In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus erarbeiten sich die Lernenden anhand von Online-Materialien einen Überblick über die verschiedenen Vulkantypen und ziehen daraus Schlüsse für das Gefahrenpotenzial eines Vulkans.Die Verteilung der Vulkane auf der Erde ist kein Zufall, sondern folgt ganz bestimmten Mustern. Die Ursachen für diese Verteilung sowie die Formentstehung der Vulkane erarbeiten sich die Lernenden anhand der in einem Arbeitsblatt formulierten Aufgabenstellungen. Das Leben in der Nähe eines Vulkans ist immer mit einem gewissen Risiko verbunden. Am Beispiel des Vesuv führen die Schülerinnen und Schüler eine Risikoanalyse auf der Basis von Google Maps oder optional von Google Earth durch.Die Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus ist für die Arbeit in der Sekundarstufe II konzipiert und wurde vom Autor durchgeführt, nachdem er die Theorie der Plattentektonik mit den Schülerinnen und Schülern besprochen hatte. Das Arbeitsblatt ist so aufgebaut, dass sich die Jugendlichen innerhalb einer Doppelstunde die Grundlagen des Vulkanismus erarbeiten. Sie sollen entsprechend die drei Vulkantypen (Strato-, Schildvulkan und Caldera) in ihren spezifischen Eigenschaften darstellen. Weiterhin sollen sie die globale Verteilung von Vulkanen untersuchen und begründen (Bezug zur Plattentektonik) und einige wichtige vulkanische Ausbruchsereignisse in ihren Folgen beschreiben können. Grundlagen des Vulkanismus Je nach Leistungsfähigkeit des Kurses dürfte mit den Aufgaben 1 bis 3 eine Doppelstunde gefüllt sein. Aufgabe 4 stellt die erarbeiteten Grundlagen anwendungsbezogen in einen größeren Gesamtzusammenhang. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler das Gefahrenpotenzial des Vesuv für die umliegenden Siedlungen bewerten. Dazu ist es notwendig, dass zuerst der erste Link in Aufgabe 4 bearbeitet wird, da hier unterschiedliche Folgegefahren durch ausbrechende Vulkane darstellt werden. Anschließend versuchen die Schülerinnen und Schüler eine Risikoanalyse für den Vesuv und seine Umgebung auf Basis des Kartenmaterials in Google Maps durchzuführen. Die Aufgaben 1 bis 3 sind idealerweise in Einzel- oder Partnerarbeit zu lösen, Aufgabe 4 kann auch von einer größeren Gruppe bearbeitet werden. Einsatz von Google Earth Die Erfahrungen zeigen, dass die multimediale Aufbereitung des Themas zusätzlich zur Faszination Vulkanismus ein sehr starker Motivator ist, über längere Zeit mit starker Konzentration an der fachlichen Aufbereitung zu arbeiten. Zudem lässt das gewählte Medium ein individuelles Lerntempo zu und fördert den Umgang mit dem Computer. Eine noch höhere Anforderung hat die Aufgabe 4, wenn sie nicht mit Google Maps, sondern mit Google Earth durchgeführt wird. Hier wird eine intensive Einarbeitung der Schülerinnen und Schüler in Google Earth verlangt. Dazu sollen sie den Vesuv suchen, eine geeignete Überhöhung des Geländes einstellen und verschiedene Gefahrenquellen mithilfe von Vektor-Overlays visualisieren und präsentieren. Eine Einführung für die Lehrkraft gibt das Video google_earth_tutorial.wmv, welches auch als Hilfestellung für die Jugendlichen im Unterricht genutzt werden kann.Die Schülerinnen und Schüler können die verschiedenen Vulkanarten typisieren. führen die globale Verteilung von Vulkanen auf die Lage und Ausprägung der plattentektonischen Grenzen zurück. können die wichtigsten Vulkanausbrüche geographisch verorten und ihre Eigenschaften (Risikopotenzial) beschreiben können anhand recherchierter Fakten eine eigenständige Risikoanalyse durchführen. können Gefährdungspotenziale in Google Earth mithilfe von Bilderoverlays darstellen. können die Ergebnisse präsentieren. Je nach Leistungsfähigkeit des Kurses dürfte mit den Aufgaben 1 bis 3 eine Doppelstunde gefüllt sein. Aufgabe 4 stellt die erarbeiteten Grundlagen anwendungsbezogen in einen größeren Gesamtzusammenhang. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler das Gefahrenpotenzial des Vesuv für die umliegenden Siedlungen bewerten. Dazu ist es notwendig, dass zuerst der erste Link in Aufgabe 4 bearbeitet wird, da hier unterschiedliche Folgegefahren durch ausbrechende Vulkane darstellt werden. Anschließend versuchen die Schülerinnen und Schüler eine Risikoanalyse für den Vesuv und seine Umgebung auf Basis des Kartenmaterials in Google Maps durchzuführen. Die Aufgaben 1 bis 3 sind idealerweise in Einzel- oder Partnerarbeit zu lösen, Aufgabe 4 kann auch von einer größeren Gruppe bearbeitet werden. Die Erfahrungen zeigen, dass die multimediale Aufbereitung des Themas zusätzlich zur Faszination Vulkanismus ein sehr starker Motivator ist, über längere Zeit mit starker Konzentration an der fachlichen Aufbereitung zu arbeiten. Zudem lässt das gewählte Medium ein individuelles Lerntempo zu und fördert den Umgang mit dem Computer. Eine noch höhere Anforderung hat die Aufgabe 4, wenn sie nicht mit Google Maps, sondern mit Google Earth durchgeführt wird. Hier wird eine intensive Einarbeitung der Schülerinnen und Schüler in Google Earth verlangt. Dazu sollen sie den Vesuv suchen, eine geeignete Überhöhung des Geländes einstellen und verschiedene Gefahrenquellen mithilfe von Vektor-Overlays visualisieren und präsentieren. Eine Einführung für die Lehrkraft gibt das Video google_earth_tutorial.wmv, welches auch als Hilfestellung für die Jugendlichen im Unterricht genutzt werden kann.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus erstellen die Schülerinnen und Schüler ein Modell der Risikoanfälligkeit und kartieren die Risikogebiete der Erde mit einem Geographischen Informationssystem.Diese Unterrichtseinheit zum Thema Vulkanismus beschreibt, wie mit frei zugänglichen Daten von der NGDC-Website (National Geophysical Data Center) HTML-Seiten mit Informationen zu Vulkanen und deren Lage als Ereignisthema im Diercke GIS 2.0 dargestellt werden können. Ein Klick auf die linke Abbildung zeigt Ihnen das Ergebnis. Der Artikel richtet sich in erster Linie an GIS-Fortgeschrittene, die zum Beispiel mit dem Diercke-GIS-Datenbaustein "UN-Entwicklungsindex (HDI-GDI)" Erfahrungen gemacht haben. Das Thema der in einem Leistungskurs der Jahrgangsstufe 13 durchgeführten Unterrichtseinheit beruht auf der Umsetzung des Lehrplans für Gymnasien in Schleswig-Holstein über Katastrophen, Krisen und Konflikte: Risikogebiete der Erde (13.2). Dieser Beitrag konzentriert sich auf die Darstellung der GIS-Arbeit der Schülergruppe, die sich mit den Vulkanen beschäftigte. Der GIS-Einsatz lässt sich neben Naturkatastrophen (Erdbeben, Tsunami, Vulkanausbrüche, Wirbelstürme, Überschwemmungen) auch auf die Behandlung "menschlicher Katastrophen" übertragen (Kriege, Chemieunfälle, Hungersnöte), die im Rahmen des Themas "Risikogebiete der Erde" auch behandelt wurden. Die Methode "Ereignisthema" Um zu digitalen Karten bei der Nutzung des Diercke GIS zu kommen, bieten sich (nicht nur) für Schulen mehrere Wege an: Arbeit mit mitgelieferten Shapes oder weiteren Bausteinen Download fertiger Shapes - meist nach langer Suche aus dem Internet Verknüpfung selbst erstellter Tabellen mit vorhandenen Shapes eigene Digitalisierung, die meist sehr zeitaufwändig ist Nutzung der Methode "Ereignisthema" Während die ersten Punkte den GIS-Nutzerinnen und Nutzern meist geläufig sind, ist die Ereignisthema-Methode weniger verbreitet. Unter einem Ereignisthema versteht man im Diercke GIS ein Punktethema, für das die Koordinaten nur in einer mehrspaltigen Tabelle (als TXT oder DBF) vorliegen, die in eine digitale Karte (Punkt-Shape) umgewandelt werden soll. Die Diercke GIS Onlinehilfe liefert folgende Definition: "Bei Ereignissen handelt es sich um Punktobjekte, deren Ort in einer Tabelle definiert ist, jeweils mit einem Objekt pro Datensatz. Ein Ereignis kann sich [ ... ] an einer bekannten X-Y-Koordinate befinden." Mit dieser Unterrichtseinheit möchte ich am Beispiel der Vulkane deutlich machen, dass das Ereignisthema sehr interessante Möglichkeiten bietet. Das folgende PDF gibt Ihnen technische Hinweise und Tipps zur Umsetzung des Projektes mithilfe von Daten des National Geophysical Data Center (NGDC) zu den Themen Vulkane oder Erdbeben. Die Schülerinnen und Schüler stellen Risikofaktoren zusammen. verarbeiten die Indikatoren zu einem Verwundbarkeitsindex. typisieren die Regionen nach dem Grad der Verwundbarkeit. erstellen ein Modell der Verwundbarkeit (zum Beispiel eine Weltkarte der Verwundbarkeit oder eine Risikokartierung auf Länderebene auf der Grundlage länderspezifischer Detailstudien). Um zu digitalen Karten bei der Nutzung des Diercke GIS zu kommen, bieten sich (nicht nur) für Schulen mehrere Wege an: Arbeit mit mitgelieferten Shapes oder weiteren Bausteinen Download fertiger Shapes - meist nach langer Suche aus dem Internet Verknüpfung selbst erstellter Tabellen mit vorhandenen Shapes eigene Digitalisierung, die meist sehr zeitaufwändig ist Nutzung der Methode "Ereignisthema" Während die ersten Punkte den GIS-Nutzerinnen und Nutzern meist geläufig sind, ist die Ereignisthema-Methode weniger verbreitet. Unter einem Ereignisthema versteht man im Diercke GIS ein Punktethema, für das die Koordinaten nur in einer mehrspaltigen Tabelle (als TXT oder DBF) vorliegen, die in eine digitale Karte (Punkt-Shape) umgewandelt werden soll. Die Diercke GIS Onlinehilfe liefert folgende Definition: "Bei Ereignissen handelt es sich um Punktobjekte, deren Ort in einer Tabelle definiert ist, jeweils mit einem Objekt pro Datensatz. Ein Ereignis kann sich [ ... ] an einer bekannten X-Y-Koordinate befinden." Mit dieser Unterrichtseinheit möchte ich am Beispiel der Vulkane deutlich machen, dass das Ereignisthema sehr interessante Möglichkeiten bietet. Das folgende PDF gibt Ihnen technische Hinweise und Tipps zur Umsetzung des Projektes mithilfe von Daten des National Geophysical Data Center (NGDC) zu den Themen Vulkane oder Erdbeben. Weitere Materialien Die Datei erdbeben.txt enthält Daten des Seebebens, das den Tsunami vom 26. Dezember 2004 auslöste. Aus dieser Datei kann mithilfe der Ereignisthema-Methode eine Erdbebenkarte erstellt werden. Shape-Dateien Eine digitale Karte in Form von Shapedateien besteht aus mehreren Dateien, die die Geometrie (SHP) einerseits und die Sachdaten in Tabellenform (DBF) zu jedem Objekt mittels einer Indexdatei (SHX) verbinden. In den nicht immer vorhandenen SBN- und SBX-Dateien wird ein raumbezogener Index gespeichert. Diese Dateien müssen immer im selben Verzeichnis stehen und werden vom Diercke GIS zusammen geladen.