Alltag und ihre Lebensgepflogenheiten in den Bereichen Konsum, Ernährung und Mobilität zu analysieren und im Hinblick auf die Erderwärmung sowie die Knappheit der Ressourcen auf der Erde zu hinterfragen. Zur Verdeutlichung, dass jeder etwas tun kann und dass etwas zur Verlangsamung der Erderwärmung und für den Ressourcenerhalt getan werden muss, ist es hilfreich, wenn die Jugendlichen vorab etwas über den Klimawandel und seine Folgen erfahren haben. In dieser Unterrichtseinheit steht das Handeln im persönlichen Umfeld im Vordergrund. Deshalb soll zunächst anhand eines übersichtlichen und einfach zu bedienenden Fußabdruck-Tests der persönliche ökologische Fußabdruck ermittelt werden. Unabhängig von den persönlichen Daten, können anhand des Tests Einsparpotenziale im Alltag der Jugendlichen identifiziert und diskutiert werden. Darauf aufbauend werden anhand einer neurobiologischen Betrachtung verschiedene „Typen von Weltrettern“ thematisiert. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich damit auseinandersetzen und herausfinden, welches Handlungspotenzial in Sachen Klimaschutz ihren Interessen und ihrer persönlichen Einstellung entspricht, – überspitzt ausgedrückt – welcher Typ von „Weltretter“ sie sind. Der ökologische Fußabdruck Der eigene Lebensstil bestimmt, wie viele Ressourcen man verbraucht. Scheinbar unbegrenzten Möglichkeiten stehen begrenzte Ressourcen auf unserem Planeten gegenüber. Einfach mal die Welt retten Regionale und nationale Klimaschutz-Initiativen, Umweltorganisationen, NGOs, Verbände bieten vielfältige Programme und Aktionen zur praktischen Unterstützung und zur aktiven Teilhabe. So kann man Weltretter werden a) Wer seine Überzeugung konsequent verfolgt, kann viel erreichen. Beispielhaft werden folgende Personen vorgestellt: Felix Finkbeiner, Boyan Slat und Severn Suzuki. b) Wie wird aus Wissen konkretes Handeln? Wer ist welcher Typ von Weltretter? Wen erreicht man wie? Ein neurobiologischer Blick kann helfen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Konzepte des ökologischen Fußabdrucks und der biologischen Kapazität. identifizieren die wichtigsten Handlungsfelder im persönlichen Umfeld. analysieren und definieren persönliche Handlungsoptionen. entwerfen Ideen zu Zukunftsvisionen eines nachhaltigeren Umgangs mit den Ressourcen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bedienen ein Online-Tool zur Bestimmung des ökologischen Fußabdrucks. recherchieren und bewerten Internetquellen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nachvollziehen, welche Faktoren unsere Motivation beeinflussen. können in Partnerarbeit das eigene und das Motivationssystem des Partners erkennen. finden heraus, welche praktischen Aktivitäten ihnen besonders viel Spaß machen. Die Idee hinter dem ökologischen Fußabdruck ist folgende: zur Befriedigung unserer Bedürfnisse werden natürlich Ressourcen benötigt. Zur Bestimmung des ökologischen Fußabdrucks werden diese Ressourcen in Flächen umgerechnet. Zum Beispiel in landwirtschaftliche Flächen zur Nahrungsmittelproduktion. Oder Flächen zur Energieversorgung durch Braunkohle. Letztlich lässt sich zu allen möglichen Aktivitäten ein spezifischer Flächenverbrauch ermitteln. Dieser Flächenverbrauch hängt vom Lebensstil ab. In den Berechnungsgrundlagen stecken Unsicherheiten, sodass die ermittelten Werte nicht exakt sind. Eine Abschätzung, welche Aktivitäten den Fußabdruck besonders stark vergrößern und wo dementsprechend die größten Handlungsoptionen liegen, ist trotzdem möglich. Das Konzept des ökologischen Fußabdrucks wurde 1994 von zwei Wissenschaftlern gemeinsam entwickelt, dem Schweizer Mathis Wackernagel und dem Kanadier William Rees. Dem ökologischen Fußabdruck gegenüber steht die sogenannte biologische Kapazität. Sie ist begrenzt, denn schließlich haben wir nur diesen einen Planeten. Über eine gewisse Zeit können wir zwar „auf großem Fuß“ leben. Aber um langfristig auf dem Planeten