Naturphilosoph, Theologe, Mathematiker, Astronom, Astrologe und Optiker – Johannes Kepler (1571-1639) war eine vielseitige Persönlichkeit, kam viel herum und erlebte in unruhigen Zeiten die Hexenverfolgung und den Dreißigjährigen Krieg. Im Jahr 1609 veröffentlichte er das berühmte Werk "Astronomia Nova" und trug so wesentlich zum Beginn der neuzeitlichen Astronomie bei. "Dieser Mensch hat in jeder Hinsicht eine Hundenatur. Er ist wie ein verwöhntes, gezähmtes Hündchen. [...] Er erforscht von sich aus alles in den Wissenschaften, in der Politik, im Hauswesen auch die nichtigsten Tätigkeiten. Er ist in ständiger Bewegung und verfolgt alle möglichen Leute, die alles Mögliche tun, indem er dasselbe tut und denkt. Er ist ungeduldig im Gespräch und grüßt die, die häufig ins Haus kommen, nicht anders als ein Hund. Sobald ihm jemand das Geringste entreißt, knurrt er, wird heiß, wie ein Hund. [...] Er ist auch bissig, hat beißende Witzwörter parat. [...] Nun muss auch über jene Gefühle und Charakterzüge gesprochen werden, wegen der er in einigem Ansehen steht, wie Redlichkeit, Gläubigkeit, Treue, Rechtschaffenheit, feiner Geschmack ... " - so schreibt der 26-jährige Johannes Kepler im Jahr 1597 über sich selbst. Noch hat er seine großen Werke vor sich, aber schon damals sind der Wissensdrang und die innere Unruhe typische Eigenschaft des Wissenschaftlers, dessen Entdeckungen das Bild der modernen Astronomie wesentlich geprägt haben. Kepler und der Beginn neuzeitlicher Astronomie Im Internationalen Jahr der Astronomie 2009 sollte sich auch der Geschichtsunterricht der Astronomie zuwenden, da ein bedeutendes wissenschaftsgeschichtliches Jubiläum zu begehen ist: Vor 400 Jahren veröffentlichte Kepler sein berühmtes Werk "Astronomia Nova" mit dem Ersten und Zweiten Gesetz der Planetenbewegung. Ebenfalls 1609 machte Galileo Galilei (1564-1642) seine berühmten Fernrohrbeobachtungen. Daher gilt 1609 als der Beginn der neuzeitlichen Astronomie, die das damalige Weltbild erschütterte und uns auch heute immer wieder überrascht. Internetrecherche Bei der Internetrecherche auf vorgegebenen Webseiten kommen die Schülerinnen und Schüler von allgemeinen zu jeweils spezielleren Aspekten, die die Besonderheiten der Zeitumstände und des Lebens von Johannes Kepler verdeutlichen sollen. Die Schülerinnen und Schüler müssen auf den Webseiten eigenständig recherchieren, um zu den Ergebnissen zu kommen. Es empfiehlt sich dabei die Lernenden in Kleingruppen arbeiten zu lassen (zwei bis vier Personen). Die Rechercheergebnisse sollen von den Schülerinnen und Schülern dokumentiert werden (schriftliche Fixierung, eventuell Dokumentation in Form einer Website). Selbstständige und ergebnisorientierte Arbeit Die Schülerinnen und Schüler sollen ergebnisorientiert arbeiten. Es ist nicht vorgesehen, dass die Lehrkraft Inhalte aufbereitet. Ein mögliches Eingreifen der Lehrperson beschränkt sich darauf, eventuelle Fehler der Schülerinnen und Schüler zu korrigieren oder ungenügende Darstellungen durch entsprechende Impulse aufzuwerten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen das Leben und die Persönlichkeit des Astronomen Johannes Kepler kennen lernen. sich mit seinem Werk, insbesondere der "Astronomia nova" beschäftigen. Einblick erhalten in die besondere Zeitsituation, in die das letzte Lebensjahrzehnt Keplers fiel, die erste Dekade des Dreißigjährigen Kriegs. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen mit Computer und Internet Rechercheaufgaben zu Johannes Kepler bearbeiten. Textarbeit am Bildschirm zielgerichtet erproben. Online-Kartenmaterial (Google-Maps) nutzen können. Thema Johannes Kepler und seine Zeit Autor Stefan Schuch Fächer Geschichte, Physik, Astronomie Zielgruppe Klasse 9 bis Jahrgangstufe 12 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen je ein Computer mit Internetzugang für zwei Personen