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Gesteinskreislauf lernen die Schülerinnen und Schüler die Umwandlung der Gesteine sowie die wichtigsten Hauptgesteinsgruppen kennen. Ziel ist es, die drei Gesteinsgruppen "magmatisches Gestein", "metamorphes Gestein" und "Sedimentgestein" zu unterscheiden sowie deren Besonderheiten aufzuzeigen.Der Kreislauf der Gesteine, der ungefähr 200 Millionen Jahre lang dauert, bezeichnet die Umwandlung von magmatischem also vulkanischem Gestein bis zur Entstehung von Sedimentgestein und weiter zur Veränderung in metamorphes Gestein durch hohen Druck oder auch durch hohe Temperaturen. Mithilfe des Gesteinskreislaufs können auch geologische Prozesse erläutert werden, die für das Verständnis von Prozessen an der Erdoberfläche wichtig sind. Anhand einiger Praxisbeispiele lernen die Schülerinnen und Schüler die einzelnen Gesteinsgruppen näher kennen. Zunächst beschäftigen sich die Lernenden mit dem Erdaufbau. Sie lernen die einzelnen Schichten der Erde kennen und beschriften diese. Anschließend stellen sie den Gesteinskreislauf durch ein Experiment nach, ehe sie die einzelnen Abläufe beschriften. Zudem lernen sie verschiedene Gesteinsgruppen kennen. Abschließend beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Frostsprengung als Beispiel für physikalische Verwitterung. Das Thema Gesteinskreislauf im Unterricht Um in die Thematik der verschiedenartigen Gesteinswelt einzusteigen, bedarf es grundlegender Kenntnisse des Erdaufbaus und einiger geologischer Prozesse auf unserer Erde. Die Gesteinswelt ist ein sehr komplexes Thema, denn seit Jahrmillionen werden die Gesteine auf und in der Erdkruste neu verteilt und anders zusammengefügt. All dies geschieht in einem lang andauernden Prozess, der zudem noch durch exogene und endogene Kräfte beeinflusst wird. Gesteine prägen unser Landschaftsbild bis heute. Der Motor der Gesteinsbildung sind die endogenen und exogenen Kräfte im Innern der Erde beziehungsweise außerhalb der Erdoberfläche. Endogene Kräfte sind die auf- und absteigenden Strömungen im Erdmantel durch flüssiges Magma, die sowohl zur Bildung von neuem Gestein oder zur Vermischung von Gesteinsarten als auch zur Bewegung der Erdplatten beitragen. Zu den exogenen Prozessen oder Kräften gehören unter anderem die auf der Erdoberfläche ablaufenden Prozesse, wie zum Beispiel Erosion, Transport und Sedimentation. Gesteine sind feste Bestandteile der Erdkruste und des Erdmantels. Meistens bestehen Gesteine aus mehreren Mineralien oder nur aus einem Mineral. Mineralien sind einheitliche natürliche anorganische feste Stoffe der Erdkruste, die bestimmte Eigenschaften aufweisen. Circa 200 Mineralien bilden die Welt der Gesteine. Je nach Entstehungsort und -art lassen sich die drei Hauptgruppen differenzieren: Magmatisches Gestein (Erstarrungsgestein), Sedimentgestein (Ablagerungsgestein) und Metamorphes Gestein (Umwandlungsgestein). Alle drei Gesteinsgruppen stehen über den Kreislauf der Gesteine in engem Zusammenhang, aber auch über den Luft- und Wasserkreislauf auf der Erde findet ein reger Austausch also eine Durchmischung der Gesteinsarten statt. Die Schülerinnen und Schüler können nach dieser Unterrichtseinheit geologische Vorgänge und auch Zusammenhänge in der Natur, wie zum Beispiel die Gebirgsbildung leichter verstehen und nachvollziehen. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten die Begriffe endogene und exogene Faktoren auf der Erdoberfläche verstehen und Grundwissen über den Erdaufbau (Erdkern, Erdmantel, Erdkruste) sowie die inneren Vorgänge haben. Es ist sinnvoll, mit den Lernenden vorher das Thema Vulkanismus und die Plattentektonik zu behandeln. Didaktische Analyse Mithilfe dieser Unterrichtsmaterialien lernen die Schülerinnen und Schüler die Zusammenhänge des Gesteinskreislaufs und die gestaltenden Kräfte der Verwitterung auf der Erdoberfläche kennen und können abschließend die drei Hauptgesteinsgruppen magmatisches Gestein, Sedimentgestein und metamorphes Gestein unterscheiden und je ein Beispiel benennen. In der realen Natur Gesteine den jeweiligen Gesteinsgruppen zuzuordnen bleibt trotz grundlegender theoretischer Kenntnisse nur Geologen vorbehalten. Methodische Analyse Je nach Wissensstand der Schülerinnen und Schüler kann eine Wiederholung des Erdaufbaus sinnvoll sein, beispielsweise kann das dieses Video über den Aufbau der Erde hilfreich sein: Methodische Schwierigkeiten sollten durch die Anwendung von praktischen Beispielen an sich gar nicht auftreten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die unterschiedlichen Gesteinsarten kennen und verstehen die Gründe für die Umwandlung der Gesteine und ihre Einflüsse von außen. verstehen, wie man mithilfe eines Modells die Realität des Kreislaufs der Gesteine abbilden kann. können den Gesteinskreislauf in einem ganzheitlichen Zusammenhang bringen und verstehen das physikalische Phänomen Frostsprengung. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stärken ihre Lesekompetenz und können grafische Schemata verstehen und Fachbegriffe zielgerichtet einsetzen. können verschiedenartige Medien wie Texte, Tabellen, Grafiken, Videos und Bilder hinsichtlich relevanter Informationen auswerten. können die fachlichen Informationen aus verschiedenen Medien kritisch hinterfragen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konzentriert in Kleingruppen und nehmen die Vorschläge der anderen auf. lernen zu komplexen Themenstellungen kritisch Stellung zu beziehen. erarbeiten Lösungsvorschläge in Kleingruppen.

Der Wechsel der Venusphasen und die Metamorphose vom Abend- zum Morgenstern bieten ein astronomisches Lehrstück und schulen das räumliche Verständnis. "Sie loderte silbern, entsandte verfliegende Strahlen, brannte in Zacken, und eine längere Flamme schien gleich der Spitze eines Speeres obenauf ihr zu stehen" - so beschreibt Thomas Mann (1875-1955) die Erscheinung der Venus am Himmel über Kanaan in dem Roman "Joseph und seine Brüder". Nach Sonne und Mond ist unser Nachbarplanet das hellste Objekt am Himmel, aber nicht zu jeder Zeit: Bedingt durch die innerhalb der Erdbahn gelegene Umlaufbahn zeigt Venus verschiedene Phasen (Vollvenus, Halbvenus, Neuvenus) und dabei eine erhebliche Veränderung des scheinbaren Durchmessers. Zum Zeitpunkt ihres größten Glanzes erscheint Venus als breite Sichel. Informationen zur Sichtbarkeit des Planeten am Abendhimmel finden Sie unter Links und Literatur . Zur Vorbereitung der Beobachtung können mithilfe kostenfreier Planetarium-Software (z.B. Stellarium ) Simulationen durchgeführt und Sternkarten ausgedruckt werden. Beobachtung ohne optische Hilfsmittel Eine Beobachtung der Venus über einen längeren Zeitraum, insbesondere die "Metamorphose" vom Morgenstern zum Abendstern - bietet ein schönes astronomisches Lehrstück. Schülerinnen und Schüler können die Dynamik des Sonnensystems dabei ganz ohne optische Hilfsmittel erleben. Sie verstehen den Wandel vom Abend- zum Morgenstern als Projektion eines einfachen Manövers an die Himmelskugel: Venus überholt die Erde auf der "Innenbahn". Ausführliche Hinweise zur Beobachtung und Dokumentation von Planetenbewegungen über einen längeren Zeitraum finden Sie in dem Beitrag zur Allgemeine Hinweise zur Planetenbeobachtung . Beobachtung der Venusphasen Mit dem bloßen Auge sind im Laufe von Wochen und Monaten lediglich deutliche Veränderungen der Venushelligkeit erkennbar. Das zugrunde liegende Zusammenspiel von Venusgröße und -phase offenbart sich allerdings erst beim Blick durch optische Hilfsmittel. Wenn Sie keinen Zugriff auf ein Amateurteleskop haben, bietet sich ein Besuch in der nächsten Volkssternwarte an. Falls Sie Hobby-Ornithologen im Kollegium oder Freundeskreis haben: Auch mit einem guten Spektiv lassen sich die Phasen der Venus beobachten. Die schlanke Sichel der erdnahen Venus ist sogar schon mit einem guten Feldstecher (10-fache Vergrößerung) erkennbar. Besonders Scharfsichtigen soll dies sogar mit bloßem Auge gelingen - darauf bezieht sich möglicherweise auch Thomas Manns Beschreibung. Auf den Spuren von Galileo Galilei und Simon Marius Auch ohne die Einbettung in ein längeres Beobachtungsprojekt lohnt es sich, die Schülerinnen und Schüler einen Blick auf die Sichelform des strahlenden Planeten werfen zu lassen. Dabei wandeln sie in den Fußstapfen bedeutender Vorgänger: Galileo Galilei (1564-1642) und der weniger bekannte deutsche Astronom Simon Marius (1573-1624) entdeckten 1610 mit den ersten Fernrohren nahezu zeitgleich die Venusphasen - eine Beobachtung, die zum Sturz des geozentrischen und zur Untermauerung des heliozentrischen Weltbildes beitrug. Entstehung der Venusphasen Geometrische Betrachtungen zur Perspektive unseres Blicks auf die Venus veranschaulichen die Entstehung der Venusphasen. Die Erforschung des Planeten Die Atmosphäre gleicht einem heißen Ozean, der eine dämmrige und von erstarrten Lavaflüssen geprägte Landschaft bedeckt. Die Schülerinnen und Schüler sollen Bewegung und Phasen der Venus durch die Bahngeometrie