Auf dieser Seite haben wir Informationen und Anregungen für Ihren Physik-Unterricht zum Thema Atomphysik zusammengestellt. Ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Dieser Artikel ist die Basis aller Lehrer Online-Unterrichtseinheiten zum Einsatz von RCLs. Hier finden Sie grundlegende Informationen zu folgenden Themen: Prinzip von RCLs, allgemeiner und spezifischer Mehrwert von RCLs, Konzeption des RCL-Portals, Überblick zu RCLs auf dem RCL-Portal und Einordnung von RCLs unter den Physikmedien. Wie macht man aus einem MCL ein RCL? Um aus einem von Hand durchgeführten Experiment - einem Manually Controlled Laboratory (MCL) - ein Remotely Controlled Laboratory (RCL) zu machen, müssen Experiment und Experimentator über Schnittstellen zum Internet miteinander verbunden werden (Abb. 1). Experimentseitig wird das MCL mit Sensoren und Aktoren ausgestattet. Aktoren sind meist Schrittmotoren, die das zu bewegende Element - wie beim RCL zum Fotoeffekt die Räder mit Grau- und Farbfiltern (Abb. 1) - sehr genau positionieren. Sensoren sind je nach RCL zum Beispiel Lichtsensoren, Geiger-Müller-Zählrohre, Schalter oder - wie beim Fotoeffekt - eine Fotozelle. Interface Das an einen Computer angeschlossene Interface mit Microcontroller und anpassbarer Sensor/Aktor-Elektronik übernimmt die Steuerung der Datenströme von und zu den Sensoren/Aktoren. Bereits jetzt kann ein Experimentator das RCL lokal vor Ort über ein Terminal-Programm mit dem programmierten Befehlssatz des Microcontrollers bedienen (Nahsteuerung). Ein auf dem Computer installierter Webserver mit Informationen zum RCL auf statischen Webseiten und mit der Bedienung des RCLs auf dynamischen Webseiten ermöglicht den Zugriff auf das RCL über das Internet (Fernsteuerung). Bildübertragung per Webcam Die Interaktivität zwischen dem RCL und dem Experimentator wird durch Videobilder von einer oder zwei Webcams (Beobachtung von Versuchseinstellungen und Versuchsergebnissen) und den dynamischen Webseiten (Auswahlfelder für Versuchseinstellungen, Ein- und Ausgabe von Versuchsdaten) hergestellt. Experimentatorseitig werden lediglich ein Internetzugang und ein Computer mit javafähigem Browser benötigt. Gestaltung von RCLs Die Entwicklung von RCLs ist zeitaufwändig und kostenintensiv. Die Investitionen müssen sich bei einer entsprechenden Gestaltung des RCLs und dem Einsatz der Internettechnologie in einem allgemeinen Mehrwert gegenüber MCLs auszahlen. Dazu werden folgende Aspekte beachtet: Authentizität zum MCL RCLs in der Raumfahrt müssen teilweise vollautomatisiert ablaufen. RCls zum Lernen von Physik müssen dagegen möglichst authentisch in der Durchführung zu einem MCL sein, um den Schülerinnen und Schülern Möglichkeiten und Anknüpfungspunkte für ihr eigenes Lernen zu geben. Dazu gehört, dass das RCL in ähnlicher Weise wie das MCL bedient (zum Beispiel Einschalten von Versuchsgeräten) und auf eine automatisierte Auswertung der Versuchsdaten verzichtet wird. Außer der schriftlichen Versuchsauswertung mit einem Taschenrechner können hierbei Tabellenkalkulationsprogramme und Computeralgebrasysteme genutzt werden (siehe Einordnung von RCLs unter den Physikmedien ). Barrierefreie Zugriffsmöglichkeit Der Zugriff auf die RCLs des RCL-Portals ist jederzeit, weltweit, kostenlos, ohne zusätzliche Software und ohne Anmeldung möglich. Ein Buchungssystem wird zukünftig auch die Reservierung von RCLs bieten (siehe Das RCL-Portal ). Intuitive Bedienbarkeit Die Bedienung der meisten RCLs erfolgt mit wenigen Bedienelementen bei maximaler Interaktivität des Nutzers mit dem RCL (siehe Das RCL-Portal ). Vollständigkeit Mit der Lernumgebung zum RCL kann der Nutzer ohne zeitaufwändige Suche von Informationen das RCL durchführen (siehe Das RCL-Portal ). Nachbaubarkeit Durch Dokumentation und durchgehenden Aufbau des RCLs mit Open-Source-Software ist ein Nachbau durch Schülerinnen und Schüler mit möglichst geringen Kosten möglich (siehe Zusatzinformationen ). Gestaltungsfreiheit Der Aufbau von RCLs bietet große Freiheiten in der Gestaltung der Experimentiermöglichkeiten mit dem RCL (siehe Spezifischer Mehrwert von RCLs ). Vorteile gegenüber MCLs und Kompensation von Nachteilen Ein zu flüchtiger Blick auf RCLs verleitet leicht zu der Aussage, dass eine Zwischenschaltung des Internets zwischen Experimentator und Experiment aufgrund der Distanz zu einem Verlust an Qualität gegenüber dem MCL führt. Das Dokument "vorteile_nachteile_RCL.pdf" informiert in Tabellenform über die Vorteile von RCLs gegenüber MCLs und zeigt, wie Nachteile von RCLs kompensiert beziehungsweise vorteilhaft genutzt werden können. Die Realisation eines RCLs nach dem mechanistischen Schema, die Versuchsdurchführung "irgendeines" Experiments fernbedienbar zu machen, ist wenig Erfolg versprechend, weil die Anforderungen an ein qualitativ hochwertiges RCL sehr komplex sind. Die nachfolgenden Leitfragen stellen die Entscheidung