Mit dem hier gebündelten Unterrichtsmaterial können Sie den Themenkomplex "Sonne" in Ihren Unterricht bringen - egal, ob Sie etwa Sachunterricht, Englisch, Biologie, Chemie, Astronomie oder Physik unterrichten. Die Sonne ist ein Thema, das in allen Schulformen, Schulstufen und Unterrichtsfächern behandelt wird: Seien es das Sonnensystem und die Planeten im Astronomie-Unterricht, das Thema Sonnenenergie im Physik-Unterricht, das Thema Sonnenschutz im Biologie-Unterricht oder viele andere Anlässe. Lassen Sie sich von den Unterrichtseinheiten, die wir für Sie zusammengestellt haben, inspirieren, und bringen Sie den Themenkomplex "Sonne" so auch in Ihren Unterricht.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema "Orientierung am Sternenhimmel" lernen die Schülerinnen und Schüler mithilfe einer didaktischen App fünf Sternbilder kennen und wie die alten Seefahrer zu navigieren. Sternbilder sieht man je nach Jahres- und Uhrzeit in unterschiedlichen Richtungen und Positionen. Um dieses Verwirrspiel zu durchschauen, widmen sich die Lernenden zunächst der Nordrichtung, wo sich der Drehpunkt des Himmels befindet. Das Kernstück dieses Projektes ist die kostenlose App "AudioHimmelsführungen Folge 1" für Android und iOS. Nach einer einleitenden ganzen oder halben Unterrichtsstunde lassen sich die Lernenden an einem der folgenden Abende von dieser App live am gestirnten Himmel und/oder anhand des Displays führen. Gern auch mit Angehörigen, Freunden oder Mitlernenden. Für die nächste Unterrichtsstunde sind ein Schülervortrag und eine schriftliche Leistungskontrolle oder Übung angekündigt. Sowohl der Anblick des Sternenhimmels als auch kulturgeschichtliche Fragestellungen haben sich als attraktive Zugänge zur Astronomie bewährt. Die Folge 1 der App "AudioHimmelsführungen" verknüpft beides miteinander und stellt eine fundierte Einführung in die Astronomie dar. Das notwendige Vorwissen beschränkt sich auf einfache geometrische Grundkenntnisse sowie die geographische Länge und Breite. Die gut 20-minütige Audiotour ist eingängig und unterhaltsam gestaltet. Trotzdem führt das Hören allein noch nicht zu gefestigtem Wissen. Die Lernenden sollten die Führung zuerst als Trockenübung auf dem Display verfolgen, sie gelegentlich unterbrechen und Wichtiges notieren. Hören sie sie zum zweiten Mal am gestirnten Himmel, finden sie die Sternbilder leichter und verstehen die Zusammenhänge besser. Dann werden auch die Ausarbeitung des Schülervortrages und die Vorbereitung auf die angekündigte Leistungskontrolle oder Übung gelingen. Die Schülerinnen und Schüler können die App "AudioHimmelsführungen Folge 1" installieren, als Audioguide für den gestirnten Himmel nutzen und sich im selbstständigen Kenntnis- und Kompetenzerwerb üben. gewinnen Einblicke in die kulturhistorischen Anfänge der Astronomie. erlangen die Fähigkeit, am Himmel einige zirkumpolare Sternbilder zu finden und ihre Bewegung zu beschreiben. können mithilfe des Polarsterns die Himmelsrichtungen und die geografische Breite ihres Beobachtungsplatzes bestimmen.