erklären können und ihr räumliches Vorstellungsvermögen schulen. erläutern können, warum die Entdeckung der Venusphasen durch Galileo Galilei (1564-1642) und Simon Marius (1573-1624) das heliozentrische Weltbild unterstützte. die schon in der Dämmerung strahlende Venus mit eigenen Augen betrachten und - wenn möglich - mithilfe geeigneter optischer Instrumente die Sichelform des Planeten beobachten. die charakteristischen Eigenschaften der Venusatmosphäre und -oberfläche kennen lernen und den Planeten nicht nur als Lichtpunkt betrachten, sondern in ihm eine fremde Welt erkennen. eine astronomische Beobachtung gemeinsam planen und zusammen mit Mitschülern, Lehrpersonen, Eltern, Freundinnen oder Freunden erleben. Planetarium-Software als Werkzeug zur Planung astronomischer Beobachtungen kennen und nutzen lernen. Thema Beobachtung der Venus Autor Dr. André Diesel Fächer Naturwissenschaften ("Nawi"), Astronomie, Astronomie AG Zielgruppe Sekundarstufe I und II Zeitraum variabel: vom einmaligen Beobachtungsabend bis hin zur Dokumentation der Venusbahn über Wochen oder Monate Technische Voraussetzungen Beobachtung mit dem bloßen Auge oder einem guten Feldstecher (dieser ermöglicht zumindest die Betrachtung der schmalen Venussichel); Spektive (40-60-fache Vergrößerung) und kleine Amateurteleskope lassen alle Venusphasen erkennen. Software Planetarium-Software zur Vorbereitung (Beamerpräsentation) oder zum Ausdrucken von Himmelskarten, zum Beispiel Stellarium (kostenfreier Download) Untere und Obere Konjunktion Die innerhalb der Erdbahn kreisende Venus "pendelt" von uns aus gesehen zwischen der größten westlichen und der größten östlichen Elongation hin und her (Abb. 1). Im Gegensatz zu Mars und den äußeren Planeten ist bei Venus und Merkur zwischen der unteren und der oberen Konjunktion zu unterscheiden. In den Zeiten um beide Konjunktionen befinden sich die inneren Planeten nahe bei der Sonne am Taghimmel und sind nicht zu beobachten (ähnlich der "Neumondsituation"). Zum Zeitpunkt der unteren Konjunktion ist Venus etwa 40 Millionen Kilometer von der Erde entfernt, zum Zeitpunkt der oberen Konjunktion etwa 150 Millionen Kilometer. Daraus ergeben sich die deutlichen Änderungen des scheinbaren Durchmessers des Planetenscheibchens an unserer Himmelskugel. Venustransite Wenn sich Merkur oder Venus zum Zeitpunkt der unteren Konjunktion genau zwischen Erde und Sonne befinden, ist ein so genannter Transit zu beobachten: Der Planet wandert als schwarzes Scheibchen über die Sonnenscheibe. Aufgrund der nicht ganz identischen Bahnebenen der Planeten geschieht dies jedoch nur selten (aus demselben Grund haben wir auch nicht bei jedem Neumond eine Sonnenfinsternis). Abb. 2 zeigt den Venustransit von 2004, aufgenommen von einer Schülergruppe am Gymnasium Isernhagen (Niedersachsen). Der nächste Venustransit am 6. Juni 2012 ist, wenn die Sonne in Mitteleuropa aufgeht, schon fast beendet. Der nächste Merkurtransit am 09. Mai 2016 kann dagegen vollständig beobachtet werden. Solche Beobachtungen sind nur mit geeigneten Schutzbrillen und Instrumenten möglich! Phasen der Venus Im Gegensatz zu den anderen Planeten zeigen Venus und Merkur aufgrund ihrer innerhalb der Erdbahn liegenden Bewegung um die Sonne Phasen: Etwa während der größten östlichen Elongation (siehe Abb. 1) ist eine abnehmende Halbvenus als auffälliger Abendstern zu beobachten. Um den Zeitpunkt der größten westlichen Elongation ist eine zunehmende Halbvenus als Morgenstern zu sehen. Vor oder nach der unteren Konjunktion erscheint Venus (kurz nach Sonnenuntergang beziehungsweise kurz vor Sonnenaufgang) als große, aber sehr schmale Sichel. Um die obere Konjunktion herum erscheint das Planetenscheibchen dagegen voll beleuchtet, aber sehr klein und ist dadurch in der Dämmerung sehr unauffällig. Durch das Zusammenspiel von Entfernung und Beleuchtung (Phase) des Planeten kommen die großen Helligkeitsschwankungen der Venus zustande. An einem bestimmten Punkt zwischen unterer und oberer Konjunktion erstrahlt Venus in ihrem größten Glanz. Zu diesem Zeitpunkt sind 28 Prozent der uns zugewandten Seite des Planeten beleuchtet (Venus erscheint dann als breite Sichel). Abb. 3 zeigt die Entwicklung der abnehmenden Venus bis hin zur scharfen Sichelform. Die Aufnahmen stammen von Jens Hackmann. Weitere Astronomie-Fotos finden Sie auf seiner Homepage: Java-Applet zur Entstehung der Venusphasen Ein Java-Applet von Rob Scharein veranschaulicht dynamisch die Entstehung der Phasen bei den inneren Planeten Venus und Merkur. Sonne, Erde und die Bewegung des inneren Planeten werden in der Aufsicht dargestellt. Zeitgleich sieht man - aus der Perspektive irdischer Beobachter - die Entwicklung der Phasen und die Veränderungen der Größe des Planetenscheibchens. Java-Applet "Phases of the inner planets" (Astronomy and Physics Simulations) Klicken Sie auf der Website von Rob Scharein unter "Solar system explorer" auf das Saturn-Icon vor "Phases of the inner planets". Venus benötigt für die Umrundung der Sonne 243 Tage und um sich einmal um sich selbst zu drehen 225 Tage. Der Drehsinn der Eigenrotation ist bei ihr - als einzigem Planeten - retrograd: Die Sonne geht also im Westen auf und im Osten unter. Daraus ergibt sich, dass auf der Venusoberfläche alle 117 Tage die Sonne aufgeht. Die Ursache für die retrograde Rotation ist nicht bekannt - möglicherweise war hier eine Kollision im Spiel. Ein "Venuszyklus" am Erdhimmel dauert länger als ein Venusjahr, da sich die Erde während eines Venusjahrs ja auch weiterbewegt: Von Neuvenus zu Neuvenus vergehen 584 Erdentage. Undurchdringliche Wolkenschicht Venus wird von dichten Wolken eingehüllt, die Teleskopen den Blick auf die Oberfläche verwehren und den Planeten als "Billardkugel" erscheinen lassen. Abb. 4 zeigt ein Venus-Portrait, aufgenommen von der NASA-Sonde Mariner 10. Die dichte Wolkendecke sorgte vor der Ära der Raumsonden für vielfältige Spekulationen. So vermutete man unter den Wolken eine Landschaft, die der der "Urerde" vor 200 Millionen Jahren entsprechen sollte, bedeckt von dampfenden Dschungeln, durch die saurierähnliche Geschöpfe stapfen sollten. Die Wolkendecke macht Venus nicht nur geheimnisvoll, sondern sorgt auch für den strahlenden Glanz des Planeten an unserem Himmel: Drei Viertel des Sonnenlichtes werden von den Wolken reflektiert. Planet im Fieber Als 1970 erstmals eine russische Raumsonde auf der Nachtseite des Planeten landete (Venera 7), meldete sie eine Temperatur von 475 Grad Celsius und den enormen Druck von 90 Erdatmosphären - das entspricht etwa dem Druck in 900 Metern Wassertiefe. Zwei Jahre später schickte eine weitere russische Sonde ähnliche Werte von der Tagesseite. Unter den dampfdruckkesselartigen Bedingungen verhält sich die Atmosphäre wie ein heißer Ozean, der die Temperaturunterschiede zwischen Tag- und Nachtseite ausgleicht. Die Zusammensetzung der Atmosphäre - 96 Prozent Kohlenstoffdioxid! - macht Venus zur perfekten Strahlungsfalle, die den Planeten in ein Dauerfieber versetzt. Der Treibhauseffekt wird noch verstärkt von Wasserdampfspuren und den Wolken aus 80-prozentiger Schwefelsäure, die die von der Oberfläche reflektierte Strahlung nicht in den Weltraum entkommen lassen. Der Schwefel wurde ursprünglich durch vulkanische Aktivitäten in Form von Schwefeldioxid ausgestoßen. Turbulente Atmosphäre Die amerikanischen Pionier-Sonden erkundeten in den siebziger Jahren die Zusammensetzung der Venusatmosphäre. Die von der Erde aus sichtbaren Wolken befinden sich etwa 65 Kilometer über der Oberfläche und werden von heftigen Winden (350 Kilometer pro Stunde) in nur vier Tagen um den gesamten Planeten gejagt. Wenige Kilometer darunter gehen die Wolken in eine gelbliche Dunstschicht über, die möglicherweise aus Schwefelsäuretröpfchen besteht. Etwa 50 Kilometer über der Oberfläche findet sich die dichteste Wolkenschicht. Aus ihr fällt ständig saurer Regen, der jedoch verdampft bevor er die Oberfläche erreicht. Auf dieser sind die Winde eher schwach (wenige Stundenkilometer). Die 2005 gestartete ESA-Sonde Venus Express umkreist den Planeten und erforscht dessen Atmosphäre und Klima genauer. Abb. 5 zeigt ein Wirbelsturmsystem, das von der Sonde fotografiert wurde. Blitzgewitter und dämmrige Tage Unterhalb der Wolken erzeugen zahlreiche Blitze ein verschwommenes Glühen - dass es dabei heftig grollen muss, kann man sich vorstellen. Nur ein Prozent des Sonnenlichts erreicht die Venusoberfläche. Hier ist es immer dämmrig, etwa wie an einem wolkenverhangenen Tag auf der Erde. Eine junge vulkanische Landschaft Die ersten Fotos der Oberfläche machten russische Raumsonden in den siebziger Jahren. Viele Bilder finden Sie auf der Website von Don P. Mitchell (siehe unten). Eine systematische Untersuchung der Oberfläche erfolgte durch die NASA-Sonde Magellan in den Jahren 1989 bis 1994. Die Sonde umkreiste den Planeten und durchdrang mit ihrem Radarauge die dichte Wolkendecke. Aus den gewonnenen Daten wurde eine detaillierte Karte erstellt, die 98 Prozent der Venusoberfläche erfasst. Von erstarrten Lavaströmen bedeckte Ebenen prägen weite Teile des Planeten. Es gibt aber auch Hochebenen, Gebirge und Vulkane. Der Computer kann aus den Radardaten dreidimensionale Reliefs berechnen und aus jeder gewünschten Perspektive darstellen. Abb. 6 zeigt ein solches Bild von Maat Mons, dem mit acht Kilometern höchsten Vulkan der Venus. 85 Prozent der Planetenoberfläche scheinen vor erst 500-800 Millionen Jahren aus einer gigantischen Lavaflut hervorgegangen zu sein, die das Vorgängerrelief kilometerdick bedeckte. Globaler Katastrophenzyklus oder langsames Ausklingen des Vulkanismus? Die von der Erde bekannte Plattentektonik gibt es auf der Venus nicht. Einige Wissenschaftler vermuten daher, dass die vulkanische Freisetzung von Wärme auf der Venus nicht - wie auf der Erde - kontinuierlich erfolgt. Sie glauben, dass Venus ihren geologischen Wärmehaushalt über einen periodischen Vulkanismus reguliert, der in heftigen Schüben ausbricht und dabei die Oberfläche des Planeten rundum erneuert. Andere Wissenschaftler favorisieren dagegen ein langsames Ausklingen der vulkanischen Aktivitäten während der letzten zwei Milliarden Jahre. Beide Hypothesen erklären, warum Einschlagkrater von Meteoriten auf der Venusoberfläche nicht älter als etwa 750 Millionen Jahre sind. Literatur Die astronomischen Jahrbücher informieren über die wesentlichen Ereignisse und deren Begleitumstände: Ahnert Astronomisches Jahrbuch, Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft (Heidelberg) Keller Kosmos Himmelsjahr, Kosmos Verlag (Stuttgart)