für oder gegen die Umsetzung eines in Planung befindlichen RCLs auf eine rationale Basis. Nur so lässt sich ein Mehrwert des realisierten RCLs gegenüber anderen Medien gewährleisten. Leitfragen zum Lehr-Lern-Kontext Ist das Thema des Experiments in der Physik, im Alltag und als Anwendung physikalischer Gesetze bedeutsam? Ist das Thema des Experiments auch Lehrplanthema? Ist das Experiment nicht an Schulen verfügbar (zu teuer)? Wird das Experiment im Unterricht nicht oder nur selten eingesetzt (zu zeitaufwändig, zu kompliziert, zu anspruchsvoll)? Haben Schülerinnen und Schüler Lern- oder Verständnisschwierigkeiten mit dem Thema des Experiments? Ist das Experiment nicht als Schülerversuch durchführbar (zu gefährlich: hohe Spannungen, gefährliche Strahlungen, giftige Substanzen)? Leitfragen zum Experiment Gibt es ausreichende und vielfältige Experimentiermöglichkeiten? Kann eine ausreichende Anzahl quantitativer Messungen durchgeführt werden? Sind über den Standardversuch hinausgehende Messungen möglich? Handelt es sich um ein völlig neues oder von Lehrgeräte-Herstellern nicht lieferbares Experiment? Kann das Experiment als Multi-Use-RCL mit vielen Experimentiermöglichkeiten im Rahmen eines Themengebiets realisiert werden? Leitfragen zur RCL-Realisation Ist der finanzielle und zeitliche Aufwand bei der Realisation durch den Mehrwert des RCLs gerechtfertigt? Ist die Verwendung von Standardkomponenten möglich? Sind alle Versuchsmaterialien beschaffbar oder herstellbar? Ist ein RCL wirklich das geeignete Medium (Simulationen und Messvideos als Alternativen)? Ist das Experiment bis jetzt noch nicht als RCL verfügbar? Können zeitabhängige Versuchsabläufe im Webcam-Bild dargestellt werden (Problem Datenübertragungsrate)? Folgende Punkte sind im Hinblick auf den Erwerb experimenteller Fertigkeiten und Fähigkeiten mit RCLs relevant: Die Anzahl der Experimente, die Schülerinnen und Schüler in Schulen selbst durchführen können, sind durch fehlendes Experimentiermaterial, zu große Klassen, zu hohen zeitlichen Aufwand oder dadurch, dass fast alle Oberstufenexperimente Lehrerdemonstrationsexperimente mit geringen Beteiligungsmöglichkeiten für die Lernende sind, stark begrenzt. Bei RCLs entfällt zwar der Aufbau und die haptische Durchführung des Experiments, was jedoch schneller höhere experimentelle Fähigkeiten in den Fokus rücken lässt. Bei der Nutzung von RCLs als Hausexperimente haben die Schülerinnen und Schüler genügend Zeit, um unbeeinflusst von anderen Lernenden und der Lehrkraft im eigenen Lerntempo experimentelle Fertigkeiten und Fähigkeiten zu üben. Das RCL-Portal zeichnet sich durch die folgenden Eigenschaften aus: Da auf RCLs im Internet weltweit zugegriffen werden kann, sind alle RCLs in englischer und deutscher Sprache, zwei zusätzlich in italienischer und französischer Sprache, verfügbar. Nutzer, die RCLs in ihre Landessprache übersetzen möchten, werden von der AG Didaktik der Physik an der TU Kaiserslautern unterstützt. Der Zugang zum RCL-Portal ist kostenlos und anmeldungsfrei (auch unter einem zukünftigen Buchungsystem). Die technischen Voraussetzungen sind: Ports 8080, 8081 (Windkanal), 8082 (Radioaktivität) und 8083 (Weltpendel Kaisersesch) müssen freigeschaltet sein. Zur Darstellung der Videobilder ist ein Browser mit installierter JRE (kostenloser Download) und mindestens DSL 1000 erforderlich. Zielgruppen des RCL-Portals sind technisch oder naturwissenschaftlich interessierte Laien, Schülerinnen und Schüler sowie Präsenz- oder Fernstudierende. Struktur der RCL-Webseiten Unter dem Hauptmenüpunkt "Labs" findet man die einzelnen RCLs. Nach der Auswahl eines RCLs gelangt man zu dem für alle Experimente einheitlich gestalteten Versuchs-Menü aus Einstieg (Einführung und Zielsetzung), Aufbau (Beschreibung und Daten), Theorie (theoretische Grundlagen und Hinweise zur Versuchsdurchführung), Aufgaben (experimentelle Fragestellungen), Labor (Versuchsdurchführung mit dem RCL), Diskussion (weiterführende Fragestellungen), Material (Versuchsmaterial, didaktisches Material und Literaturhinweise) und Betreuung (Inhaltliche Verantwortung und Versuchsentwickler). Abb. 2 (zum Vergrößern anklicken) zeigt einen Screenshot des RCLs "Windkanal". Struktur der Laborseiten Neben der linken Menüleiste (Abb. 2) werden die Videobilder (maximal zwei) der Webcams sowie die zur Durchführung und Auswertung des Versuchs unmittelbar benötigten Hinweise und Daten angezeigt. Im Bedienfeld rechts daneben kann der Experimentator über Buttons, Auswahllisten, Ein- und Ausgabefelder das RCL steuern. Mit dem Button "RCL RESET" lässt sich bei einer auftretenden Fehlfunktion der Webserver ferngesteuert neu starten. Verfügbarkeit der RCLs Da RCLs Liveexperimente sind, kann immer nur ein Experimentator die Kontrolle über das RCL haben. Ihm steht eine vom RCL abhängige, heruntergezählte Experimentierzeit zwischen zwei und fünf Minuten zur Verfügung (siehe Abb. 2, Bedienfeld oben). Innerhalb dieser Zeit setzt jede Aktion im Bedienfeld die noch verfügbare Experimentierzeit auf den Anfangswert zurück. Damit bleibt das Experiment auch für andere Nutzerinnen und Nutzer verfügbar, die die verbleibende Experimentierzeit angezeigt bekommen und die Aktionen des Experimentators im Videobild der Webcam(s) mitverfolgen können. Um in der Lehre das RCL mit Sicherheit verfügbar zu haben, wird zurzeit ein Buchungssystem entwickelt. Auf dem RCL-Portal sind derzeit die RCLs Elektronenbeugung, Lichtgeschwindigkeit, Fotoeffekt, Beugung und Interferenz, U-I-Kennlinen (zwei Varianten), Roboter im Labyrinth, Windkanal, Maut, Heißer Draht, Optische Pinzette, Optische Computertomographie, Radioaktivität, Rutherfordscher Streuversuch und Oszilloskop verfügbar. Eine verbesserte Variante von Beugung und Interferenz, Weltpendel, Optische Fouriertransformation/Ordnung und Unordnung werden bis Ende 2008 verfügbar sein. Der Datei "ueberblick_RCL_portal.pdf" können zu diesen fast 20 RCLs folgende Angaben entnommen werden: Fachgebiet, Zielgruppe und Lehrplanbezug Das RCL ist einem oder mehreren Fachgebieten zugeordnet. Es ist angegeben, ob das RCL in Sekundarstufe I, Sekundarstufe II oder der Universität und ob es im Rahmen der exemplarisch ausgewählten Lehrpläne von Rheinland-Pfalz eingesetzt werden kann. Single- oder Multi-Use-RCL Single-Use-RCLs sind solche, die in einem Themen- oder Fachgebiet der Physik nur einmalig eingesetzt werden. Häufig sind das Experimente zur Bestimmung von Konstanten. Dagegen decken Multi-Use-RCLs inhaltlich mit ihrer Vielfalt an Experimentiermöglichkeiten fast ganze Themengebiete der Physik ab. Motivation/Lernkontext Es ist angegeben, ob das RCL eher in einem anwendungsorientierten, einem alltagsorientierten oder einem innerphysikalisch Kontext eingesetzt werden kann. In den letzten zwei Jahrzehnten sind im Zuge der Entwicklung von Multimedia und Internet zahlreiche "Species" digitaler Medien entwickelt worden (Abb. 3, zum Vergrößern anklicken). Speziell der Vermittlung physikalischer Inhalte dienen Physikmedien wie Simulationen, Realexperimente sowie Informations- und Lehr-/Lernsysteme. Kognitive Werkzeuge entlasten die Lernenden von Routinearbeiten und regen sie gleichzeitig zu einer vertiefenden Informationsverarbeitung an. Unter den Realexperimenten sind RCLs und die digitale Messwerterfassung Live-Experimente, während bei der Videoanalyse, den interaktiven Bildschirmexperimenten (IBEs) und den Messvideos zunächst ein Video des Experiments aufgenommen und dann zeitversetzt das Experiment wiederholt und ausgewertet wird. Mit Live-Experimenten kann der gleiche Versuch beliebig oft wiederholt werden, was insbesondere bei der Gewinnung größerer Datenmengen und von statistischen Aussagen notwendig ist. Während Realexperimente und speziell RCLs der Untersuchung ausgewählter Realitätsbereiche dienen, werden diese mit Simulationen anhand bekannter physikalischer Gesetzmäßigkeiten vom Programmierer (Applets, Physlets und Simulationsprogramme) oder von den Lernenden selbst (Modellbildung) nachgebildet und untersucht. Die Ergänzung von RCLs durch Simulationen ermöglicht die physiktypische Wechselwirkung von Experiment und Theorie. Innerhalb des RCL-Konzepts, das Experiment durch den Verzicht auf eine automatisierte Auswertung möglichst authentisch zum MCL zu gestalten, spielen die kognitiven Werkzeuge Tabellenkalkulation und Computeralgebrasysteme zur Auswertung und Weiterverarbeitung von Versuchsdaten sowie zum Vergleich von experimentellen und theoretischen Daten eine große Rolle. Die Schülerinnen und Schüler sollen Atommodelle kennen. die alpha-, beta und gamma-Strahlung kennen. künstliche Kernumwandlungen kennen. das Aufstellen von Zerfallsgleichungen beherrschen. erkennen, dass der Unterschied zwischen gesteuerter und ungesteuerter Kettenreaktion für die Nutzung der Kernenergie immens wichtig ist. Thema Atomphysik - vom Atommodell zur Kernenergienutzung Autor Jens Tiburski Fach Physik Zielgruppe Klasse 9, Klasse 10 zur Prüfungsvorbereitung Zeitraum 1-3 Stunden, je nach didaktischem Ort Technische Voraussetzungen Computerarbeitsplätze in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit); VRML-Plugin (zum Beispiel BlaxxunContact ), Java , Video-Player (zum Beispiel DivX oder RealOne Player ) Einsatz im Unterricht Der Einsatz der Sammlung von interaktiven Übungen und 3D-Animationen zur Atomphysik sollte unterrichtsbegleitend erfolgen. Nach der Behandlung des jeweiligen Themas im Unterricht (Arbeitsblätter als Word-Dokumente im Download-Paket "atomphysik_materialien.zip") können Übungsphasen im Computerkabinett den Unterricht lebendiger gestalten und zur Binnendifferenzierung genutzt werden. Die Verwendung der 3D-Animationen soll dabei die Anschaulichkeit erhöhen und die Visualisierung der Aufgabenstellung gerade bei den "unsichtbaren" Sachverhalten im