In dieser Materialsammlung finden Sie Unterrichtsmaterialien für die Vorweihnachtszeit, die Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern im Unterricht der naturwissenschaftlichen Fächer an weiterführenden Schulen der Sekundarstufen I und II einsetzen können - sei es in Astronomie, Biologie, Chemie, Geographie, Informatik, Mathematik oder Physik.Stöbern Sie durch unsere Materialsammlung für die Vorweihnachtszeit, in der wir Stundenentwürfe, Arbeitsblätter, interaktive Übungen, Unterrichtsprojekte, digitale Lernumgebungen, Linksammlungen und vieles mehr zum Thema Advent und Weihnachten für Sie zusammengestellt haben. Wir wünschen Ihnen und Ihren Lerngruppen viel Spaß damit und eine schöne Weihnachtszeit! :-)

Diese Unterrichtseinheit behandelt die Posse "Der Komet" von August Wilhelm Iffland, die an der Bruchstelle von mittelalterlich-mythologischer Kometenangst und neuzeitlich-aufgeklärter Einsicht in die Unabhängigkeit des menschlichen Schicksals von Himmelserscheinungen steht. Kaum ein astronomisches Phänomen brachte und bringt die Menschen so aus dem Häuschen wie die Erscheinung eines hellen Kometen. Während man die meisten Himmelserscheinungen eher gelassen hinnahm, fürchtete man früher in den scheinbar unvorhersehbar auftretenden Schweifsternen Unglücksboten, die die göttliche Schöpfungsordnung durcheinander brächten. Erst in der Zeit der Aufklärung löste man sich von mythischen Weltbildern und versuchte, diese zum Beispiel durch Komik zu überwinden. Einer dieser Versuche gelang dem berühmten deutschen Schauspieler, Intendanten und Dramatiker August Wilhelm Iffland (1759-1814) mit seiner 1799 erschienenen Posse "Der Komet". Darin versucht ein Scharlatan, sich unter Hinweis auf den drohenden Weltuntergang durch einen Kometen materielle und persönliche Vorteile zu verschaffen, bis sein Betrug schließlich in einer beschämenden und lächerlichen Szene aufgeklärt wird. Text- und Bildmaterialien aus dem Internet Der kurze dramatische Text "Der Komet" eignet sich in vielfacher Weise zum Einsatz im Deutschunterricht: Man kann mit ihm dramatische Stilmittel erarbeiten, aufklärerische Tendenzen zeigen, den Einfluss der Naturwissenschaft auf die Literatur ausloten und nicht zuletzt den Text auf die (Schul-)Bühne bringen. Angaben zum Autor Iffland, eine Inhaltsangabe des Werkes und der Text im PDF-Format sind im Internet frei verfügbar (siehe Internetadressen). Eine broschierte Ausgabe des Textes, versehen mit Materialien zur Rezeptions- und Wirkungsgeschichte, einer Einführung und einem Essay kann im örtlichen Buchhandel oder bei Amazon bestellt werden (Der Komet, Wehrhahn Verlag, 2006). Digitalisierte Abbildungen der Originalseiten sind bei Google Books abrufbar. Deutsch, Religionslehre und Astronomie Aufgrund des fächerübergreifenden Charakters des Themas ist es sinnvoll, mit entsprechenden Fachkolleginnen und -kollegen zusammenzuarbeiten. So berührt die erste Stunde (Mythos Komet) das Fach Religionslehre, in der dritten und sechsten Stunde (Kometenangst und Aufklärung über Kometen) kann eine Lehrkraft für Physik oder Astronomie wertvolle Beiträge leisten. Die Schülerinnen und Schüler erhalten Einblick in das bruchstückhafte astronomische Wissen des einfachen Volkes zur Zeit der Aufklärung. gewinnen Einblick in die Wirkung der Aufklärung auf das naturwissenschaftliche Denken gebildeter Stände des frühen 19. Jahrhunderts. lernen ein kurzes dramatisches Werk der späten Aufklärung kennen. lernen einige Merkmale dramatischer Texte kennen. lernen die Person Ifflands als Schauspieler, Dramatiker und Theaterdirektor kennen. unterscheiden irreale Weltuntergangsängste und begründeten Respekt vor drohenden Naturgewalten. lernen wesentliche Eigenschaften der Kometen kennen. entwickeln beziehungsweise üben die Fähigkeit, Informationen aus literarischen und sachlichen Texten zu entnehmen und zu verarbeiten. gewinnen Einblick in den Einfluss der Naturwissenschaften auf literarische Werke. August Wilhelm Iffland Der Komet. Eine Posse in einem Aufzuge (Broschiert), Wehrhahn Verlag 2006, ISBN-10: 3932324404, ISBN-13: 978-3932324406