überleben zu können, darf der ökologische Fußabdruck die biologische Kapazität nicht überschreiten. Man spricht auch von sogenannten „Planetarischen Leitplanken“. Wissenschaftler haben neun ökologische Dimensionen definiert, die für die Belastung des Ökosystems Erde besonders kritisch sind: 1. CO 2 -Konzentration in der Atmosphäre (Klimawandel) 2. Biodiversitätsverlust 3. Biogeochemische Kreisläufe (Stickstoff, Phosphor) 4. Übersäuerung der Ozeane 5. Süßwasserverbrauch 6. Landnutzung 7. Stratosphärischer Ozonabbau 8. Atmosphärische Aerosole 9. Belastung durch Chemikalien Bei vier der insgesamt neun Leitplanken wurde bereits eine Überschreitung festgestellt: Klimawandel, Biodiversitätsverlust, Landnutzung und bio-geochemische Stickstoff- und Phosphor-Kreisläufe. Bei weiteren drei Leitplanken ist die Datenlage noch nicht ausreichend, um eine Aussage zu treffen. Lediglich bei drei Leitplanken ist die Einschätzung positiv: Ozeanversauerung, Süßwasserverbrauch und Ozonabbau. So ist beispielsweise bemerkenswert, dass der Abbau des Ozons in der Stratosphäre inzwischen kein Problem mehr darstellt. Die Konzentration nimmt wieder zu, so dass bei gleichbleibender Entwicklung das Ozonloch in wenigen Jahrzehnten wieder geschlossen sein wird. (Wichtige Unterscheidung: während Ozon in der Stratosphäre wichtig ist für die Abschirmung von schädlicher UV-Strahlung, ist das bodennahe Ozon, das im Sommer durch Abgase entstehen kann, für unsere Atemwege schädlich!) Die Initiative „Brot für die Welt“ stellt im Internet einen einfach zu bedienenden und übersichtlichen Fußabdrucktest zur Verfügung. Er unterteilt sich in die Bereiche Wohnen, Ernährung, Mobilität und Konsum. Das Ausfüllen der Fragen kann man in 5 bis 10 Minuten schaffen, da wenig Konkretes sondern hauptsächlich Ein- und Abschätzungen abgefragt werden. Neben Zwischenergebnissen zu einzelnen Alltagsbereichen erscheint am Ende des Tests der individuelle ökologische Fußabdruck und die Bewertung im Vergleich zum deutschen Durchschnitt, den Durchschnittswerten weltweit sowie der prognostizierten Ressourcenverfügbarkeit. Die Seite gibt anschließend Tipps, wie man mit kleinen Schritten und Kompromissen in seinem Alltag nachhaltiger leben könnte. Man kann sich auch registrieren, um sein Ergebnis abzuspeichern oder sich ein persönliches Ziel zu setzen. Angesichts der Vielfalt an Handlungsoptionen kann man durchaus das Gefühl bekommen, wie ein Ochs vor dem Berg zu stehen. Deshalb ist es hilfreich, sich zu vergegenwärtigen, dass man in sehr kleinen Schritten starten kann. Der Weg ist das Ziel! Auch Felix Finkbeiner fing mit einem einzigen Baum an! Felix Finkbeiner – mit 9 Jahren pflanzte er den ersten Baum Bäume binden CO 2 . Wenn nur genügend Bäume gepflanzt würden, könnte der Klimawandel zumindest abgemildert werden, so Finkbeiners Überzeugung. Also fing er vor sieben Jahren mit einem Baum vor seiner Schule an. Dass seine Initiative eine solche Dynamik entwickeln würde, hat ihn selbst überrascht. Nach kurzer Zeit gründete er die Organisation Plant for the planet . Inzwischen wurden bereits über 14 Milliarden Bäume gepflanzt. Boyan Slat will die Weltmeere von Plastikmüll befreien Der Student Boyan Slat hat sich eine Konstruktion überlegt, die mithilfe der Meeresströmungen große Mengen an Plastikmüll aus dem Meer fischen kann. Eine Machbarkeitsstudie hat dem Projekt realistische Erfolgschancen bestätigt. Im Jahr 2016 soll ein Prototyp in den Gewässern südlich von Japan installiert und getestet werden. Severn Suzuki – The girl who silenced the world for 5 minutes 1992 spricht die damals 12-jährige Umweltaktivistin auf der UN-Konferenz für Umwelt und Entwicklung in Rio de Janeiro. In beeindruckender Weise ermahnt sie die anwesenden Delegierten, ihren Worten auch Taten folgen zu lassen. Für die Kinder und alle nachkommenden Generationen. Man müsste mal… Es ist ein weit verbreitetes Muster: Man müsste mal dieses tun, man müsste mal jenes tun. Die guten Vorsätze zum Jahreswechsel werden nur allzu oft nicht umgesetzt. Es scheint menschlich zu sein, dass zwischen dem Bewusstsein, was zu tun ist, und dem konkreten Handeln eine Lücke klafft. Die Gründe hierfür sind vielfältig. Muss das wirklich sein? "Ich soll was tun? Muss das denn sein?" Anders gesagt: „Ist das relevant für mich?