In diesem Beitrag stellen wir Ihnen vielfältige Möglichkeiten vor, sich mit faszinierenden und gut zu beobachtenden Objekten zu beschäftigen: Jupiter, dem größten Planeten unseres Sonnensystems, und seine vier Galileischen Monde. Beobachtungen des Gasriesen lohnen sich besonders während der Monate um die jährlichen Oppositionen.Vor 400 Jahren richtete Galileo Galilei (1564-1642) sein Fernglas auf den Himmel und sah wahrhaft Revolutionäres: Berge auf dem Mond, eine sichelförmige Venus und ein "Miniatur-Sonnensystem": Jupiter mit seinen vier Galileischen Monden, die ihre Positionen schon innerhalb weniger Stunden erkennbar verändern. Das einzige, was man benötigt, um dies mit eigenen Augen zu sehen, ist ein einfacher Feldstecher. Jupiter als Umlaufzentrum seiner vier Monde - dies können Schülerinnen und Schüler selbst entdecken, wenn sie an zwei oder mehr aufeinander folgenden Tagen den Fernglasanblick des Jupitersystems per Bleistift skizzieren. Vergleichen Sie die Ergebnisse Ihrer Klasse mit den 400 Jahre alten Skizzen von Galileo Galilei und stellen Sie den Lernenden Fotos der Raumsonden vor, die zeigen, welch bizarre Welten sich hintern den Lichtpünktchen der Jupitermonde verbergen. Informationen zur Sichtbarkeit des Planeten am Abendhimmel finden Sie unter Mehr zum Thema . Zur Vorbereitung der Beobachtung können mithilfe kostenfreier Planetarium-Software (z.B. Stellarium ) Simulationen durchgeführt und Sternkarten ausgedruckt werden.Der erste Tipp ist etwas für "Bildschirmsitzer" mit Hang zur Geschichte und auch als Schlechtwetterbeschäftigung hilfreich. Beim zweiten Vorschlag geht es unter anderem um mathematische Zusammenhänge und um die Möglichkeit, selbst etwas zu messen. Außerdem kommt das Fernrohr zum Einsatz und gute Augen sind nötig, um Details auf der Jupiterscheibe zu erkennen. Der dritte Tipp spricht die Hobbyfotografen an. Außerdem werden Fremdsprachenkenntnisse gebraucht, um Daten zu bekommen, die dann mathematisch ausgewertet werden können. Im vierten Themenkomplex erinnern wir an Galileo Galilei und an Johannes Kepler (1571-1630), was für die Physiklehrkräfte interessant ist. Schließlich wird auf besondere Jupiter-Ereignisse hingewiesen, die durch ein Fernrohr beobachtet werden und die für Überraschung sorgen können. Zum Beispiel dadurch, dass plötzlich ein Mond aus dem Schatten seitlich von Jupiter "aus dem Nichts" auftaucht. Jupiter über Padua gegen Ende 1609/Anfang 1610 Wie sah der Abendhimmel über Padua aus, als Galilei sein Fernrohr auf ihn richtete? Wo steht Jupiter im Jahr 2009? Jupiterbeobachtung - auch bei bedecktem Himmel Wie hell und wie groß erscheint uns Jupiter? Falls das Wetter nicht mitspielt, kann der visuelle Eindruck mit einem Foto und einem Fernrohr simuliert werden. Jupiter trifft den Mond Die Begegnung von Mond und Jupiter kann genutzt werden, um in Zusammenarbeit mit einer Partnerschule die Mondentfernung zu bestimmen. Der Tanz der Jupitermonde und "Wer sieht den Fleck?" Wandeln Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern in den Spuren Galileis: Beobachten Sie die Jupitermonde und ihre Bewegungen mit eigenen Augen. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe kostenfreier Planetarium-Software den Sternhimmel simulieren, auf den Galileo Galilei Ende 1609/Anfang 1610 sein Teleskop richtete. wissen, (ob und) wo Jupiter aktuell am Himmel zu finden ist. Größe und Helligkeit des Jupiterscheibchens kennen, mit den Begriffen scheinbare Helligkeit (Magnitude) und Winkelmaß (Bogensekunden, Bogenminuten) umgehen können und einfache Rechungen durchführen. die vier Galileischen Monde mit eigenen Augen sehen und ihre Bewegung im Abstand weiniger Stunden oder Tage erkennen. verstehen, welche wissenschaftsgeschichtliche Bedeutung die Entdeckung von Galilei hatte, dass Jupiter ein Umlauszentrum für andere Himmelskörper ist. Online-Rechner als Werkzeuge zur Vorhersage von Sonnen- und Mondfinsternissen im Jupitersystem kennen lernen und solche Ereignisse beobachten. Thema Jupiter und die Galileischen Monde Autor Dr. Olaf Fischer, Dr. André Diesel Fächer Naturwissenschaften ("Nawi"), Astronomie, Astronomie AG Zielgruppe Klasse 5 bis Jahrgangsstufe 13 (je nach Thema und Vertiefung) Zeitraum variabel Technische Voraussetzungen Jupiter ist - zur rechten Zeit - mit bloßem Auge am Himmel nicht zu übersehen; für die Beobachtung der Monde: Feldstecher (zehnfache Vergrößerung, feste Montierung hilfreich); äquatoriale Wolkenbänder: Spektiv (40 bis 60-fache Vergrößerung); Mondschatten auf der Jupiterwolkendecke: Teleskop mit mindestens 15 bis 20 Zentimeter Öffnung; Beobachtungsvorbereitung: Präsentationsrechner mit Beamer (Planetarium-Software) und Internetanschluss (Onliner-Rechner für die Positionen der Jupitermonde) Software Planetarium Software, zum Beispiel Stellarium (kostenfrei) Vermutlich im September 1609 richtete Galileo Galilei erstmals sein Fernrohr gen Himmel und beobachtete damit zunächst den Mond. Nicht zu übersehen war jedoch auch Jupiter, der Ende 1609 in Opposition stand. Man kann vermuten, dass sein Anblick mit dazu beitrug, dass Galilei ein besseres Fernrohr entwickelte. Dieses entstand zum Jahresende und ermöglichte Galilei Anfang 1610 die folgenreiche Entdeckung, dass Jupiter ein Umlaufzentrum für andere Himmelskörper ist. Gängige Planetarium-Software, wie zum Beispiel Stellarium oder Cartes du Ciel (beide kostenfrei), erlauben die Darstellung des Sternhimmels zu beliebigen Zeiten an beliebigen Orten. Betrachten wir mit ihrer Hilfe den Himmel über Padua am 15. Januar im Jahr 1610. Abb. 1 (zur Vergrößerung anklicken) zeigt das Ergebnis. Der strahlende Jupiter dominierte damals den Sternenhimmel und befand sich in der auffälligen Region des Wintersechsecks mit seinen hellen Sternen (unter anderem Sirius, Rigel und Procyon). Sicher hat diese Region Galileis Blicke auf sich gezogen. Die Dominanz von Jupiter am Abendhimmel im Januar 1610 wurde dadurch unterstützt, dass die Ekliptik (die Schnittlinie der Bahnebene der Erde - und in etwa auch der anderen Planeten - mit der scheinbaren Himmelskugel) im Winter weit über den Horizont steht. Während der anderen Jahreszeiten verläuft sie deutlich flacher. Die Höhe der Ekliptik ist nicht nur von der Jahreszeit, sondern auch vom Beobachtungsort abhängig. 400 Jahre nach Galilei hatten zum Beispiel im September 2009 Beobachterinnen und Beobachter in Padua einen kleinen Vorteil gegenüber ihren Kolleginnen und Kollegen in Heidelberg, wenn sie Jupiter ins Visier nahmen: In südlichen Gefilden steht die Ekliptik zu dieser Jahreszeit nämlich etwas höher am Himmel und damit weiter weg von den horizontnahen Dunstschichten (Abb. 2, Platzhalter bitte anklicken). In der linken Teilabbildung steht Jupiter knapp unter der 20 Grad Linie, in der rechten knapp darüber. Über Heidelberg erreichte Jupiter im September 2009 jeweils um 21:00 Uhr in südöstlicher Richtung folgende Höhen: am 1. September 2009 etwa zwölf Grad, am 10. September 16 Grad, am 20. September 20 Grad und am 30. September 22 Grad. Die in Abb. 2 verwendeten Ausschnitte von Stellarium-Screenshots des südlichen Himmels können Sie hier auch in voller Größe und höherer Auflösung herunterladen: Winkeldurchmesser, Bogensekunde und Magnitude Wenn Jupiter, wie zu Zeiten von Galileis ersten Jupiterbeobachtungen, wieder nahe seiner Oppositionsstellung zur Sonne steht, verlangt er geradezu ein genaueres Hinsehen. Aufsuchkarten können mit der Software Stellarium ? ein virtuelles Planetarium für die Schule erstellt werden (Kartenbeispiel "heidelberg_15_sept_2009_21_uhr.jpg"). In ihrer Oppositionsstellung kommen die äußeren Planeten der Erde am nächsten und sind entsprechend hell und groß. Jupiter erreichte zum Beispiel im September 2009 eine scheinbare Helligkeit (Magnitude) von -2,8 und eine scheinbare Größe (Winkeldurchmesser) von 47 Bogensekunden. Von Jupiter empfangen wir mehr als dreimal soviel Licht ( x ) wie von Sirius, dem hellsten bei uns sichtbaren Stern (Magnitude = -1,5). Wer es nachrechnen möchte, der bestimme x in folgendem Zusammenhang: [-1,5 - (-2,8)] = -2,5 log( x ). Wikipedia: Scheinbare Helligkeit Die scheinbare Helligkeit oder Magnitude (kurz „mag“) gibt an, wie hell ein Himmelskörper einem Beobachter auf der Erde erscheint. Wikipedia: Bogensekunde Eine Bogensekunde ist eine Maßeinheit des Winkels. Sechzig Bogensekunden entsprechen einer Bogenminute, 60 Bogenminuten einem Grad. Vergleich mit einem Mondkrater Die scheinbare Größe der Vollmondscheibe beträgt etwa 31 Bogenminuten. Das Planetenscheibchen von Jupiter zeigte im September 2009 rund ein Vierzigstel des Monddurchmessers und erscheint damit im Fernrohr etwa so groß wie der Mondkrater Kopernikus. Findet jemand diesen Krater auf dem Mond? (Siehe Unterrichtseinheit Spaziergänge auf dem Mond , Spaziergang 3, Abb. 3.) Trockenübung am Teleskop Bei bedecktem Himmel müssen Sie auf die Demonstration der Jupiterscheibe nicht verzichten. Drucken