Die Schülerinnen und Schüler informieren sich auf vorgegebenen Internetseiten über frühe Kalender, lernen die Besonderheiten des altägyptischen Kalenders kennen, setzen sich mit dem Julianischen System auseinander und lernen die Vielfalt heutiger Kalendersysteme kennen."Kalender, im Allgemeinen die Zeiteintheilung, Zeitrechnung, wie sie bei den verschiedenen Völkern eingeführt wurde. Im engern Sinne ein dieser Eintheilung entsprechendes Verzeichniß eines Zeitabschnittes (gewöhnlich eines Jahres) nach seinen Unterabtheilungen in Monate, Wochen, Tage, mit Angabe der Feste, der wichtigen astronomischen Erscheinungen etc." - so die Kalenderdefinition in Herders Conversations-Lexikon (1854-1857, Band 3, Seite 528). Terminkalender, Gartenkalender, Ferienkalender, Mondkalender, Adventskalender ... Tagtäglich haben die Menschen mit Kalendern zu tun, nur wenige sind sich jedoch der Ursprünge des Kalenders und der Vielfalt der heute weltweit genutzten Kalendersysteme bewusst. Dabei würde ohne Kalender in Wirtschaft und Politik nichts funktionieren und auch die Geschichtswissenschaft könnte nicht richtig betrieben werden, denn die Einteilung der Zeit in endliche Abschnitte und damit ihre Messbarkeit ist Voraussetzung für die Verständlichkeit des Begriffs Geschichte. Kalender und Zeitrechnung - unverzichtbare Werkzeuge der Historiker Der Mensch gründet seit jeher die Zeitrechnung auf Naturerscheinungen, die für jedermann sichtbar und begreifbar sind und regelmäßig wiederkehren. Mit ihrer Hilfe konnten gleichmäßige, endliche Abschnitte definiert und die Zeit gemessen werden. Und Zeitmessung ist eine notwendige Voraussetzung für Existenz und Verständlichkeit des Begriffs Geschichte. Bei der Ermittlung der "Maßstäbe" der Zeitmessung muss der Historiker die naturwissenschaftlichen Grundlagen der Zeitrechnung (mittlerer Sonnentag, synodischer Monat, tropisches Sonnenjahr) von der Astronomie übernehmen. Internetrecherche In dieser Unterrichtseinheit kommen die Schülerinnen und Schüler bei der Internetrecherche auf vorgegebenen Webseiten von allgemeinen zu jeweils spezielleren Aspekten. Sie müssen auf den Webseiten eigenständig recherchieren, um zu den Ergebnissen zu kommen. Es empfiehlt sich dabei, die Lernenden in Kleingruppen arbeiten zu lassen (zwei bis vier Personen). Die Rechercheergebnisse sollen von den Schülerinnen und Schülern dokumentiert werden (schriftliche Fixierung, eventuell Dokumentation in Form einer Website). Selbstständige und ergebnisorientierte Arbeit Die Schülerinnen und Schüler sollen ergebnisorientiert arbeiten. Es ist nicht vorgesehen, dass die Lehrkraft Inhalte aufbereitet. Ein mögliches Eingreifen der Lehrperson beschränkt sich darauf, eventuelle Fehler der Schülerinnen und Schüler zu korrigieren oder ungenügende Darstellungen durch entsprechende Impulse aufzuwerten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen erfahren, wann und wo Kalender erstmals entstanden sind. erkennen, welchen Nutzen sich die Erfinder der Kalender versprachen. verschiedene historische und aktuelle Kalendersysteme sowie Kalenderreformen kennen lernen. sich mit der Zeitrechnung und deren Problemen auseinandersetzen. den fachmethodischen Nutzen der Kalendersysteme erkennen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen mit Computer und Internet Rechercheaufgaben zum Thema Kalender bearbeiten. Textarbeit am Bildschirm zielgerichtet erproben. Thema Kalender im Wandel der Zeit Autor Stefan Schuch Fächer Geschichte, Astronomie Zielgruppe Klasse 6-10 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen je ein Computer mit Internetzugang für zwei Personen