“ Hier ein Beispiel für einen direkten Zusammenhang zwischen Relevanz und Handeln: Wenn mein Körper mir sagt, dass ich Durst habe, dann besorge ich mir etwas zu trinken. Und wenn mein Körper müde ist, gehe ich ins Bett. Beim Umweltschutz ist das in der Regel nicht so unmittelbar. Viele Veränderungen in der Umwelt vollziehen sich schleichend (Beispiel: Anstieg des Meeresspiegels). Oder sie lassen sich nicht unmittelbar den veränderten Umweltbedingungen zuordnen (Beispiel: Extremwetterereignisse, die gab es früher auch, nur sind sie inzwischen häufiger und heftiger.) Die Allmende-Klemme Wenn ich meine CO 2 -Emissionen verringere, weil ich eine Reise mit der Bahn mache statt mit dem Flugzeug, sind die positiven Auswirkungen auf die Umwelt für mich zunächst nicht erkennbar. Dieses Phänomen wird in der Psychologie Allmende-Klemme genannt. Teil des Problems oder Teil der Lösung? Erst wenn sehr viele so handeln, kann eine Auswirkung festgestellt werden. Und das ist der Punkt: Es braucht viele Akteure. Nur wenn ich aktiv werde, kann ich Teil einer großen Bewegung sein. Deshalb ist das Handeln jedes Einzelnen relevant und wichtig! Die Welt retten muss auch Spaß machen Unstrittig ist, dass jeder Mensch am liebsten das tut, was ihm Spaß macht. Und was Spaß macht, hat mit Gefühlen zu tun. Hier kommt das limbische System im Gehirn zum Tragen. Es reichert die Informationsverarbeitung im Gehirn mit Gefühlen an. Und das funktioniert immer noch nach den Prinzipien, die auch den Steinzeitmenschen das Überleben sicherten. Diese Gefühlswelt basiert auf drei „Emotionssystemen“, die bei allen Menschen vorhanden sind und die Informationen bewerten: Stimulanz: Kann ich hier etwas Neues entdecken? Ist das spannend für mich? Dominanz: Werde ich hier gefordert? Kann ich für mich und meine Ziele kämpfen? Kann ich gewinnen? Balance: Passt das zu mir? Fühle ich mich damit verbunden? Bietet mir das Sicherheit? Die Ausprägung dieser drei Emotionssysteme ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich. Und sie hängt zusätzlich vom Kontext ab. In einer Situation mag der Bereich Dominanz überwiegen, in einer anderen Situation der Bereich Stimulanz. Je nach Ausprägung der Emotionssysteme lassen sich verschiedene Menschentypen bestimmen, die in unterschiedlichen Wertewelten leben und sich dementsprechend unterschiedlich motivieren lassen: Die Neugierigen Die Performer Die Harmonisierer Die Bewahrer Den richtigen Ton finden Während die Neugierigen Überraschungen und Außergewöhnliches lieben, legen die Bewahrer Wert auf Sicherheit und ein gutes Leben. Die Performer fühlen sich von Wettbewerb und außergewöhnlichen Leistungen angesprochen, während die Harmonisierer nach Verbundenheit zu anderen Menschen und zur Natur streben. Diese unterschiedlichen Ausprägungen lassen sich einerseits bei der Ansprache von Personen anwenden, aber auch bei der Frage, welche Art von Engagement für jemanden geeignet ist. Die Bewahrer wollen fachlich überzeugt und zum Nachdenken angeregt werden. stören sich an zu vereinfachenden Darstellungen und interessieren sich für das „Aufzeigen von Auswirkungen und Abhängigkeiten“ und das „Schärfen des Bewusstseins für Zusammenhänge“. schätzen eine klare Bildsprache, die nicht viel Schnickschnack benötigt. sind gegenüber der Ausrichtung der Botschaft, ob sie negativ oder positiv endet, relativ tolerant. empfinden Respekt, Recht und Gerechtigkeit als besonders wichtig. Die Harmonisierer fühlen sich mit allen Lebewesen verbunden und rücken diese ins Zentrum ihrer Aufmerk­samkeit: „Tiere sind auch irgendwie Menschen!