Sie dazu einfach Abb. 3 so aus, dass das Jupiterscheibenbild einen Durchmesser von 2,5 Zentimetern hat (Skalierung der Bildgröße auf etwa 85 Prozent). Dieses Bild hängen Sie an einen Baum (beleuchten es gegebenenfalls) und beobachten es mit einem Fernrohr aus einem Abstand von etwa 110 Metern. Stimmt der Abstand? Wolkenbänder und Abplattung der Pole Abb. 3 zeigt Jupiter mit seinen Monden Io und Europa (Foto von Benjamin Kühne). Der Schatten von Io auf der Jupiteroberfläche verrät, wo die Sonne steht. Die beiden dunklen äquatornahen Wolkenbänder sind bereits mit kleinen astronomischen Teleskopen oder mit guten Spektiven, wie sie von Hobby-Ornithologen verwendet werden (ab 40-facher Vergrößerung), gut zu sehen. Ebenfalls gut zu erkennen ist in Abb. 3 auch die abgeplattete Form des Planeten: Durch die schnelle Rotation (am Äquator dauert eine Umdrehung weniger als zehn Stunden!) flacht der Gasriese etwas ab. Sein Äquatordurchmesser beträgt um 144.000 Kilometer, während der Poldurchmesser nur etwa 135.000 Kilometer umfasst. Monde und Sonnenfinsternisse auf Jupiter Die vier Galileischen Monde sind bereits mit dem Feldstecher erkennbar. Für die Beobachtung von Mondschatten auf den Jupiterwolken benötigt man jedoch schon Teleskope mit einer Öffnung von 15 bis 20 Zentimetern. Weitere Astrofotos von Benjamin Kühne finden Sie auf seiner Webseite: Nachtwolke.de Homepage von Benjamin Kühne. Hier finden Sie Fotos astronomischer Objekte und atmosphärischer Erscheinungen. Bestimmung der Scheibchengröße Die Größe der Jupiterscheibe kann man übrigens auf einfache Art und Weise selbst bestimmen. Dazu messe man mehrmals die Zeit, in der die Scheibe durch ein Fadenkreuz im Fernrohrsehfeld läuft und rechne das Zeitmaß in das Winkelmaß um: 360 Grad entsprechen 24 Stunden. (Dann wird ein Winkel von 15 Bogensekunden in einer Sekunde überstrichen. Den Unterschied zwischen Sternzeit und der uns zur Verfügung stehenden Sonnenzeit kann man hier vernachlässigen.) Zum Beispiel würde man bei einer mittleren Durchlaufzeit von 2,6 Sekunden (Mittelwert aus mehreren Messungen) für die Größe der Jupiterscheibe einen Winkeldurchmesser von 39 Bogensekunden erhalten. Auf der Ekliptik kommt es regelmäßig zu Begegnungen von Mond und Jupiter, so zum Beispiel am 2. September 2009 um 20:00 Uhr und am 30. September 2009 gegen 24:00 Uhr. Der fast volle Mond lief dann etwa zwei Grad nördlich an Jupiter vorbei - am 2. September bei etwa 7 Grad Höhe (um 21 Uhr etwa 15 Grad) und am 30. September 2009 bei etwa 21 Grad Höhe (Angaben für Heidelberg). Diese Beobachtungen verdeutlicht die Bahnbewegung des Mondes (von westlicher in östliche Richtung). Die Bewegung macht sich bereits innerhalb von zwei Stunden bemerkbar. Geeignete Beobachtungstermine für Mond-Jupiter-Rendezvous können Sie mithilfe von Planetariumssoftware oder der astronomischen Jahrbücher finden (siehe Mehr zum Thema ) Kooperation mit einer Partnerschule Die Begegnungen von Mond und Jupiter eröffnen auch die Möglichkeit, die Parallaxe des Monds zu bestimmen, das heißt den Unterschied des Winkelabstands zwischen Mond und Jupiter, wenn man diese von zwei verschiedenen Standorten auf der Erde betrachtet. Hier ist Zusammenarbeit mit Beobachtern an anderen, möglichst fern gelegenen Orten gefragt. Zeitgleich aufgenommene Fotos von Mond und Jupiter ermöglichen dann die Bestimmung der Mondparallaxe und der Mondentfernung. (Dabei ist die Belichtung so einzustellen, dass Mondstrukturen oder Sternbildkonstellationen die Bildorientierung ermöglichen.) Simulation mit Planetarium-Software Das Prinzip kann mithilfe von Planetarium-Software verdeutlicht oder das Verfahren. Abb. 4 (Stellarium-Screenshots, Platzhalter bitte anklicken) zeigt Jupiter und Mond am 2. September 2009 um 21:00 Uhr von Heidelberg (linke Teilabbildung) und von Windhoeck (Namibia) aus gesehen (rechte Teilabbildung). Die Mondparallaxe ist deutlich erkennbar (Abstandsunterschied Mond-Jupiter). Hinweis: Erfahrungen mit Stellarium zeigen, dass die Screenshots reale Fotografien nicht verlässlich ersetzen können! Die Plantarium-Software weist kleine Ungenauigkeiten auf, die eine große Wirkung bei der Durchführung der Berechnungen haben könnten. Veranschaulichung und ausführliche Informationen Das Prinzip der Parallaxe können Sie Ihren Schülerinnen und Schülern ganz einfach verdeutlichen: Strecken Sie einen Arm aus, halten Sie den Daumen hoch und kneifen einmal das rechte und einmal das linke Auge zu (der Daumen entspricht dem Mond, der Hintergrund den Fixsternen). Das Verfahren zur Bestimmung der Mondentfernung mithilfe der gewonnenen Daten wird in dem beiden folgenden Lehrer-Online-Beitrag ausführlich vorgestellt: Bestimmung der Mondentfernung durch Triangulation An Partnerschulen wird zur selben Zeit der Mond fotografiert und mithilfe des Sinussatzes die Entfernung Erde-Mond bestimmt (ab Klasse 10, AGs). Galileis "Sidereus Nuncius" Nachdem Galileo Galilei bemerkt hatte, dass es sich bei den "Sternen" nahe dem Jupiter um Objekte handelt, die ihn umlaufen (um ihn "herumtanzen"), gewann seine kopernikanische Weltsicht wohl ein sicheres Fundament. Seine Beobachtungen veröffentlichte er in dem berühmten Buch "Sidereus Nuncius" im Jahr 1610. Abb. 5 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt einen Ausschnitt aus einer Seite des "Sternenboten" mit verschiedenen Positionen der Galileischen Monde, die wir heute Io, Europa, Ganymed und Kallisto nennen. Digitale Versionen des Buches und Handzeichnungen von Galilei, eingescannt und im Internet veröffentlicht, können Sie bequem am Rechner studieren: Bizarre Welten Die Raumsonde Voyager 1 startete 1977, flog 1979 an Jupiter vorbei und nahm - nebenbei - auch einige der Jupitermonde ins Visier. Statt der erwarteten merkur- und mondähnlichen, von Kratern übersäten Einöden übermittelte die Sonde atemberaubende Bilder bizarrer und völlig unterschiedlicher Welten. Für das größte Aufsehen sorgten zwei der Galileischen Monde, Io und Europa. Abb. 6 zeigt je zwei Bilder von der Oberfläche dieser Welten (links Io, rechts Europa). Schwefel und Eis Io ist der erste extraterrestrische Ort, an dem aktiver Vulkanismus beobachtet werden konnte. Abb. 6 (links) zeigt eine Eruption auf Io und einen Blick in die Caldera des Vulkans Tupan Patera, der Lava und ausgedehnte Schwefelfelder erkennen lässt. Einen ganz anderen Charakter zeigt der Mond Europa (Abb. 6, rechts), unter dessen zerfurchtem Eispanzer Planetologen einen Wasserozean vermuten. Die gigantischen Gezeitenkräfte von Jupiter sollen die nötige Reibungswärme erzeugen, die den Ozean nicht gefrieren lässt. Europa gilt als aussichtsreicher Kandidat für außerirdisches Leben in unserem Sonnensystem. Alle Fotos aus Abb. 6 wurden von der Raumsonde Galileo aufgenommen. Die Sonde wurde 1989 ins All geschossen und verglühte - nach erfolgreicher Mission - im Jahr 2003 in der Jupiteratmosphäre. Inzwischen sind insgesamt 63 Jupitermonde bekannt. Vorbereitung auf die Beobachtung Bevor Sie Ihre Schülerinnen und Schüler einen Blick durch das Fernglas oder das Teleskop auf die Monde werfen lassen (die stets nur als Lichtpünktchen erscheinen), sollten sich diese über die Galileischen Monde und ihre Eigenschaften informieren. Ausgestattet mit diesem Hintergrundwissen werden sie beim Blick durchs Fernglas mehr als nur visuelle Lichtpünktchen erkennen. Internetadressen mit interessanten Informationen, eindrucksvollen Bildern und Hinweisen auf die Sichtbarkeiten von Jupiter und seinen Monden finden Sie unter Mehr zum Thema . Berechnung der Jupitermasse Die Beobachtung der Galileischen Monde ist ein "Muss" - nicht nur im Internationalen Jahr der Astronomie 2009. Schon im Abstand von einigen Stunden kann bei genauem Hinsehen die Bewegung der Monde auch im kleinen Teleskop, Spektiv und sogar im Feldstecher wahrgenommen werden (die Umlaufzeit von Io, dem innersten Mond, beträgt etwa 42 Stunden). Hier bietet sich die Gelegenheit, die Physik aufzugreifen und an Johannes Kepler (1571-1630) zu erinnern. Heute wissen wir, dass das Dritte Keplersche Gesetz die Berechnung der Masse von Jupiter erlaubt, wenn wir nur die Umlaufzeit eines Mondes und die Größe seiner Bahnhalbachse kennen, zum Beispiel etwa 420.000 Kilometer für Io: Finsternisse, Durchgänge, Bedeckungen, Schattenwürfe Da die Umlaufbahnebene der Galileischen Monde nur sehr wenig gegenüber der Erdbahnebene verkippt ist, kommt es im Zuge ihrer Umläufe recht häufig zu besonderen "Treffen", deren Beobachtung sich lohnt. Besonders interessant sind die Finsternisereignisse. Zum einen verschwinden dabei Monde im Schatten von Jupiter ("Mondfinsternis"). Zum anderen werfen die Monde einen Schatten auf den Gasplaneten ("Sonnenfinsternis", Abb. 3 und Abb. 8). Während für die Beobachtung der Monde bereits ein Feldstecher genügt, benötigt man für die Beobachtung der Schatten auf den Jupiterwolken Teleskope mit einer Öffnung von mindestens 15 bis 20 Zentimetern. Auf der CalSky-Homepage finden Sie auch Informationen zur Sichtbarkeit des so genannten Großen Roten Flecks (GRF). Die Farbe des Flecks ist in den letzten Jahren weniger intensiv geworden. Kleine Amateurteleskope reichen daher für eine Beobachtung des Objekts nicht mehr aus. Abb. 8 zeigt eine Aufnahme des gigantischen Sturms, der schon vor 300 Jahren beobachtet wurde. Im rechten Teil des Fotos, aufgenommen von der Raumsonde Galileo, sind ein Jupitermond und sein Schatten auf der Wolkendecke zu sehen. Webseiten mit weiteren Informationen zu dem Wirbelsturm finden Sie unter Mehr zum Thema . Informationen zu den Transitzeiten des Großen Roten Flecks können Sie auf der Webseite "Sky & Telescope" nachlesen: Sky & Telescope: Transit Times of Jupiter's Great Red Spot Hier können Sie die Transitzeiten für bestimmte Tage berechnen oder auch eine Tabelle mit allen GRF-Transits des Jahres einsehen. Die astronomischen Jahrbücher informieren über die wesentlichen Ereignisse und deren Begleitumstände: Ahnert Astronomisches Jahrbuch, Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft (Heidelberg), ISBN 978-3-938639-95-5 Keller Kosmos Himmelsjahr 2009, Kosmos Verlag, Stuttgart, ISBN 978-3-440-11350-9