Unser Universum expandiert. Die Fluchtgeschwindigkeiten der Galaxien erscheinen uns um so größer, je tiefer sie von der Erde aus betrachtet in Raum und Zeit zurück liegen. Die Expansionsrate des Raumes wird durch die Hubble-Konstante beschrieben.Schülerinnen und Schüler können sich mithilfe des Simulationsprogramms ?HubLab? als Kosmologinnen und Kosmologen betätigen und den Wert der Hubble-Konstanten selbst bestimmen. Diese Unterrichtseinheit kann gut in eine Reihe zum Thema Kosmologie eingebettet werden, die zum Beipsiel mit dem Thema Entwicklung eines Sterns und dem Hertzsprung-Russel-Diagramm begonnen wurde. Sie beleuchtet sowohl Aspekte der Simulation als auch der Auswertung mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms. Fachlicher Hintergrund und Materialien Kurze Infos zum Bohrschen Atommodell und zur Rotverschiebung von Spektrallinien. Alle Arbeitsmaterialien können Sie hier einzeln herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen lernen, dass das Weltall expandiert, und zwar um so schneller, je weiter man an seine Grenze blickt. erkennen, dass sich das Weltall in der Vergangenheit schneller ausgedehnt hat als es dies heute tut. begreifen, dass ein Blick an den Rand des Universums auch ein Blick in die Vergangenheit ist, weil das Licht, welches uns heute von dort erreicht, bereits Jahrmillionen unterwegs war und uns von der Natur des Universums vor langer Zeit berichtet. Bohrsches Atommodell und Fraunhofersche Linien Im Physikunterricht ist neben der thermischen Emission von Licht auch die Emission und Absorption von Licht angeregter Atome im Bohrschen Atommodell besprochen worden. Das reicht, um zum Beispiel die Fraunhoferschen Linien im Sonnenspektrum zu erklären. Diese führen zu der Erkenntnis, dass die Sonne offensichtlich keine anderen Materialien enthält, als die uns bekannten, weil sich in ihrer Spektralanalyse nur die uns bekannten Elemente wiederfinden. Dies lässt vermuten, dass das Universum überall gleich aufgebaut ist. Pfiffige SchülerInnen sollten einwenden, dass die Sonne für eine derart universelle Aussage möglicherweise nicht repräsentativ sei und fragen, ob sich dieselben Absorptionslinien auch in weiter entfernten Sternen finden würden. Rotverschiebung von Spektrallinien Genau dies kann mit dem Simulationsprogramm "HubLab" untersucht werden. Dabei stellt sich heraus, dass die Spektralinien eine auf dem Doppler-Effekt basierende Rotverschiebung zeigen. Und diese ist um so größer, je weiter die betrachteten Objekte von der Erde entfernt sind. Dies führt zur Frage nach der Expansionsrate des Raumes und damit direkt zur Hubble-Konstanten. Eine Simulation ist niemals ein Ersatz für ein Experiment. Aber wo kein Experiment möglich ist, ist eine Simulation besser als ein trockenes Lehrbuch. "HubLab" ist die Simulation eines lichtstarken Teleskops mit einem angeschlossenem Spektrometer, welches vom Department of Physics des Gettysburg College in Pasadena (USA) entwickelt wurde. Das Programm ist kostenlos samt Handbüchern aus dem Netz herunterzuladen (siehe Internetadressen). Eine umfangreiche und detaillierte deutschsprachige Handlungsanweisungen mit Screenshots - von der Vorbereitung des virtuellen Teleskops über die Aufnahme der Messwerte bis hin zur Auswertung mit einem Tabellenkalkulationsprogramm im Unterricht - finden Sie in dem Dokument "hublab_tutorial.pdf". Das Handout führt zudem in die Theorie der Rotverschiebung ein. Astronomie. Paetec Verlag, 2001. ISBN 3-89517-798-9. Helmut Zimmermann, Alfred Weigert: Lexikon der Astronomie. Spektrum Verlag 1999. ISBN 3-8274-0575-0. A. Unsöld, B. Baschek: Der neue Kosmos. Springer Verlag 1999. ISBN 3-540-64165-3.