“, „Der Mensch ist nicht allein auf diesem Planeten“, „Wir sind alle eins – kommen aus der Erde und werden wieder zu Erde!“. brauchen und leben Empathie. freuen sich über kleine Schritte, Gutes zu tun. mögen die Verbindung von „Herz und Fantasie“. werden gerne persönlich angesprochen und umsorgt. streben nach einem einfachen, bequemen und guten Leben. Die Performer wollen für etwas Tolles gewonnen werden, etwa durch beeindruckende Erfolge, Möglichkeiten oder imponierende Vorbilder. erwarten etwas Originelles und Eindrucksvolles, das Aufmerksamkeit weckt. lieben es effizient sowie kurz und knapp auf den Punkt gebracht. sind anspruchsvoll und mögen es perfekt: kurz und griffig, ohne Längen, klare und positive Botschaft, außergewöhnliche Qualität. wollen etwas erreichen. Nur Jammern kommt nicht an. Sie begrüßen einen klaren Lösungsansatz. Die Neugierigen lassen sich gerne faszinieren und für etwas begeistern, etwa durch eine spannende Bildsprache und faszinierende visuelle Aufbereitung oder ein positives Lebensgefühl. mögen sich nicht langweilen und mit zu viel Negativem belasten. mögen es kreativ, verrückt und lebensbejahend. sprechen Alltagsnähe und Handlungsmöglichkeiten an. heben Aktion und Aktivität positiv hervor: „Man kann auch mit pfiffigen, einfachen Aktionen viel bewirken!“, „Man muss sich engagieren!“. Quelle „Leitfaden Umweltkommunikation“, Birthe Hesebeck (OroVerde – Die Tropenwaldstiftung), Bonn 2015, Seite 31ff. Die Umweltorganisation OroVerde hat einen Leitfaden Umweltkommunikation entwickelt, in dem die verschiedenen Motivationstypen anschaulich beschrieben werden. Beispielhaft wird gezeigt, welche Art von sprachlicher und bildlicher Ansprache geeignet ist. Darauf aufbauend werden Ideen für Filmclips vorgestellt und diskutiert, die für die Ansprache verschiedener Emotionstypen geplant wurden. Die Erkenntnisse und Schlussfolgerungen aus den verschiedenen Praxisprojekten lassen sich auch auf andere Projektideen übertragen.

Vor etwas mehr als 100 Jahren erhielten die Astronomen die Möglichkeit, auf der Grundlage von Sternspektren die Physik der Sternatmosphären zu erforschen. Der helle Stern Wega besitzt ein sehr übersichtliches Spektrum, für dessen Auswertung und Interpretation Kenntnisse der Oberstufen-Schulphysik genügen.In der Schulsternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf wurde das Spektrum des Sterns Wega im Sternbild Leier mit einem DADOS-Spektrographen der Firma Baader-Planetarium aufgenommen. Basierend auf dieser Aufnahme können unter Verwendung einer Energiesparlampe als Kalibrierlichtquelle die Wellenlängen der im Wega-Spektrum beobachtbaren Absorptionslinien vermessen werden. Für die Interpretation des Spektrums genügt die Kenntnis der wesentlichen Aussagen des Bohrschen Atommodells. Das in der vorliegenden Unterrichtseinheit beschriebene Vorgehen betrachtet die klassischen Themen Wellenoptik und Atommodelle des Oberstufenlehrplans Physik unter astrophysikalischem Aspekt und verknüpft sie mit modernen Methoden rechnergestützter Datenverarbeitung und Auswertung.Das alleinige Erstellen des Spektrums der Wega aus den beiden Bilddateien ("wega_spektrum.jpg" und "spektrum_ESL.jpg") lässt sich als isolierte Unterrichtseinheit auffassen. Man sollte dafür einen Zeitbedarf von zwei Unterrichtsstunden ansetzen. Sinnvoller erscheint es jedoch, die Thematik in einen übergeordneten Zusammenhang zu stellen. Dies erfordert Grundkenntnisse zur Emission beziehungsweise Absorption von Licht im Wasserstoffatom und zur Spektralklassifikation von Sternen. Die wesentlichen Informationen zu beiden Themen können Schülerinnen und Schüler im Internet recherchieren. Wenn allerdings, zum Beispiel aus Zeitgründen, auf eine Internetrecherche verzichtet werden soll, können die in diesem Beitrag dargestellten fachlichen Grundlagen (Datei "wegaspektrum_grundlagen.pdf") als eine kurze Einführung in die Thematik dienen. Grundlagen: Wasserstoffspektrum & Spektralklassen Zum