In dieser Unterrichtseinheit zu Tsunamis interpretieren die Lernenden Satellitenbilder zu den Folgen des Tsunami im Indischen Ozean im Jahr 2004. Dabei lernen sie Methoden der Fernerkundung zur Beurteilung der Schäden kennen. Ein interaktives Flash-Modul leitet sie von Aufgabe zu Aufgabe. Die Materialien sind auf Deutsch und auf Englisch verfügbar und somit auch im englisch-bilingualen Unterricht einsetzbar. Naturkatastrophen gefährden Lebensräume: Siedlungen werden ausgelöscht, landwirtschaftliche Flächen überflutet, Küstenlinien verändern sich. Besonders eindrucksvoll lässt sich dies anhand von Satellitenaufnahmen nachvollziehen. Indem die Schülerinnen und Schüler diese Bilder interpretieren, sind sie in der Lage, Risiken und Schäden für Natur und Menschen zu erkennen und zu bewerten. Zentrales Thema dieser Unterrichtseinheit ist der Tsunami des Jahres 2004 im Indischen Ozean, eine der verheerendsten Naturkatastrophen der vergangenen Jahrzehnte. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit einem interaktiven Computer-Modul. Es ist im Rahmen des Projekts "Fernerkundung in Schulen" (FIS) des Geographischen Institutes der Universität Bonn entstanden. FIS beschäftigt sich mit den Möglichkeiten zur Einbindung des vielfältigen Wirtschafts- und Forschungszweiges der Satellitenfernerkundung in den naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufen I und II. Diese Unterrichtseinheit ist im Themenfeld "Gefährdung von Lebensräumen" verortet und hat zum Ziel, die Lernenden in Bezug auf Raumwahrnehmung und -bewertung zu schulen, so dass sie Naturgefahren und deren Auswirkungen einordnen können. Darauf aufbauend sollen Schäden in der Landschaft wie auch für den Menschen erkannt und bewertet werden. Als wissenschaftliche Grundlage dient eine Einführung in die Methodik der Fernerkundung (Veränderungsanalyse, Klassifikation), mithilfe derer die Schülerinnen und Schüler das Ausmaß der Schäden genau ermitteln können. Weiterführend sind sie dazu angehalten, über mögliche Präventivmaßnahmen nachzudenken, um das Thema in seiner ganzen Komplexität zu begreifen. Aufbau des Computermoduls Interaktive Aufgaben zu Tsunamis führen die Lernenden durch drei thematische Bereiche, Quizfragen dienen zur Sicherung der Ergebnisse. Ablauf der Stunden und Inhalte des Computermoduls Die Unterrichtsstunden zum Thema Tsunamis orientieren sich an den drei Modulteilen Einführung, Bildvergleich und Change Detection. Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Bedeutung von Naturgefahren. werden in Raumwahrnehmung und -bewertung geschult. beschäftigen sich mit Entstehungsmöglichkeiten und Ursachen von Tsunamis. lernen Möglichkeiten der Fernerkundung zur Schadensermittlung kennen. Die Unterrichtseinheit "Tsunami – wenn Wellen alles ändern" bedient sich der Möglichkeiten des Computers, um die Thematik durch Animation und Interaktion nachhaltig zu vermitteln. Darüber hinaus sind die durchgeführten Analysen und Manipulationen des Satellitenbildes nur mithilfe des Rechners durchführbar. Dieser Umstand bringt den Schülerinnen und Schülern das Medium Computer nicht als reines Informations- und Unterhaltungsgerät, sondern auch als Werkzeug näher. Das Modul ist ohne weiteren Installationsaufwand lauffähig. Drei Teilbereiche Das Computermodul "Tsunami" gliedert sich in drei Bereiche: die Einführung in das Thema Tsunami, den Bildvergleich sowie Klassifikation und Change Detection. Jeder Bereich enthält einen Aufgabenteil mit Fragestellungen sowie ein Quiz zur Überprüfung des Wissens. Modulteil zwei und drei enthalten darüber hinaus auch jeweils eine sogenannte Infobox (Abbildung 1, bitte anklicken zum Vergrößern), in welcher das neue Wissen verständlich und anschaulich vermittelt wird. Tsunami - Einführung Der erste Teil des Moduls wird nach dem Start automatisch geladen. Zu Beginn ist ein Professor zu sehen, der in einer Zeitung einen Artikel über den Tsunami im Indischen Ozean liest. Indem die Schülerinnen und Schüler interaktiv in der Zeitung blättern und lesen (mithilfe des "Handsymbols" lässt sich der Bildausschnitt verschieben), erhalten sie Informationen zum Tsunami 2004 sowie allgemein zum Phänomen Tsunami. Die Aufgaben geben Hinweise, worauf die Lernenden bei der Lektüre besonders achten sollen. Der erste Modulteil schließt mit einem Quiz ab. Bildvergleich Im zweiten Teil wird anhand zweier übereinandergelegter Satellitenbilder (vor und nach dem Tsunami) das Ausmaß der Zerstörung sichtbar. Anhand eines bewegbaren Reglers, der die Satellitenbilder übereinanderlegt, können die Lernenden einen visuellen Vergleich anstellen und erste Schlüsse daraus ziehen. Nachdem sie das Quiz erfolgreich bestanden haben, gelangen die Lernenden in den dritten und letzten Teil des Moduls. Klassifikation und Change Detection Im dritten Modulteil werden die durch den visuellen Vergleich gewonnenen Erkenntnisse durch die Methodik der Change Detection und Klassifikation ergänzt oder vertieft. So kann die Schadensermittlung der betroffenen Fläche abgeschlossen werden. Die Schülerinnen und Schüler stellen Überlegungen zu Schutzmaßnahmen an und berechnen die zerstörten Flächen. Nach dem Quiz haben die Lernenden das Modul erfolgreich beendet. Navigation im Modul Das Computermodul "Tsunami" erlaubt auch, zwischen den einzelnen Bereichen zu springen. Zu Beginn ist die blaue Navigationsleiste am linken Rand noch leer. Erst nach Bestehen eines kleinen Quiz am Ende jeder Einheit wird das Icon für den jeweiligen Bereich sichtbar, sodass man später über die Navigationsleiste wieder dorthin zurück gelangen kann. Hausaufgabe zur Vorbereitung Um die Voraussetzung für die Unterrichtseinheit zu schaffen, befassen sich die Schülerinnen und Schüler zu Hause mit dem Thema Naturkatastrophen. Sie können wahlweise einen Text durcharbeiten oder eine Recherche durchführen. Ablauf der Unterrichtsstunden Der Ablauf der Unterrichtsstunden zum Thema "Tsunami" wird durch die Struktur des Computermoduls vorgegeben. In Zweierteams können sich die Schülerinnen und Schüler die drei Teilbereiche in je einer Stunde erarbeiten. Der Unterricht beginnt jeweils mit einer Erläuterung des Moduls und gegebenenfalls der Aufgabenstellung. Dann folgt die selbständige Erarbeitung und Überprüfung der Kenntnisse im Quiz. Abschließend können die Ergebnisse jeder Stunde noch einmal im Plenum gebündelt werden. Erste Informationen zum Thema In der ersten Stunde führt das Computermodul "Tsunami" mit einem Zeitungsartikel, den ein virtueller Professor (Abbildung 2, bitte anklicken zum Vergrößern) liest, in die Thematik ein. Die Schülerinnen und Schüler erfahren dort, was man unter einem Tsunami versteht und welche Ursachen ihm zugrundeliegen können. Zudem erhalten sie Informationen zum Verlauf des Tsunami, der sich am 26.12.2004 im Indischen Ozean ereignete. Quiz zu Tsunamis Aufgabe der Schülerinnen und Schüler ist es, die im Zeitungsartikel angesprochene Thematik in eigenen Worten wiederzugeben und zu verstehen. Darüber hinaus sollen sie sich in die Situation von Menschen hineinversetzen, die in gefährdeten Regionen leben. Zur Überprüfung und Festigung des Gelernten ist ein Quiz integriert, das man über einen Button unten rechts im Bild erreicht. Es leitet gleichzeitig zum nächsten Modulteil über. Satellitenbilder vergleichen mit dem Computermodul Thema der zweiten Stunde ist der Vergleich von zwei Satellitenbildern. Das Computermodul erlaubt, die Situation in einer Region vor und nach dem Tsunami gegenüberzustellen. Mithilfe eines Reglers können die Schülerinnen und Schüler zwei Bilder übereinander schieben (Abbildung 3), vergleichen und so den entstandenen Schaden visuell erfassen. Anhand der beiden Bilder sollen sie zerstörte Strukturen erkennen und benennen sowie die Zerstörung für die dort lebenden Menschen einordnen. Quiz zu Satellitenbildern Darauf aufbauend soll den Lernenden bewusst werden, welche Vorteile Satellitenbilder im Gegensatz zu normalen Fotografien haben. Hierzu finden sie nähere Informationen in der Info-Box, in der das Verfahren der Veränderungsanalyse anschaulich erklärt wird. Auch hier schließt ein Quiz den zweiten Modulteil ab und leitet in den letzten Teil über. Kennenlernen der Methode "Change Detection" In der dritten Stunde steht die in der Fernerkundung oft verwendete Methode der Change Detection (Veränderungsanalyse) im Vordergrund. Das Computermodul zeigt hierzu zwei gegenübergestellte Bilder - vor und nach dem Tsunami. In der Info-Box wird der Aufbau eines Satellitenbildes (Raster, Pixel) sowie dessen Farbgebung erklärt. Darauf aufbauend erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie diese Farbinformationen genutzt werden können, um aus einem Bild eine thematische Karte abzuleiten und dass der Computer die Ähnlichkeiten der Farbwerte der einzelnen Pixel dazu nutzt, diese in Landbedeckungsklassen einzuteilen. Eigenständige Bearbeitung und Quiz Die Schülerinnen und Schüler haben nun die Aufgabe (Abbildung 4), über drei unter den Bildern angezeigte Regler die prozentualen Anteile der drei Grundfarben Rot, Grün, Blau auszuwählen. So können sie herausfinden, in welche Flächen man das dargestellte Gebiet einteilen kann und wie groß der tatsächliche Schaden ist. Als weiterführende und abschließende Fragestellung sollen sich die Lernenden über eventuelle Schutzmaßnahmen Gedanken machen und diese diskutieren. Ein Quiz rundet das Modul inhaltlich ab.