Mit Bildbearbeitungsprogrammen werden Fotografien der Sonne im H-alpha-Licht – selbst aufgenommen oder aus dem Internet – genutzt, um einen Umrechnungsfaktor zu ermitteln (Kilometer/Pixel), mit dem die Dimensionen von Protuberanzen in einer einfachen mathematischen Fingerübung bestimmt werden können. Unsere Sonne erscheint nur äußerst selten als makellose Kugel am Firmament, obwohl dies über viele Jahrhunderte angenommen wurde. Bereits mithilfe einfacher und gefahrloser Projektionsmethoden lassen sich dunkle Sonnenflecken auf ihrer Oberfläche deutlich erkennen. Neben diesen Flecken sind Protuberanzen beliebte Objekte der Sonnenbeobachtung. Diese können mit H-alpha-Filtern beobachtet werden, die speziell für die Beobachtung der Sonne entwickelt wurden. Wenn keine eigenen Beobachtungen durchgeführt und so die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen nicht "vorgelebt" werden können, sondern lediglich beeindruckende Sonnenbilder aus dem Internet zum Einsatz kommen, besteht die Gefahr, dass insbesondere junge Schülerinnen oder Schüler auf die Idee kommen, einen Blick durch das Fernglas zu "riskieren". Die Bedingungen einer gefahrlosen Sonnenbeobachtung sollten daher - auch, und oder gerade wenn sie nicht praktiziert werden kann - eindringlich thematisiert werden. Hinweise zum Unterrichtsverlauf Informationen zur Durchführung eigener Beobachtungen und Beschreibung der Aufgabenstellung Die Schülerinnen und Schüler sollen unterschiedliche Protuberanzenarten erkennen. die Größe einer Protuberanz berechnen. die Größe der Protuberanz mit der Größe der Erde vergleichen. Thema Größenbestimmung von Protuberanzen Autor Heinrich Kuypers Fach Astronomie, Astronomie AG Zielgruppe ab Klasse 8 Zeitraum eine Doppelstunde Technische Voraussetzungen Computer mit Bildbearbeitungsprogramm, zum Beispiel Paint oder GIMP ( Infos und Links zu GIMP bei Wikipedia) Wenn Sie Protuberanzen direkt beobachten möchten, benötigen Sie ein Teleskop mit einem H-alpha-Filter. Dieser Interferenzfilter lässt nur das Licht des ionisierten Wasserstoffs durch und gewährleistet so eine gefahrlose direkte Beobachtung der Sonne. Die Sonnenscheibe erscheint dann in einem sattem Rot - Protuberanzen und Filamente werden sichtbar. Leistungsfähige H-alpha-Teleskope, mit denen gute Beobachtungsergebnisse erzielt werden können, werden heute schon für unter 1.000 € angeboten (siehe Zusatzinformationen). Wenn kein geeignetes Teleskop zur Verfügung steht, können Sie für die mathematische Übung Sonnenfotos aus dem Internet nutzen (siehe Internetadressen). Zusammen mit dem zu bearbeitenden Bild wird der Sonnendurchmesser von 1,39 Millionen Kilometern als Maßstab vorgegeben. Die Schülerinnen und Schüler sollen in Partnerarbeit mitmilfe eines einfachen Bildbearbeitungsprogramms (Paint, GIMP) die Gesamtpixelbreite der Sonne bestimmen und so einen Umrechnungsfaktor (Kilometer/Pixel) berechnen. Im nächsten Schritt sollen sie die Pixellänge einer Protuberanz bestimmen und anschließend die Pixellänge der Protuberanz in Kilometer umrechnen. Alternativ kann die Aufgabe auch