submikroskopischen Bereich vereinfachen. Hinweise zur Nutzung der interaktiven Arbeitsblätter In der Klassenstufe 9 hat sich der Einsatz des Beamers bewährt, wenn die Schülerinnen und Schüler die Arbeit mit interaktiven Arbeitsblättern noch nicht gewohnt waren. Für die Eingaben in die Formularfelder der interaktiven Übungen sollte ein Hinweis auf die Notwendigkeit einer korrekten Schreibweise erfolgen. Dies führt zu erhöhter Konzentration und weniger Frusterlebnissen, wenn Fragen inhaltlich richtig, aber infolge falscher Rechtschreibung als falsch beantwortet wurden. Auch Partnerarbeit von Lernenden mit guten Deutschkenntnissen zusammen mit Schülerinnen und Schülern, welchen die deutsche Sprache schwer fällt (Integrationskinder), ist hier gut möglich. Technische Hinweise Um die 3D-Modelle öffnen zu können, ist ein VRML-Plugin nötig. Alle animierten GIFs und interaktiven 3D-Animationen der verwendeten Übungen wurden vom Autor der Unterrichtseinheit mithilfe des 3D-CAD-Programmes FluxStudio erzeugt. Dieses Programm ist für die pädagogische Arbeit als Freeware verfügbar (~ ~http://www.sn.schule.de/~ms16l/virtuelle_schule/Projektwoche_2008/index_projekt.htm~~). Die Schülerinnen und Schüler sollen eine zeitgemäße Atomvorstellung kennen. die Entstehung von Licht beschreiben können. Kenntnisse über die geschichtliche Entwicklung von Modellen haben. physikalische Größen darstellen und interpretieren können. den Zusammenhang zwischen Linienspektren und atomaren Übergängen kennen. die Spektralanalyse anwenden und physikalisch erklären können. Thema der Unterrichtseinheit Das Elektronium-Modell Autor Patrick Bronner Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Klasse 10 (Fortsetzung in Sek II möglich) Zeitraum 9 Stunden (mit Lernzirkel zum Thema "Analogie Licht-Schall": 14 Stunden) Technische Voraussetzungen Demonstrationsrechner mit Beamer, kostenlose Plugins Quicktime-Player und Java3D Methoden Lernzirkel, Gruppenarbeit, Kugellager, Gruppenpuzzle, Theaterspiel, Schülerreferat, Lehrervortrag Die Schülerinnen und Schüler sollen die Vorgänge bei der Fusionsreaktion von Deuterium und Tritium sowie das Ergebnis beschreiben können. das Funktionsprinzip des Magnetfeldkäfigs zum Einschließen des heißen Plasmas am Beispiel der beiden grundlegenden Reaktortypen Stellarator und Tokamak kennenlernen und erklären können. die Gefahren bei der Nutzung der Kernfusion erarbeiten und im Vergleich mit anderen Formen der Energieerzeugung bewerten. die Kernfusion als potenzielle, nahezu unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft erkennen. Thema Wann "zündet" die Idee der Kernfusionstechnologie? Autorinnen und Autor Roland Wengenmayr, Dieter Lohmann, Sabina Griffith Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II, nach didaktischer Reduktion auch Klasse 9 und 10 Zeitraum 2 Stunden Technische Voraussetzungen Rechner mit Internetanschluss in ausreichender Anzahl (Arbeit in Kleingruppen), Flash-Player (kostenfreier Download) Planung Tabellarischer Verlaufsplan Die Materialien der Unterrichtseinheit sind ein Angebot der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e. V. Auf der Webseite max-wissen.de finden Sie weitere Materialien für den Unterricht und Hintergrundinformationen zu aktuellen Forschungsthemen aus Physik, Chemie, Biologie und Erdkunde. An allen max-wissen-Beiträgen sind Fachwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler der Max-Planck-Gesellschaft beteiligt: Aktualität und fachliche Richtigkeit sind somit gewährleistet. Ein weiteres Angebot der Gesellschaft ist das Fragen-Portal : Lernende und Lehrpersonen können hier Fragen an Forscherinnen und Forscher stellen. Unterrichtsverlauf und Materialien Fachliche Voraussetzungen, Einbettung des Themas in den Unterricht und der Verlauf der Doppelstunde werden hier skizziert. ITER ? der Weg zu neuer, sauberer Energie Für die Fortführung des Themas im Unterricht finden Sie hier weitere Informationen, Grafiken und Links zur internationalen Fusionsforschungsanlage. Ein Remotely Controlled Laboratoy (RCL) ist ein über das Internet fernbedienbares Realexperiment. Die hier vorgestellte Unterrichtsreihe in der Atomphysik nutzt die mediendidaktischen Eigenschaften des RCLs "Rutherfordscher Streuversuch". Lernende können das an Schulen nur selten vorhandene Demonstrationsexperiment als Hausexperiment durchführen, Messdaten in Gruppen zusammentragen und auswerten. Diese werden mit den Vorhersagen der Atommodelle von Dalton, Thomson und Rutherford verglichen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse aus der Mechanik, Elektrostatik und Radioaktivität zur Erklärung der Streuung von Alpha-Teilchen anwenden. mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" die Streuung von Alpha-Teilchen experimentell untersuchen. die Vorhersagen zur Streuung der Alpha-Teilchen nach dem Daltonschen, Thomsonschen und Rutherfordschen Atommodell mit den