Verständnis des Wega-Spektrums ist die Kenntnis der Theorie zur Lichtabsorption und -emission in Atomen erforderlich. Auch die Spektralklassen der Sterne sollten bekannt sein. Der Stern Wega Der noch junge, bläulich-weiße Stern der Spektralklasse A hat eine Lebenszeit von weniger als einem Zehntel unserer Sonne. Möglicherweise besitzt Wega einen Planeten. Vermessung der Absorptionslinien im Wega-Spektrum Die Verfahrensweise und das Ergebnis werden hier ausführlich vorgestellt und diskutiert. Alle Materialien zur Unterrichteinheit können Sie hier einzeln herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Lichtemission und Lichtabsorption im Bohrschen Atommodell beschreiben und erklären können. Grundlegendes zu den Spektralklassen der Sterne erfahren. verstehen, warum die Spektralklassensequenz der Sternspektren eine Temperatursequenz ist. wesentliche Eigenschaften des Sterns Wega kennen lernen. einen Gitterspektrographen anhand des bekannten Spektrums einer Energiesparlampe kalibrieren. aus einer digitalen Bilddatei das (Absorptions-)Spektrum des Sterns Wega in Form einer Funktion extrahieren, die jeder Wellenlänge im sichtbaren Bereich eine Intensität zuordnet. die Absorptionslinien im Wega-Spektrum als Linien der Balmerserie des atomaren Wasserstoffs erkennen. Thema Das Spektrum der Wega Autoren Peter Stinner, Steffen Urban Fach Physik, Astronomie, Astronomie-AGs Zielgruppe Jahrgangstufe 11-13 Zeitraum 2-5 Unterrichtsstunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetzugang (Internetrecherche zu fachlichen Grundlagen und zur Auswertung der Spektren) Software Astroart oder kostenlose Astroart-Demoversion zur Erstellung von Intensitätsprofilen längs beliebiger gerader Linien in Bilddateien; Tabellenkalkulation (hier MS Excel) Steffen Urban ist Schüler der Jahrgangstufe 12 am Kopernikus-Gymnasium Wissen. In seiner Facharbeit beschäftigte er sich mit der Kalibrierung des DADOS-Spaltspektrographen. Das Bohrsche Atommodell 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 sich das Elektron in einem Wasserstoffatom im Grundzustand auf (Quantenzahl: n = 1), also auf der Stufe mit der niedrigsten Energie. Der Begriff "Grundzustand" rührt daher, dass ein mittels Energiezufuhr auf einen höheren Zustand befördertes Elektron nach kurzer Zeit wieder in diesen Grundzustand zurückfällt. Theoretisch gibt es in einem Atom unendlich viele Quantenzustände für Elektronen, deren Energiedifferenzen mit größeren Quantenzahlen jedoch immer geringer werden, und deren Energien gegen einen bestimmten Wert, die Ionisationsgrenze, konvergieren. 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 im Grundzustand 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. Aufnahme und Abgabe von Energie in einem Atom Der Wechsel eines Elektrons zwischen zwei diskreten Energiestufen ist mit der Aufnahme oder der 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, der Energie W = h•f. Die Vorgänge der Aufnahme und Abgabe von Energie in einem Atom durch Elektronensprünge ("Quantensprünge") illustriert Abb. 2. Neben den im Wasserstoffatom existierenden Energiezuständen zeigt Abb. 1 auch, welche Übergänge zwischen solchen Zuständen möglich sind, das heißt welche Spektrallinien im Wasserstoffspektrum zu erwarten sind. Im sichtbaren Bereich des Spektrums liegen dabei ausschließlich Linien der Balmerserie. Damit Linien dieser Serie emittiert werden können, müssen Wasserstoffatome sich in einem Quantenzustand mit n = 3 oder höher befinden. Linien der Balmerserie treten im Absorptionsspektrum von Wasserstoff nur dann auf, wenn hinreichend viele Atome sich im Zustand mit n = 2 aufhalten. Wann und warum diese Bedingung von Sternen erfüllt wird, wird im Folgenden erläutert. Planck-Funktion und Absorptionsspektren Sterne existieren in einem sehr großen Oberflächen-Temperaturbereich von etwa 3.000 Kelvin bis über 100.000 Kelvin, wobei die Sonne an der Oberfläche etwa 6.000 Kelvin heiß ist. Sterne