am Bildausdruck bearbeitet werden. Damit die Schülerinnen und Schüler eine anschauliche Vorstellung von der Größe der Protuberanz bekommen, sollen sie einen Kreis mit dem Durchmesser der Erde im richtigen Maßstab neben die Protuberanz zeichnen. Protuberanzen am Rand der Sonnenscheibe sind im H-alpha-Licht als leuchtende Bögen deutlich zu erkennen. Natürlich gibt es Protuberanzen nicht nur am Sonnenrand, sondern auch direkt vor der Sonnenscheibe. Allerdings sind sie dann im H-alpha-Licht nur als dunkle Linien auf der Sonnenoberfläche erkennbar. Dies liegt daran, dass die Protuberanzen sich in der mehrere Millionen Grad Celsius heißen Sonnenkorona befinden. Vor diesem Hintergrund erscheinen die nur etwa 6.000 Grad Celsius heißen Protuberanzen als dunkle Linien und werden dann Filamente genannt. Man unterscheidet zwei Klassen von Protuberanzen: Stationäre Protuberanzen Diese Protuberanzen sind über sehr lange Zeiträume (bis zu einigen Monaten) stabil und besitzen oft sehr weiträumige, brückenartige Strukturen. Aktive Protuberanzen Diese Protuberanzen treten immer in der Nähe von Sonnenflecken auf. Dabei können sich sogenannte Fleckenprotuberanzen bilden, die sehr enge bogenförmige Formen aufweisen, oder eruptive Protuberanzen. Diese sind geöffnet und entlassen große Mengen an elektrisch geladener Materie (Koronale Massenauswürfe) in das interstellare Medium. Die aktiven Protuberanzen zeigen innerhalb weniger Stunden erhebliche Formveränderungen.

Das physikalische Standardthema Dopplereffekt wird durch den Bezug zu einem spannenden astronomischen Forschungsgebiet „gewürzt“. Neben Freihandexperimenten kommt auch ein Java-Applet zum Einsatz, mit dem man mit Sternen und Planeten "experimentieren" kann. Die Suche nach fremden Welten, die womöglich auch intelligentes Leben beherbergen, ist ein Faszinosum. Für die Einführung des Dopplereffekts bietet das aktuelle Forschungsgebiet der spektroskopischen Suche nach extrasolaren Planeten deshalb eine sehr gute Gelegenheit, Schülerinnen und Schüler zu motivieren. Die hier vorgestellte Unterrichtseinheit wurde im Rahmen des Projektes Wissenschaft in die Schulen! erstellt. Der Dopplereffekt ist in vielen Bundesländern Bestandteil der Lehrpläne. In Bayern steht er zum Beispiel im Rahmen der Akustik (Jahrgangsstufe 11) sowie in der Lehrplanalternative Astronomie (Jahrgangsstufe 13) auf dem Programm. In Baden-Württemberg kann er als Phänomen bei elektromagnetischen Wellen behandelt werden. Unterrichtsverlauf und Materialien Vorkenntnisse, Hinweise zum Unterrichtsablauf und alle Materialien im Überblick (Grafiken, Applets und Arbeitsblatt) Die Schülerinnen und Schüler sollen Phänomenologisch in das Thema des akustischen Dopplereffekts eingeführt werden. ihr erworbenes Wissen durch Analogiebetrachtung auf den optischen Dopplereffekt übertragen. Thema Der Dopplereffekt und die Entdeckung von Exoplaneten Autoren Dr. Olaf Fischer Fach Physik, Astronomie Zielgruppe Sek II Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetzugang in ausreichender Anzahl oder Präsentationsrechner mit Beamer; Browser