Messergebnissen vergleichen. Arbeitsergebnisse sachgerecht präsentieren. Thema Entdeckung des Rutherfordschen Atommodells mit dem RCL "Rutherfordscher Streuversuch" Autor Sebastian Gröber Fächer Physik, Chemie Zielgruppe Sekundarstufe II, Grundstudium Physik und Chemie Zeitraum 10-15 Unterrichtsstunden, je nach Lerngruppe und Unterrichtszielen Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Zur Auswertung der Messergebnisse: Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) oder Computeralgebrasystem (zum Beispiel (debug link record:lo_unit_subpage:tx_locore_domain_model_unitsubpages:646351) als kostenfreie 30-Tage-Testlizenz) Zur Simulation der Ablenkung von Alpha-Teilchen: Modellbildungsprogramm (zum Beispiel kostenlose Version von Powersim oder Coach 6 Studio MV. Der Rutherfordsche Streuversuch gehört zu den zentralen Versuchen der Physik. Historisch bildet das mit ihm abgeleitete Rutherfordsche Atommodell den Übergang von früheren Atomvorstellungen (antike Atommodelle und Thomsonsches Atommodell) zu unserer heutigen Atomvorstellung, nach der ein Atom aus einem positiv geladenen Kern und einer negativ geladenen Atomhülle besteht. Der Rutherfordsche Streuversuch liefert ebenso die physikalischen Grundlagen für die heutige Standardmethode der elementspezifischen Analyse von Festkörperproben mittels Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS). Damit ist dieser Versuch sowohl allgemeinbildend für Lernende in Schule und Hochschule als auch fachbildend für Studierende der Physik und Chemie. Vorteile und Lernpotentiale des RCL Welche Vorteile hat das RCL gegenüber dem traditionellen Experiment? Welches Lernpotenzial hat der Rutherfordsche Streuversuch? Steckbrief und Materialien zum RCL ?Rutherfordscher Streuversuch? Informationen zum Versuchsaufbau, zu den Experimentiermöglichkeiten und Link zum RCL; kommentierte Materialien der Unterrichtseinheit zum Herunterladen. Die Schülerinnen und Schüler sollen die reibungsbehaftete Bewegung der Öltröpfchen in Luft qualitativ erklären können. das Ziel "Ladungsbestimmung" des Millikan-Versuchs erkennen. möglichst eigenständig die Formel einer Messmethode zur Bestimmung der Öltröpfchenladung herleiten. einzeln oder in Gruppen mit dem RCL "Millikan-Versuch" Messdaten erheben, zusammentragen und in Diagrammen darstellen. die Ladungsquantelung als Hypothese formulieren und bestätigen sowie die Elementarladung bestimmen. Beschießt man ein Plättchen aus Graphit mit beschleunigten Elektronen, dann beobachtet man auf einem Fluoreszenzschirm ein Muster aus konzentrischen Ringen. Das Erstaunliche dabei ist, dass mit dem "Materieteilchen" Elektron von der Struktur her die gleichen Beugungsmuster erzeugt werden wie mit elektromagnetischen Wellen (Röntgenstrahlung). Mit dem RCL "Elektronenbeugung" können Schülerinnen und Schüler dieses Phänomen im Vergleich zum traditionellen Unterricht in einem ersten Schritt eigenständiger und ohne den lenkenden Einfluss der Lehrkraft entdecken und beginnen, es zu verstehen. Die Schülerinnen und Schüler sollen Kenntnisse zur Röntgenbeugung an polykristallinen Kristallen im Versuch zur Elektronenbeugung anwenden. erkennen, dass Elektronen Welleneigenschaften zugeordnet werden können. ihre Arbeitsergebnisse an der Tafel oder mit einer PowerPoint-Präsentation vorstellen. Thema Elektronenbeugung - das Elektron als Welle Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum 2-3 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder Zuhause, javafähiger Browser Software Bei der Messung der Ringradien kommen ein Zeichenprogramm (zum Beispiel Paint) und ein Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel) zum Einsatz. Die Schülerinnen und Schüler sollen qualitative Experimente zum Fotoeffekt deuten können. Hypothesen zum Zusammenhang zwischen Größen des eingestrahlten Lichts und Größen der ausgelösten Elektronen formulieren. den Zusammenhang zwischen der Energie der Elektronen und der Frequenz beziehungsweise der Intensität des Lichts mit dem RCL "Fotoeffekt" untersuchen. begründet angeben können, welche Versuchsergebnisse zum Fotoeffekt sich im Wellenmodell nicht erklären lassen und wie diese im Fotonenmodell erklärt werden. technisch-physikalische Anwendungen des äußeren und inneren Fotoeffekts kennen lernen. Thema Fotoeffekt und Fotonenmodell des Lichts Autor Sebastian Gröber Fach Physik Zielgruppe Sekundarstufe II Zeitraum etwa 4 Stunden Technische Voraussetzungen Computer mit Internetanschluss in der Schule oder zuhause, javafähiger Browser Software Tabellenkalkulationsprogramm (zum Beispiel Excel), Computeralgebrasystem ( Maple ) oder spezielles Datenanalyseprogramm (zum Beispiel Origin ) für die Hochschule Wellen- und Fotonenmodell des Lichts sind in ihrer Struktur sehr unterschiedlich: Ist beim Wellenmodell die Lichtenergie über den Raum verteilt, abhängig von der Amplitude und unabhängig von der Frequenz der elektromagnetischen