strahlen ihre Energie gemäß der Planck-Funktion ab, die in Abb. 3 (zur Vergrößerung bitte anklicken) logarithmisch dargestellt ist. Die Kurvenform ist temperaturunabhängig, die Maxima verschieben sich mit steigender Temperatur nach links. Dadurch erscheinen kühlere Sterne rötlich, heiße Sterne sind bläulich. Betrachtet man neben der spektralen Verteilung der abgestrahlten Energie die Spektren verschiedener Sterne, so erscheint die Situation auf den ersten Blick deutlich unübersichtlicher. Abb. 4 zeigt Spektren von sieben verschiedenen Sternen. Man erkennt, dass alle diese Spektren Absorptionsspektren sind, das heißt in einem eigentlich kontinuierlichem Spektrum fehlt Licht diverser diskreter Wellenlängen. Die dunklen Linien in den Spektren nennt man Absorptionslinien, da Licht der entsprechenden Farbe beziehungsweise Wellenlänge in den Sternatmosphären absorbiert wird. Spektraltypen Die Klassifizierung der Sterne in Spektraltypen erfolgte anfänglich nur anhand von Merkmalen im Spektrum. So nimmt die Intensität mancher Absorptionslinien von einer Klasse zur nächsten manchmal zu oder auch ab. Später erkannte man, dass die Oberflächentemperatur eines Sterns für das Aussehen seines Spektrums verantwortlich ist. Die Spektralklassen wurden in eine Temperatursequenz umgeordnet (Abb. 5), wobei die Oberflächentemperaturen von der Spektralklasse O (für ganz heiße Sterne mit etwa 30.000 bis 50.000 Kelvin Temperatur) über B, A, F, G und K bis hin zu M (etwa 2.000 bis 3.350 Kelvin) abnehmen. Das Merken dieser Reihenfolge erleichtert der Satz " O B*e *A* *F*ine *G*irl, *K iss M e!". Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die Spektralklassensequenz in jüngerer Zeit um die Klassen L und T für Zwergsterne erweitert wurde. Eigenschaften der Spektralklassen In den Atmosphären sehr heißer Sterne der Spektralklassen O, B und A können keine Moleküle existieren. Die heftige thermische Bewegung der beteiligten Atome würde jegliche chemische Bindung sprengen. Auf weniger heißen Sternen der Klassen K und M existieren Moleküle. Deren Spektrallinien tauchen als Absorptionslinien in den Spektren auf und machen diese recht unübersichtlich. In K- und M-Spektren gibt es im sichtbaren Wellenlängenbereich keine Linien aus Atomspektren. Die Elektronenhüllen aller Atome befinden sich im energetischen Grundzustand, und alle Absorptionslinien, die durch Lichtabsorption eines Atoms im Grundzustand zustande kommen können, liegen im ultravioletten Bereich. Dagegen ist die Situation bei den heißen Sternen anders gelagert: Die aufgrund ihrer Wärmebewegung große kinetische Energie der Atome führt bei Stößen der Atome untereinander zur Beförderung der Elektronen in höher gelegene Quantenzustände. Derart "angeregte" Atome absorbieren, wie oben erläutert, auch sichtbares Licht. Das Wega-Spektrum Beim Stern Wega (Spektralklasse A) ist die Situation besonders übersichtlich: Das Spektrum enthält im Sichtbaren ausschließlich Absorptionslinien, die zur Balmerserie des atomaren Wasserstoffs gehören. Die Oberflächentemperatur des Sterns und damit die Bewegungsenergie der Wasserstoffatome in der Sternatmosphäre sind nämlich groß genug, dass ständig viele Wasserstoffatome durch Stöße untereinander in den Quantenzustand mit n = 2 gelangen. Damit sind die Bedingungen für das Auftreten sichtbarer Absorptionslinien gegeben (vergleiche Abb. 1). Wega ist der Hauptstern des Sternbilds Leier. Diese Konstellation ist durch den berühmten Ringnebel (M 57) bekannt. Wega bildet zusammen mit Deneb (Hauptstern im Sternbild Schwan) und Atair (Hauptstern im Adler) das so genannte Sommerdreieck (Abb. 6). Sie ist etwa 25,3 Lichtjahre von der Sonne entfernt und damit ein relativ nahe gelegener Stern. Zusammen mit Arktur und Sirius ist Wega einer der hellsten Sterne in der Nachbarschaft der Sonne. Wega diente als Nullpunkt zur Kalibrierung der astronomischen fotometrischen Helligkeitsskala. Sie ist ein bläulich-weißer Stern