mit aktiviertem Javascript; Java Runtime Environment (kostenloser Download) Planung Der Dopplereffekt und die Entdeckung von Exoplaneten Folgende Themen sollten im Unterricht bereits behandelt worden sein: Schallwellen und elektromagnetische Wellen Grundbegriffe der Wellenlehre Zusammenhang zwischen Frequenz und Wellenlänge Spektrum, Absorptionslinien Planetenbewegung Schwerpunkt Sinusfunktion Aufbau der Stunde Der Dopplereffekt soll als Phänomen eingeführt werden, das bei verschiedenen Wellenformen (Licht- und Schallwellen) auftritt. Man beachte dabei, dass der Dopplereffekt aber kein spezifisches Wellenphänomen ist. In der Einstiegsphase der Unterrichtseinheit dient die Betrachtung von Lichtwellen ferner Sternen zunächst "nur" der Motivation (Projektion von Exoplaneten in künstlerischer Darstellung, siehe Materialien). Danach wird der Dopplereffekt anhand von Schallwellen "erlebt" (Freihandexperimente mit der Stimmgabel) und kann einfach erklärt werden, bevor man sich wieder dem Licht der Sterne zuwendet. Eine ausführliche Darstellung des möglichen Unterrichtsverlaufs und Vorschläge zum Einsatz der Materialien finden Sie in dem Der Dopplereffekt und die Entdeckung von Exoplaneten . Analogiebetrachtung - akustischer und optischer Dopplereffekt Die Analogiebetrachtung zwischen den beiden Wellentypen spielt für den Erkenntnisgewinn und bei der Ergebnissicherung eine wesentliche Rolle. Sie findet in der tabellarischen Aufzeichnung an der Tafel beziehungsweise im Arbeitsblatt der Schülerinnen und Schüler ihren Niederschlag (dopplereffekt_exoplaneten_tabelle.rtf). Wichtig ist, dass den Lernenden die Grenzen der Analogie mit der gleichen Wertigkeit wie die Analogie selbst vermittelt werden. Für den Dopplereffekt ist die Betrachtung von Relativbewegungen von Sendern (und Empfängern) wichtig. Der Übergang vom einfachsten Fall (geradlinige Bewegung mit konstanter Geschwindigkeit) zu einer von außen betrachteten Kreisbewegung mit konstanter Bahngeschwindigkeit (Blickrichtung in der Kreisbahnebene) stellt eine hohe Anforderung dar. Es gilt die für den Dopplereffekt verantwortliche Radialgeschwindigkeitskomponente zu erkennen. Die Physik in der Schule lebt von Experimenten, die "leibhaftig" stattfinden und damit sinnliche Eindrücke hinterlassen. Für die Einführung des Dopplereffektes sind Freihandexperimente mit der Stimmgabel sehr gut geeignet. Java-Applets, die im Internet kostenfrei zur Verfügung stehen (zum Teil auch als Download), erlauben eine für die Abstraktion wichtige Veranschaulichung der physikalischen Zusammenhänge. So können die Schülerinnen und Schüler zum Beispiel mithilfe eines Java-Applets von Rob Scharein die Auswirkungen des Doppler-Effektes bei verschiedenen Sternen und Planeten (Sonne-Erde, -Jupiter, -Saturn, -Uranus, 51 Pegasi, Gliese 86) "experimentell" untersuchen. Abb. 1 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt einen Screenshot des Applets. Jupiter ist blau, die Sonne weiß und der gemeinsame Schwerpunkt als roter Punkt dargestellt.

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.