Welle, so ist beim Fotonenmodell die Lichtenergie in einzelnen Fotonen konzentriert und frequenzabhängig. Schülerinnen und Schüler mit dem Fotoeffekt vom Wellen- zum Fotonenmodell zu führen, ist nicht einfach: Anhand eines Versuchs sollen relevante experimentelle Ergebnisse gewonnen und als im Wellenmodell nicht erklärbar erkannt werden. Das Fotonenmodell wird eingeführt und der Fotoeffekt damit erklärt. Die Unterrichtseinheit folgt diesem Weg und versucht die genannten Schritte zum besseren Verständnis für die Lernenden möglichst klar gegeneinander abzugrenzen. Das RCL "Fotoeffekt", eine Tabelle und Aufgaben sind dazu die wichtigsten Medien und Materialien dieser Unterrichtseinheit. Hinweise zum Unterrichtsverlauf und Materialien Lernvoraussetzungen, Unterrichtsverlauf, Steckbrief des RCLs "Fotoeffekt" und Arbeitsmaterialien zur Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zur EU-Erweiterung 2004/2007 werden die neuen Mitgliedsstaaten vorgestellt. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich über eine Internetrecherche die wichtigsten Informationen.Zehn Länder sind am 1. Mai 2004 der Europäischen Union beigetreten, darunter so unterschiedliche Staaten wie die sonnige Mittelmeerinsel Malta oder die baltischen Republiken, die früher zur Sowjetunion gehörten. Seit dem 1. Januar 2007 sind Rumänien und Bulgarien der EU beitreten, die somit auf 27 Staaten angewachsen ist. Ob die Türkei ein möglicher EU-Kandidat ist, ist allerdings noch strittig. Wir stellen Ihnen die jüngsten und jüngeren EU-Beitrittsländer vor und verlinken Quellen, in denen Sie detaillierte Informationen zu den einzelnen Beitrittsländern finden.Die Schülerinnen und Schüler informieren sich über die Staaten, die 2004/2007 neu in die Europäische Union aufgenommen wurden. erkennen Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei der Vorbereitung des EU-Beitritts in den einzelnen Ländern. werden sich der Bedeutung der Erweiterung der Europäischen Union bewusst. beziehen eine eigene Position zur Erweiterung der EU. diskutieren die Auswirkungen der EU-Erweiterung. setzen sich mit Umfrageergebnissen zur Erweiterung der EU auseinander. nutzen das Internet als Informations- und Recherchemedium. Von der Volksrepublik zur Dritten Republik Schon vor dem Fall des Eisernen Vorhangs begann eine langsame Annäherung zwischen dem ehemaligen Ostblockstaat Polen und der Europäischen Union: Bereits 1989 unterzeichneten Vertreter der EU und Polens ein Handels- und Wirtschaftsabkommen. Im selben Jahr hatten die ersten freien Wahlen in Polen stattgefunden, bei der die Opposition klar über die kommunistische Arbeiterpartei siegte. Noch Ende 1989 änderte das Parlament die Verfassung des Landes: Aus der kommunistischen Volksrepublik Polen wurde die Republik Polen, die so genannte Dritte Republik. Seit den neunziger Jahren haben alle polnischen Regierungen große Anstrengungen unternommen, die Kriterien für den Beitritt zu erfüllen. Das größte der Kandidatenländer war daher bereits bei der ersten Erweiterungsrunde 2004 mit dabei. Positives Referendum Mit fast 40 Millionen Bürgerinnen und Bürgern betritt ein neues Schwergewicht die europäische Bühne. Bei einem Volksentscheid sprachen sich im Juni 75,5 Prozent der Polen, die an dem Referendum teilnahmen, für den EU-Beitritt aus. Die Beteiligung lag allerdings nur bei 58,8 Prozent. Wegen der hohen Arbeitslosigkeit im Land (um 19 Prozent im ersten Halbjahr 2005, in ländlichen Regionen sogar um 30 Prozent ) sieht ein Teil der Bevölkerung den politischen Veränderungen mit gemischten Gefühlen entgegen. Gerade die jüngere Bevölkerung aber steht der europäischen Integration im Wesentlichen positiv gegenüber. Landwirtschaft hat Schlüsselrolle Polen dürfte ein eigenwilliger Partner in der EU werden. Bei den Beitrittsverhandlungen feilschte Premierminister Leszek Miller bis zum Schluss um die Agrarsubventionen und drohte, die gesamten Verhandlungen platzen zu lassen. Die Landwirtschaft ist der wichtigste polnische Wirtschaftszweig: Über 60 Prozent der Fläche Polens werden für landwirtschaftliche Zwecke genutzt, jeder fünfte Arbeitnehmer ist in der Landwirtschaft beschäftigt. Daher wird es bei künftigen Verhandlungen sicherlich noch öfter Streit um finanzielle Hilfen für die polnischen Bauern geben. Strukturhilfen zur Entwicklung des Landes Polen wurde nach dem EU-Beitritt 2004 zum größten Empfänger von Strukturhilfen. Mit diesem Geld sollen in den wenig entwickelten Gegenden des Landes Straßen und Eisenbahnstrecken saniert und Umweltprojekte finanziert werden. Schon in den vergangenen Jahren sorgten solche Hilfen oftmals für Streit bei den Gipfeltreffen der Staats- und Regierungschefs der Europäischen Union. Orientierung nach Europa Ungarn stellte Ende der achtziger Jahre nach der politischen Wende im ehemaligen Ostblock schnell die Weichen in Richtung Europa. Das Land etablierte rasch Handelsbeziehungen mit