Ein Vulkanausbruch ist ein faszinierendes Ereignis, dem man sich nicht entziehen kann. Die PuR Sendung "Wenn die Erde Feuer spuckt" (nach dem gleichnamigen Buch von Sabrina Ließ und Julika Rieger) greift dieses schöne und zugleich schaurige Naturschauspiel auf. Jo Hiller und der Vulkanexperte Boris Behncke besteigen gemeinsam den Ätna und werden bei ihrer Forschungsarbeit gefilmt. Infoclips erklären das Geschehen unter der Erde und Reportagen zeigen die zerstörerische Wirkung von Vulkanen. Diese fächerübergreifende interaktive Lerneinheit vertieft die in der Sendung angerissenen Themen und kann als Einstieg für ein umfassenderes Unterrichtsprojekt dienen. Bis auf das Quiz zur Sendung ist sie jedoch so angelegt, dass auch Kinder, die keine Möglichkeit haben, die Sendung zu sehen, damit arbeiten können. Die Schülerinnen und Schüler sollen im Internet gezielt Arbeitsaufträge recherchieren, ein interaktives Quiz und Puzzle am Computer lösen, eine interaktive Zuordnungsaufgabe und einen interaktiven Lückentext lösen und herkömmliche Arbeitsblätter bearbeiten, für die die Internetrecherche als Informationsquelle dient. Organisation und Ablauf Kurzbeschreibung, zeitlicher und organisatorischer Ablauf, Vorraussetzungen, Erfolgskontrolle. Anmerkungen zu den einzelnen Lernbereichen Hier finden Sie Erläuterungen zu allen elf Arbeitsblättern, die die Hauptthemen der Lerneinheit behandeln. Arbeitsmaterial und interaktive Lernumgebung Elf Arbeitsblätter plus Deckblatt einzeln im PDF-Format. Die interaktive Lerneinheit können Sie hier herunterladen und auch ohne Internetzugang nutzen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen aus den Bereichen des Sachunterrichts, der Fächer Mathematik, Deutsch, Kunst und Religion vielfältige am Thema orientierte Aufgaben erarbeiten und auf dem Wege Lernziele Vulkane - "Wenn die Erde Feuer spuckt" erreichen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen gezielte Recherchen im Internet durchführen und das world wide web als Informationsquelle kennen lernen. Videoclips aus dem Web betrachten. eine interaktive Lerneinheit am Computer bearbeiten und dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung machen. Lückentexte und Zuordnungsübungen per drag&drop bearbeiten. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze treffen. sich als Partner über die Reihenfolge der Aufgaben einigen. sich gegenseitig helfen. Thema Vulkane Autorin Margret Datz Fächer fächerübergreifend: Deutsch, Mathematik, Sachunterricht, Kunst, Religion Zielgruppe 3. bis 4. Schuljahr Zeitraum circa 1 Woche Technische Voraussetzungen Computerraum oder Medienecke mit Internetanschluss, Soundkarte, RealPlayer oder Windows Media Player Erforderliche Vorkenntnisse genereller Umgang mit dem PC, Erfahrungen im Bereich der offenen Unterrichtsformen Planung Verlaufsplan "Wenn die Erde Feuer Vulkane sind nicht nur gefährlich und nützlich zugleich, nicht nur faszinierend und schaurig. Ihre Entstehung und Wirkung gehören zu den Einblicken in die Beschaffenheit der Erde, die Kinder im 4. Schuljahr gewinnen sollten. Neben der anschaulichen PuR-Sendung, die als Einstieg dienen kann, gibt es im Internet eine Fülle von interessanten und für Kinder geeignete Seiten, die sich mit dem Thema befassen. Inhalt Die interaktive Lerneinheit besteht neben der Eingangsseite (mit Quiz und Puzzle) aus neun weiteren Hauptseiten (wie Vulkane entstehen; wie Vulkane aussehen; wie Vulkane ausbrechen; wie Vulkane schaden; wie Vulkane nützen; wie Vulkane erforscht werden; Vulkan-Aufgaben; Vulkan-Geschichten; Vulkan-Experimente, -Rätsel und Malen), einer intern verlinkten Zuordnungsübung, einem Lückentext (Hot Potatoes), drei Hilfe-Seiten (intern) und 21 externen Links. Die Inhalte der Hauptseiten decken sich mit dem Inhalt der PuR-Sendung. Arbeitsweise Die Arbeitsanweisungen auf den Arbeitsblättern beziehen sich jeweils auf direkt aufrufbare Internetseiten, was natürlich einen Internetzugang voraussetzt. Die internen Links dagegen können offline bearbeitet werden. Die einzelnen Seiten sind frei wählbar, müssen also nicht in einer bestimmten Reihenfolge abgerufen werden - das Kind entscheidet nach Neigung. Partnerarbeit Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen hier unmittelbar von der Anzahl der vorhandenen Computer-Arbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen, da sich zum einen so die Zahl der auf einen Computer wartenden Kinder halbiert und die Partner sich zum anderen gegenseitig unterstützen können. Arbeitsblätter Als zusätzliches Angebot können im Bedarfsfall weitere Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt werden, die die in der Lerneinheit beziehungsweise in der Sendung angesprochenen Themen vertiefen: zum Beispiel Vulkane in Deutschland, Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Übungen zur Rechtschreibung (Wörter mit V), zum geometrischen Körper Kegel, Arbeiten mit großen Zahlen. Feedback Der fächerübergreifende Ansatz ermöglicht es zudem, den normalen Stundenplan für die Projektdauer außer Kraft zu setzten. Wichtig sind jedoch eine gemeinsame Einführung und Erklärung der Handhabung der Lerneinheit und ein tägliches Feedback, bei dem exemplarisch einige Gruppensprecher über ihre Arbeit und etwaige Probleme berichten, für die dann gemeinsam Lösungswege gesucht werden. Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll und eine entsprechende Einteilung vorzunehmen (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder vom Lehrer bestimmt). Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die Lerneinheit angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Erklären sollte man auf jeden Fall, dass die Rückkehr auf den heimischen Rechner über den Rückwärtspfeil des Browsers erfolgt. Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und vom Lehrer überprüft wird. Die Feuerspucker Das Quiz zur Sendung ist natürlich nur zu lösen, wenn die Kinder die Sendung auch gesehen haben. Es ist das einzige Element der Lerneinheit, das sich ausschließlich auf die Sendung bezieht. Hausaufgabe: "fernsehen!" Vielleicht haben einige Kinder oder deren Eltern die PuR-Sendung auf Video aufgezeichnet, so könnten sie sich zum gemeinsamen Anschauen mit anderen verabreden. Wie Vulkane entstehen Die Schülerinnen und Schüler werfen einen Blick in das Innere der Erde und lernen die Begriffe Erdkern, Erdmantel und Erdkruste sowie ihre Lage kennen (Lückentext, Abbildung). Ein weiterer Lückentext befasst sich mit den Konvektionsströmen des zähflüssigen Gesteins im Erdmantel. Ein Kurzvideo auf der dazu gehörenden Internetseite zeigt eine Reise durch die Erde. Entsprechende Abbildungen aus dem Internet sollen nachgezeichnet werden. Wie Vulkane aussehen Hier lernen die Kinder den Aufbau eines Vulkans (Magma, Magmakammer, Schlot, Hauptkrater, Nebenkrater, Kegel/Vulkan), Aschen und Lava) und die wichtigsten Vulkantypen (Schildvulkan, Schichtvulkan, Caldera-Vulkan) kennen. In einer interaktiven Zuordnungsübung können sie ihr Wissen überprüfen. Wie Vulkane ausbrechen Beredter als alle Erklärungen ist hier das Anschauen entsprechender Bilder beziehungsweise Videoclips, die Vulkanausbrüche zeigen. Wie Vulkane schaden Die Kinder sollen sich vorstellen, am Fuße eines Vulkans zu wohnen und Überlegungen zur eigenen Befindlichkeit anstellen. Sie lernen die sieben vulkanischen Gefahren kennen (Lavaströme, Airfall-Ablagerungen, Pyroklastische Ströme, Gase, Schlammlawinen, Erdrutsche und Tsunamis) und sehen eindrucksvolle Bilder von Landschaften vor und nach einem Vulkanausbruch. Wie Vulkane nützen Warum es trotz der Gefahren immer noch Menschen gibt, die in der Nähe von Vulkanen leben, zeigt der Aspekt "Wie Vulkane nützen" (fruchtbare Erde, Rohstoffe, Energiegewinnung, Heilwirkung durch Thermen). Wie Vulkane erforscht werden Vulkanforscher wie die beiden jungen Buchautorinnen und die Akteure in der PuR-Sendung brauchen eine ganz bestimmte Ausrüstung, um ihrer Aufgabe nachkommen zu können. Einen Einblick in die Arbeit von Vulkanforschern gewinnen die Kinder, die die Sendung nicht gesehen haben, hier durch die entsprechenden Fotos. Vulkan-Aufgaben Höhenangaben von bekannten Vulkanen sollen hier nachgeordnet und Unterschiede berechnet werden. Außerdem lernen die Schülerinnen und Schüler den geometrischen Körper Kegel kennen und ordnen ihm Gegenstände aus dem Alltag und abstrakte Formen zu. Vulkangeschichten Wörter mit V sollen nach dem Klang (W oder F) geordnet werden (Arbeitsblatt 9). Für Arbeitsblatt 10 finden die Kinder die Wörter aus dem Roman "Stiller" von Max Frisch in der Lernumgebung. In beeindruckender Weise beschreibt er den Ausbruch des Paricutin in Mexiko. Sie können den gesamten Text auch dem Buch entnehmen und von den Kindern Nomen, Verben und Adjektive heraussuchen lassen. Vulkan-Exprimente, Rätsel, Malen Bau eines Mini-Vulkans mit Zitronensäure und Natron, Lösen der Rätselseite (Arbeitsblatt 11) und Malen eines Vulkanbildes.

Die Erde ist ein "heißes Ding", unter der Erdkruste herrschen sehr hohe Temperaturen. Diese geothermische Energie lässt sich auch zu Heizungszwecken nutzen. Wie das funktioniert und was es kostet, lernen Grundschulkinder in dieser fächerübergreifenden Projektarbeit. Für viele Kinder sind spektakuläre Vulkanausbrüche und ihre Ursache kein Geheimnis mehr. Sie wissen, dass der Erdkern aus glühendem, flüssigem Gestein besteht, das sich an manchen Stellen seinen Weg durch die Erdkruste bricht. Dass aber die Erde ganz unspektakulär auch zur Beheizung von Häusern genutzt werden kann, ist weniger bekannt. Ausgehend von der ZDF-Sendung "Erdwärme? Heißes Pflaster in Bärstadt" aus der Reihe Löwenzahn erfahren die Schülerinnen und Schüler, wie eine solche Erdwärmeheizung funktioniert und warum sie trotz höherer Anschaffungskosten sinnvoll ist. Die Kinder arbeiten mit einer Internetplattform, die sie durch die Recherche auf kindgemäßen Webseiten und zur Lösung der Arbeitsaufträge führt. Verschiedene interaktive Übungen und herkömmliche Arbeitsblätter runden die interaktive Lerneinheit ab. In Zeiten des Klimawandels und immer weiter schwindender Ressourcen fossiler Energie ist es dringend nötig, unseren Kindern Alternativen aufzuzeigen und mit ihnen deren Vor- und Nachteile zu besprechen. Eine der Alternativen ist die Erdwärme. Die vorliegende Unterrichtseinheit will in einem multimedialen Ansatz den Blick auf diese alternative Energie richten, auf die wir über kurz oder lang sehr dankbar zurückgreifen werden. Neben der Recherche im Internet, herkömmlichen Medien wie Arbeitsblättern, Wörterbuch und Lexikon, bietet die professionelle und kindgemäße Bearbeitung des Themas in der "Löwenzahn"-Sendung "Erdwärme - Heißes Pflaster in Bärstadt" bei ZDF tivi einen idealen Einstieg. Hintergrund Erdwärme Hier finden Sie eine kurze Einführung in die Funktionsweise von Erdwärme-Heizungen und die Kosten-Nutzen-Rechnung. Die Lernumgebung und der Ablauf des Projekts Hier erfahren Sie mehr über den Aufbau der interaktiven Lernumgebung und erhalten Hinweise zur Planung der Projektarbeit. Arbeitsmaterial zur interaktiven Lernumgebung Auf dieser Seite finden