der Spektralklasse A, der in seinem Kern Wasserstoff zu Helium fusioniert. Mit einem Alter von ungefähr 400 bis 500 Millionen Jahren zählt Wega zu den noch ziemlich jungen Sternen. Wega weist die doppelte Masse und die 37-fache Leuchtkraft der Sonne auf. Das sichtbare Spektrum wird durch Absorptionslinien des Wasserstoffs, speziell durch Linien der Balmerserie, dominiert. Die Linien der anderen Elemente sind nur ganz schwach ausgeprägt. Da massereiche Sterne ihren Wasserstoff viel schneller als kleinere Sterne zu schwereren Elementen fusionieren, ist die Lebenszeit von Wega mit einer Milliarde Jahre vergleichsweise gering. Das entspricht etwas weniger als einem Zehntel der Lebenszeit der Sonne. Mit Lebenszeit ist hier die Zeit gemeint, während der ein Stern Energie aus der Fusion von Wasserstoff freisetzt. Danach wird sich Wega zu einem roten Riesen der Spektralklasse M aufblähen, um schließlich als Weißer Zwerg zu enden. Durch die vermehrte Abstrahlung im Infrarotbereich weiß man, dass Wega von einer Gas- und Staubscheibe umgeben ist. Im Jahr 2003 berechneten britische Astronomen, dass die Eigenschaften dieser Scheibe vermutlich am besten durch einen Planeten, der dem Neptun ähnelt, erklärt werden können. Trotz intensiver Suche konnte bei Wega bis heute aber noch kein Planet nachgewiesen werden. Aufnahme des Wega-Spektrums Die dieser Unterrichtseinheit zugrunde liegenden Spektren der Wega und einer Energiesparlampe wurden mit einem DADOS-Spektrographen der Firma Baader-Planetarium am C8-Teleskop der Schulsternwarte der Geschwister-Scholl-Realschule in Betzdorf gewonnen. Die Methode der Technik der Gewinnung von Spektren als Bilddateien wird ausführlich in der Unterrichtseinheit Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln beschrieben. Nachdem das Spektrum der Wega (Abb. 7) zur Verfügung steht, stellt sich die Frage, welche Lichtwellenlänge von welchem Ort im Bild des Spektrums repräsentiert wird. Zur Beantwortung dieser Frage muss der Spektrograph kalibriert (geeicht) werden. Eine Energiesparlampe als Kalibrierlichtquelle Als so genannte Kalibrierlichtquelle verwendet man eine externe Lichtquelle, die hinreichend viele und möglichst genau bekannte Wellenlängen emittiert, die über das gesamte sichtbare Spektrum verteilt sind. Diese Anforderungen erfüllen handelsübliche und preiswerte Energiesparlampen. Diese benötigen im Gegensatz zu den üblicherweise in Physiksammlungen vorhandenen Spektrallampen weder Vorschaltgeräte noch eine Hochspannungsversorgung. Auch das Problem der Erhitzung spielt keine Rolle. Energiesparlampen sind also auch in einer beengten Sternwarte problemlos und gefahrlos zu betreiben. Steffen Urban hat das Referenzspektrum einer Energiesparlampe (ESL) im Rahmen seiner Facharbeit mit großer Genauigkeit vermessen (Abb. 8). Die Fehler bei den Wellenlängenwerten liegen typischerweise um 0,1 Nanometer. Erster Schritt: Das Spektrum der Kalibrierlampe Zu Beginn wird der Spektrograph auf der Grundlage des bekannten Spektrums einer Energiesparlampe (siehe Abb. 8) kalibriert. Wir wählen dazu das untere der drei Spektren im Bild "spektrum_ESL.jpg", das (genau wie das Wega-Spektrum im Bild "spektrum_wega.jpg") mit dem 35 Mikrometer breiten Spalt des DADOS-Spektrographen aufgenommen wurde. Nun gilt es, mithilfe des Programms Astroart und einer Tabellenkalkulationssoftware (hier MS Excel) daraus ein Intensitätsprofil längs einer Strecke durch das Spektrum zu erstellen. Die kostenfreie Demoversion von Astroart reicht für unsere Zwecke aus. Als Endergebnis der Prozedur entsteht ein Diagramm, wie es in Abb. 9 in den Spalten D bis G (oben) zu sehen ist. Abb. 9 zeigt einen Screenshot der Exceldatei "wega_muster_auswertung.xls". Zweiter Schritt: Die Kalibrierfunktion Auf der Erzeugung des Intensitätsprofils des Kalibrierlampen-Spektrums folgt die Ermittlung der Kalibrierfunktion, die jeder Pixelnummer aus Spalte A in Abb. 9 eine Wellenlänge zuordnet. Dabei