EU-Staaten und unterzeichnete als erster Staat des ehemaligen Ostblocks 1991 ein Assoziierungsabkommen mit der EU. Dieses Abkommen sah nicht nur Erleichterungen beim Handel (wie etwa Zollerleichterungen) vor, sondern gezielt auch politische Zusammenarbeit wie etwa die Angleichung von Gesetzen und Institutionen. Es war also ein erster Schritt beim Umbau des politischen Systems Ungarns in Richtung EU. Vorherige Abkommen waren meist reine Handelsabkommen. Ungarischer Wirtschaftsboom Schon früh entwickelte sich Ungarns Wirtschaft in die richtige Richtung: Das Land gehört zu den Boom-Staaten unter den neuen Mitgliedsstaaten, die Arbeitslosenquote liegt lediglich bei sieben Prozent (Stand Mitte 2005), vor dem EU-Beitritt war sie mit fünf bis sechs Prozent allerdings noch niedriger. So war es für die ungarische Regierung unter Premierminister Viktor Urban auch kein nennenswertes Problem, die Voraussetzungen für den Beitritt im Jahr 2004 zu erfüllen. Bei einem Volksentscheid über den Beitritt zur EU stimmten 84 Prozent mit Ja, allerdings war die Wahlbeteiligung mit knapp 46 Prozent extrem niedrig. Moderne Infrastruktur Schon heute verfügt Ungarn über eine gut ausgebaute und moderne Infrastruktur, die den Handel mit den Nachbarstaaten erleichtert. Die Lage an den Grenzen zu Kroatien, Serbien und dem künftigen EU-Nachbarn Rumänien (voraussichtlich 2007) macht das Land zu einem wichtigen Grenzstaat der neuen Union. Ein bedeutender Wirtschaftsfaktor ist in Ungarn seit jeher der Tourismus; viele EU-Nachbarn verbringen seit Jahren ihren Urlaub an der Donau und am Plattensee (ungarisch Balaton), dem größten Binnensee Mitteleuropas. Vaclav Havel ebnete den Weg in die EU Deutschlands Nachbarland Tschechien liegt seit 2004 im Herzen der EU: Von allen Seiten ist die junge Republik jetzt von EU-Nachbarn umgeben. Nach der politischen Wende 1989 - die Tschechen wählten nach der "samtenen Revolution" vom November 1989 den vormaligen Bürgerrechtler Vaclav Havel zum Staatspräsidenten - zeichnete sich auch der Weg der damaligen Tschechoslowakei in die Europäische Union ab. Zuvor spaltete sich allerdings Ende 1992 die Slowakei ab, mit der Tschechien nach dem Ende des Ersten Weltkriegs 1918 gemeinsam als Tschechoslowakei die Unabhängigkeit von der Habsburger Monarchie errungen hatte. Umbau des Wirtschaftssystems Die EU nahm daher Verhandlungen mit beiden Staaten auf. Ende der neunziger Jahre machte die Tschechische Republik einen harten Prozess des wirtschaftlichen Umbaus durch, bevor sie die Beitrittskriterien erfüllen konnte. Wie in allen Staaten des Ostblocks galt dort bis zum Zusammenbruch des Sozialismus die kommunistische Planwirtschaft, die dann abrupt von der Marktwirtschaft abgelöst wurde. Im Gegensatz zu Polen spielt die Landwirtschaft in der Tschechischen Republik eine geringe Rolle. Wichtige Wirtschaftszweige sind dagegen die Stahl- und Chemieindustrie sowie der Maschinenbau. Trotz des Wirtschaftswachstums ist die Arbeitslosenquote um 9 Prozent (2003) ein wichtiges strukturelles Problem. Deutschland ist der wichtigste Handelspartner Tschechiens, und auch für Deutschland steht die Tschechische Republik an erster Stelle der Handelspartner unter den mittel- und osteuropäischen Staaten. Europa-skeptischer Staatspräsident Klaus Der Nachfolger von Vaclav Havel, der 2003 gewählte Staatspräsident Vaclav Klaus, machte bereits vor dem Beitritt, etwa im Zusammenhang mit dem EU-Konvent, als EU-Kritiker auf sich aufmerksam. Trotz des kritischen Präsidenten sagte eine breite Mehrheit von 77 Prozent beim Beitrittsreferendum im Juni 2003 "Ja" zur Europäischen Union. Die Wahlbeteiligung von 55 Prozent war allerdings sehr niedrig. Eigenständig in die EU Der jüngste der neuen EU-Staaten existiert erst seit zehn Jahren. Im Januar 1993 spaltete sich die Slowakei von der Tschechischen Republik ab, mit der sie seit 1918 als Tschechoslowakei vereinigt gewesen war. Kritiker der Teilung befürchteten damals, dass die Slowakei ohne den tschechischen Partner in große wirtschaftliche Schwierigkeiten geraten würde. Doch die Regierung beantragte schon 1995 den Beitritt zur EU - fest davon überzeugt, die Beitrittshürden ohne größere Probleme zu meistern. Das gelang den Slowaken auch in kurzer Zeit. Arbeitslosigkeit trotz Wirtschaftsboom Nach einer Konjunkturflaute um die Jahrtausendwende stieg das Bruttoinlandsprodukt wieder, und auch die für den Beitritt nötigen institutionellen Reformen erledigte der Staat rasch. Generell bestehen diese institutionellen Reformen in den künftigen EU-Staaten darin, das politische System an das der EU-Staaten anzugleichen (so müssen etwa Stellen geschaffen werden, an die sich die Bürgerinnen und Bürger bei Verbraucherschutzfragen oder bestimmten Rechtsproblemen wenden können). 