Sie Informationen zu den einzelnen Arbeitsblättern und Hinweise, wie Sie mit der interaktiven Lernumgebung verzahnt sind. Fachkompetenz die Schülerinnen und Schüler sollen in den Fächern Sachkunde, Deutsch, Mathematik und Kunst Differenzierte Lernziele erreichen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen ein Video im Internet anschauen und Informationen daraus entnehmen. gezielte Recherchen im Internet durchführen und das World Wide Web als Informationsquelle nutzen. eine interaktive Lerneinheit am Computer bearbeiten und dabei Erfahrungen mit dem Prinzip der Verlinkung machen. interaktive Übungen durchführen (HotPotatoes: Kreuzworträtsel, Lückentext). ein interaktives Memo-Spiel durchführen. ein interaktives Quiz durchführen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler sollen Absprachen zur Benutzung der Computer-Arbeitsplätze treffen. sich als Partnerinnen und Partner über die Reihenfolge der Aufgaben einigen. sich gegenseitig helfen. Nie wieder Kohle! "Ich heize meinen Bauwagen jetzt mit dem glühenden Inneren der Erde!", begeistert sich Fritz und gibt dem Kohlenhändler eine Abfuhr. Dann macht er sich an die Bohrarbeiten. Heiße Quellen in Bärstadt? Er hofft auf eine heiße Quelle zu stoßen, schließlich nutzt man auch in anderen Ländern brodelnde Geysire und dampfende Quellen zum Heizen. Und tatsächlich, schon nach wenigen Minuten sprudelt Fritz warmes Wasser entgegen. Doch die Quelle ist eine angebohrte Wasserleitung. Fritz ist also noch lange nicht am Ziel! Sendung online Die Sendung kann jederzeit auch als Video auf der Internetseite von ZDF tivi abgerufen werden. Die Schülerinnen und Schüler sollen das Innere der Erde und die Entstehung von Vulkanen kennen lernen oder Kenntnisse darüber wiederholen. ein Experiment zum Vulkan durchführen. Thermalquellen und ihre Nutzung kennen lernen. erfahren, dass Wärme aus der Erde zum Heizen genutzt werden kann. erfahren, welche Teile zu einer Erdwärmeheizung gehören und wie eine Wärmepumpe funktioniert. ein Beispiel für die Verwendung von Erdwärme kennen lernen. Vor- und Nachteile der Erdwärmeheizung benennen. Abbildungen den richtigen Texten zuordnen und beschriften. mit dem Multiple-Choice-Verfahren arbeiten (richtige und falsche Aussagen unterscheiden). Die Schülerinnen und Schüler sollen Anschaffungskosten für Erdwärmeheizungen berechnen und laufende Kosten verschiedener Heizarten vergleichen. die nötigen Angaben dazu einer Internetseite entnehmen. erfahren, dass die höheren Anschaffungskosten der Erdwärmeheizung sich im Laufe der Jahre rentieren. Zahlen im Tausender- und Zehntausenderraum ergänzen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Rätselschriften entziffern. Lernwörter für ein Diktat üben. Wörter mit z oder tz üben. zusammengesetzte Nomen bilden. Lückentexte ergänzen. einen Buchtipp zum Thema aufschreiben und ein passendes Coverbild zum Buch malen. Die Schülerinnen und Schüler sollen einen Vulkan darstellen (Collage aus gerissenem und teilweise selbst gefärbten Papier). 1000 Grad im Erdmantel Der Energievorrat der Erdwärme lagert in heißem Wasser oder Gestein und ist nahezu unerschöpflich, so dass es eigentlich keine Energieprobleme geben dürfte, wenn sie richtig genutzt würde. Im Erdinneren herrschen vermutlich Temperaturen von über 5000 Grad und im oberen Erdmantel sind immerhin noch über 1000 Grad vorhanden. Nur 0,1 Prozent der Erde sind kühler als 100 Grad. Diese umweltfreundlichen Energiequellen können praktisch überall genutzt werden. Island regt zur Nachahmung an Am deutlichsten zeigen sich diese "Segnungen" der Erde in Island, wo es viele aktive Vulkane und zahlreiche schon von weitem sichtbare Geysiren gibt, aus denen heißes Wasser in die Luft schießt. Schon seit Jahrzehnten werden diese heißen Quellen angezapft und liefern fast vollständig den Energiebedarf des Landes. Aber auch an weniger gesegneten Stellen der Erde ist durch den heutigen Stand der Technik der Einsatz der Geothermie möglich. Denn schon in 40 bis 60 Metern Tiefe können die Temperaturen unabhängig von der Jahreszeit zehn bis 15 Grad Celsius erreichen. Hohe Investition zahlt sich aus Obwohl die Anschaffungskosten beim Einsatz der Geothermie höher liegen als bei herkömmlichen Heizarten, hat sie entscheidende Vorteile: Sie steht zu jeder Tages- und Nachtzeit und unabhängig von der Jahreszeit zur Verfügung. Sie ist umweltschonend, da keine Verbrennung erfolgt und muss nicht transportiert werden, da der Anschluss an Ort und Stelle erfolgt. Der Betrieb der Anlage verursacht nur geringe Kosten, so dass sich die Anschaffung im Laufe der Jahre amortisiert. Die Heizkosten bei einer Erdwärmeheizung liegen 50 bis 70 Prozent niedriger als im Vergleich mit einer herkömmlichen Heizung. Salzwasser bringt die Energie an die Oberfläche Beim Hausbau werden bis zu 100 Meter tiefe Löcher in die Erde gebohrt und darin Erdwärmesonden versenkt. Diese unten geschlossene Sonde besteht aus zwei Schläuchen. In einem dieser Schläuche wird kaltes Salzwasser ins Erdreich gepumpt und erwärmt sich dort. Das erwärmte Wasser kommt über den zweiten Schlauch zurück an einen Wärmetauscher und heizt darin ein Kühlmittel auf. Erdwärme deckt Großteil der Heizkosten ab Durch Kompression des Kühlmittels kann die Temperatur auf 55 bis 80 Grad Celsius steigen. Diese Wärme wird über einen zweiten Wärmetauscher an die Heizanlage und das Brauchwassersystem abgegeben. Das abgekühlte Salzwasser fließt zurück in die Erdsonde und wird dort erneut erwärmt So es entsteht ein komplett geschlossener Kreislauf. Das Erdwärmesonden-System kann für 75 bis 80 Prozent der notwendigen Heizenergie sorgen, die restlichen 20 Prozent kommen über das Stromnetz. Zur theoretischen Aufarbeitung des Themas Erdwärme ist das Internet ein ideales Medium. Es gibt eine Reihe kindgemäßer Seiten, die den Schülerinnen und Schülern Gelegenheit zum selbstständigen Erforschen geben. Hier wird aber insbesondere auf die ZDF-Sendung "Erdwärme - Heißes Pflaster in Bärstadt" aus der Reihe "Löwenzahn" zurückgegriffen, die als idealer Einstieg in das Thema dient. Für Kinder verständlich vermittelt sie wissenschaftliche und technische Fakten und hat außerdem hohen Unterhaltungswert, so dass mit Spaß gelernt werden kann. Aufbau der Lernumgebung Das Material zur Sendung und weitere Informationen erarbeiten sich die Kinder mithilfe einer interaktiven Lernumgebung . Sie leitet die Schülerinnen und Schüler von einer Aufgabe zur nächsten und verweist dabei auf die zugehörigen Arbeitsmaterial . Neben der Eingangsseite besteht die Lerneinheit aus drei weiteren Hauptseiten (Ein heißes Ding/ Sprache/ Dies und das), fünf intern verlinkten interaktiven Übungen (Hot Potatoes-Übungen/Memo-Spiel) und 14 externen Links. Die internen Links können offline bearbeitet werden. Ein heißes Ding Diese Rubrik mit ihren Unterseiten behandelt die sachkundlichen Aspekte. Die Kinder lernen durch Kurzvideos und Internet-Recherche Funktionsweise, Vor- und Nachteile der Erdwärmeheizung kennen und berechnen das Kosten-Nutzen-Verhältnis. Sprache Aufgehängt am Thema Erdwärme trainieren die Kinder Lernwörter mit verschiedenen Methoden (zum Beispiel Lückentext, Diktat oder Kreuzworträtsel) und verfassen eine Buchvorstellung. Dies und das Diese Rubrik leitet die Kinder dazu an, einen Vulkanausbruch zu simulieren. Es ist ratsam, dieses Experiment gemeinsam durchzuführen, da eine ganze Reihe von Utensilien gebraucht werden. Eine Alternative wäre, diese Aufgabe als Hausaufgabe aufzugeben und anschließend in der Klasse darüber berichten zu lassen. Die Quizfragen beziehen sich auf die Sendung "Erdwärme - Heißes Pflaster in Bärstadt" und dienen der Ergebnissicherung, das Memo-Spiel der Entspannung. Zeitlicher Ablauf Partnerarbeit halbiert die Wartezeit Organisation des Unterrichts und Zeitraum der Arbeit hängen von der Anzahl der jeweils vorhandenen Computerarbeitsplätze ab und davon, ob sie in einem Netzwerk gemeinsamen Zugang zum Internet haben. Als sinnvoll hat sich auf jeden Fall Partnerarbeit erwiesen. Auf diesem Weg lässt sich die Zahl der auf einen Computer wartenden Kinder halbieren und die Paare können sich untereinander unterstützen. Weitere Arbeitsblätter als Ergänzung Als zusätzliches Angebot kann die Lehrkraft weitere Arbeitsblätter zur Verfügung stellen, die die in der Lerneinheit angesprochenen Themen vertiefen. Die Schülerinnen und Schüler können zum Beispiel Sachbücher zum Thema anschauen, weitere Aufgaben zu den Lernwörtern lösen, weitere Wörter mit z oder tz und zusammengesetzte Nomen suchen. Fachunterricht oder übergreifender Ansatz Die Unterrichtseinheit ist fächerübergreifend angelegt. Als Fachlehrerin oder Fachlehrer haben Sie aber auch die Möglichkeit, nur die Sachthemen zu behandeln und das Fach Deutsch auszuklammern, wenn der fächerübergreifende Ansatz aus stundenplantechnischen Gründen nicht oder nur sehr schwer durchführbar ist. Organisation des Ablaufs Vorschläge der Kinder aufgreifen Wichtig ist außerdem die Organisation des Unterrichtsablaufs. Absprachen bezüglich der Computer-Nutzung müssen getroffen werden, da nicht alle Schülerinnen und Schüler gleichzeitig am Rechner sitzen können. Dabei sollten Vorschläge der Kinder aufgegriffen werden, weil sie erfahrungsgemäß die Einhaltung eigener Vorschläge auch selbst überprüfen. Außerdem ist festzulegen, ob die Arbeit als Partner- oder Gruppenarbeit erfolgen soll und eine entsprechende Einteilung vorzunehmen (freie Wahl, Zufallsprinzip durch Ziehen von Kärtchen oder von der Lehrkraft bestimmt). Computer-Experten lösen Probleme Es hat sich zudem bewährt, "Computer-Experten" zu wählen, die bei Schwierigkeiten mit dem Medium als erste Ansprechpartner fungieren sollen. So können die Kinder viele Fragen unter sich klären und selbstständig arbeiten. Voraussetzungen Die Kinder sollten an offene Unterrichtsformen gewöhnt sein. Kenntnisse im Umgang mit dem Internet sind nicht unbedingt nötig, da die Links direkt über die Lerneinheit angesteuert werden und keine Internetadressen eingegeben werden müssen. Erfolgskontrolle Jedes Kind heftet seine fertigen Arbeitsblätter und gelösten Aufgaben in einem Hefter ab, der nach Abschluss des Projekts eingesammelt und von der Lehrkraft überprüft werden kann. Die Projektarbeit umfasst insgesamt 14 Arbeitsblätter. Sie sind den Rubriken der interaktiven Lernumgebung "Ein heißes Ding", "Sprache" und "Dies und das" zugeordnet. ZDF tivi - Löwenzahn Zu viel Kohle für die Kohle! Jahr für Jahr schießt der Preis für die Heizkohle aufs Neue in die Höhe. Wen das nicht zum "Kochen" bringt...? Schluss damit. Fritz hat eine Idee: die Warmwasser-Speicher der Erde anzapfen. Im Innern unseres Planeten ist es schließlich glühend heiß. Die Hitze bringt teilweise auch das Grundwasser zum Kochen. Dampfende Quellen und aufbrodelnde Geysire sind eindrucksvolle Beispiele dafür. Erdwärme müsste man doch auch in Bärstadt zum Heizen nutzen können. Der erste Bohrversuch holt Fritz allerdings schnell auf den harten Boden der Tatsachen zurück: Ein Flop! Irgendwie muss man doch rankommen an die Wärme tief unter uns. Fritz sprudelt schon wieder vor Ideen...