entsteht die rote Wertetabelle der Kalibrierfunktion in den Spalten P und Q von Abb. 9. Zu dieser Tabelle erstellt man dann ein Diagramm (unteres Diagramm in den Spalten D bis G, Abb. 9). Dritter Schritt: Das Wega-Spektrum Wie oben für das Energiesparlampen-Spektrum beschrieben, verfährt man nun mit dem Wega-Spektrum (Datei "spektrum_wega.jpg"). In Astroart wird von dem Spektrum ein Profil mit den gleichen Endpunkten wie zuvor beim Energiesparlampen-Spektrum erzeugt. Vom Spektrum der Wega liegt dann eine Funktion vor, die jeder Pixelnummer die entsprechende Intensität zuordnet. Mithilfe der im zweiten Schritt gewonnenen Kalibrierfunktion werden dann die Pixelnummern durch Wellenlängen ersetzt. Aus den Spalten J und I (Abb. 9) entsteht schließlich das Wega-Spektrum in seiner endgültigen Form (Spalten L bis O, unteres Bild in Abb. 9). Aus dem Intensitätsprofil des Wega-Spektrums lokalisiert man die ungefähre Lage der drei auffallenden Absorptionslinien. Die Intensitätswerte aus Spalte I in Abb. 9 helfen bei der genauen Festlegung der Intensitätsminima. Das Verfahren ist bei der Ermittlung der Linienmaxima im Energiesparlampen-Spektrum ausführlich beschrieben. Abb. 10 zeigt die Ergebnisse dieser Prozedur und gleichzeitig eine Möglichkeit, die Daten anschaulich darzustellen. Unter den von uns gemessenen Wellenlängen der Absorptionslinien sind die Literaturwerte ergänzt. Die in der Literatur als sichtbar beschriebenen Balmerlinien H-delta (410,2 Nanometer) und H-epsilon (397,0 Nanometer) fehlen hier. Ursache ist ein UV-Sperrfilter vor dem Sensor der verwendeten Kamera. Dieser blockiert sämtliches Licht mit Wellenlängen unter 415 Nanometern. Man erkennt die drei Absorptionslinien H-alpha, H-beta und H-gamma der Balmerserie (vergleiche Abb. 1 ). Damit ist zum Beispiel nachgewiesen, dass die Atmosphäre der Wega größere Mengen an atomarem Wasserstoff enthält. Außerdem kann man daraus schließen, dass diese Wasserstoffatome vergleichsweise hohe Temperaturen haben. Atome, die Licht der Balmerwellenlängen absorbieren, müssen sich im "ersten angeregten Energiezustand" (Quantenzahl n = 2) befinden. Dieser ist nur bei hohen Temperaturen ausreichend besetzt. Wega - ein geeignetes Objekt für den Einstieg in die Spektroskopie Für eine erste Betrachtung des Spektrums eines Himmelsobjekts eignet sich das Spektrum der Wega besonders gut. Da es im sichtbaren Bereich nur die Linien der Balmerserie zeigt, ist es auch für Anfänger auf dem Gebiet der Spektroskopie leicht zu überschauen und zu interpretieren. Abweichung von den Literaturwerten Die in unserer Musterauswertung (siehe Abb. 9) ermittelten Wellenlängen der Absorptionslinien im Wega-Spektrum (Abb. 10) weichen von den Literaturwerten um etwa ein Nanometer ab. Ein Grund dafür ist der Umstand, dass wir uns bei der Festlegung der Orte der Spektrallinien - sowohl im Kalibrier-, als auch im Wega-Spektrum - auf ganzzahlige Pixelwerte beschränkt haben. Wer bereit ist, mehr Aufwand zu betreiben, kann die Linienorte in den Spektren durch Betrachtung der jeweiligen Linienprofile auf etwa 0,1 Pixel genau festlegen und die Abweichungen von den Literaturwerten damit nennenswert reduzieren. (Informationen zur Vorgehensweise finden Sie in der Unterrichtseinheit "Spektroskopie an galaktischen Gasnebeln" im Abschnitt Spektren planetarischer Nebel .) Eine weitere Fehlerursache liegt darin, dass die Funktion "Trendlinie" in Excel, die die Kalibrierfunktion liefert, die Koeffizienten der Terme zweiter und höherer Ordnungen nur auf eine geltende Ziffer genau angibt. Mit anderer Software (zum Beispiel dem Open-Source-Programm Qtiplot) sind exaktere Kalibrierfunktionen konstruierbar. Wikipedia: QtiPlot QtiPlot ist ein Open-Source-Programm zur Analyse und Visualisierung von Daten. Steffen Urban ist Schüler der Jahrgangstufe 12 am Kopernikus-Gymnasium Wissen. In seiner Facharbeit beschäftigte er sich mit der Kalibrierung des DADOS-Spaltspektrographen.