2002 überrundete der Staat in puncto Wirtschaftswachstum mit vier bis fünf Prozent sogar alle benachbarten Beitrittsländer. Problematisch bleibt allerdings die hohe Arbeitslosigkeit von circa 18 Prozent (Juni 2005), die im Vergleich zu den anderen Beitrittsländern ebenfalls Rekordniveau hat. Deutlich ist der Unterschied zwischen Bratislava (circa 5 Prozent) und den ländlichen Regionen, in denen die Arbeitslosenquote bisweilen um 30 Prozent liegt. Klares Votum für Europa Bei der Volksbefragung im Mai 2003 zeigten sich die Slowaken als Befürworter der Europäischen Union. Über 92 Prozent Ja-Stimmen waren ein klares Votum für Europa, auch wenn die Teilnahme am Referendum nur knapp über den erforderlichen 50 Prozent lag. Auch die führenden Politiker des Landes, der damalige Staatspräsident Rudolf Schuster und der derzeitige Ministerpräsident Mikulás Dzurinda, unterstützen den slowakischen EU-Beitritt. Seit 2004 sind 5,5 Millionen Slowaken und 10,2 Millionen Tschechen wieder friedlich vereint - als Nachbarn in der Europäischen Union. Europäische Union statt Sowjetunion Ein weiterer osteuropäischer Beitrittskandidat ist Estland. Die kleinste der drei baltischen Republiken gehörte wie ihre Nachbarstaaten vor 1990 zur Sowjetunion, die das Land 1940 und nach dem Abzug der deutschen Besatzungstruppen 1944 erneut okkupierte. Nach dem Ende des Kalten Krieges und dem Zusammenbruch des Sozialismus erklärten die Esten im Herbst 1991 ihre Unabhängigkeit von der Sowjetunion und gründeten ihren eigenen Staat. Schon bald orientierten sie sich in Richtung Westen. 1995 stellten sie den Antrag auf Aufnahme in die Europäische Union. Zuvor hatte die Republik ein Freihandelsabkommen mit der EU unterzeichnet. Westorientierung der Wirtschaft Die Esten schafften es, in der ersten Runde der Osterweiterung dabei zu sein. Sie stellten sich nach der Trennung von Russland rasch auf neue Handelspartner im Westen ein: Im Jahr 2000 gingen bereits 77 Prozent der Exporte in Länder der EU. Neben den skandinavischen Nachbarn Finnland und Schweden ist Deutschland ein großer Abnehmer der Elektro-, Textil- und Holzprodukte, die den Export bestimmen. Arbeitslosigkeit ist allerdings auch in Estland ein Problem. Mitte 2005 lag die Arbeitslosenquote im Land durchschnittlich bei neun Prozent. Positives Referendum für EU-Beitritt Im Mai 2004 wurden die 1,4 Millionen Esten zu Unionsbürgern. Auch sie haben sich in einer Volksbefragung mit 67 Prozent mehrheitlich für den Beitritt ausgesprochen und feierten anschließend auf EU-Partys das klare Votum, an dem sich 63 Prozent der Wahlberechtigten beteiligt hatten. Lettland sagt Ja Auch Lettland erlangte 1991 wie Estland und Litauen seine Unabhängigkeit von der Sowjetunion. Der junge Staat führte Demokratie und Marktwirtschaft ein und intensivierte seine Beziehungen zu den westeuropäischen Nachbarstaaten. 1995 beantragte die lettische Regierung die Aufnahme in die Europäische Union. 2000 begannen offiziell die Beitrittsverhandlungen, die 2002 auf dem Gipfel von Kopenhagen für abgeschlossen erklärt wurden. Bei dem Referendum zum EU-Beitritt 2003 gab es 67 Prozent Ja-Stimmen. Die Wahlbeteiligung lag mit 67 Prozent deutlich über der in anderen Beitrittsländern. Damit konnte auch Lettland im Mai 2004 der EU beitreten. Wirtschaftliche Stabilisierung Nachdem sich die wirtschaftliche Lage - die immer noch von der russischen Wirtschaft abhängt - Ende der neunziger Jahre stabilisierte, konnte Lettland die Beitrittskriterien erfüllen. Der Außenhandel des Landes ist inzwischen eindeutig auf die Europäische Union ausgerichtet. Deutschland ist der wichtigste Handelspartner der Letten. Zentrales Problem der Wirtschaft ist die Arbeitslosigkeit, die nach internationalem Berechnungsschlüssel zwischen 13 und 14 Prozent liegt (nach lettischem Berechnungsmodus dagegen Mitte 2005 um 9 Prozent). Minderheitenschutz für Russen Ein größeres Problem war der Umgang mit den Minderheiten im Land: In Lettland lebt - ähnlich wie in Estland - eine große russische Minderheit (fast 30 Prozent der Bevölkerung), deren Rechte nach der Unabhängigkeit zunächst eingeschränkt wurden. Mittlerweile hat die lettische Regierung - seit 2002 unter dem Ministerpräsidenten Einars Repse - den Minderheitenschutz besser geregelt und so den Weg nach Europa frei gemacht. Blutiger Weg in die Unabhängigkeit Litauen war der erste der drei baltischen Staaten, der sich von der Sowjetunion löste: Schon im Frühjahr 1990 erklärten sich die Litauer für unabhängig, wobei der Prozess der Unabhängigkeit von Moskau besonders konfliktreich verlief. Moskau erkannte die Unabhängigkeit nicht an und stürzte die frei gewählte litauische Regierung im Januar 1991. Bei dem Versuch russischer Soldaten, den litauischen Fernsehturm in Vilnius zu stürmen und damit die Berichterstattung über den Militäreinsatz zu stoppen, wurden 14 Menschen erschossen. Die Litauer hatten daher ein besonders starkes Interesse daran, sich nach ihrer Unabhängigkeit nach Westeuropa zu orientieren. 1995 beantragten sie formell ihre Aufnahme in die EU. 90 Prozent für Europa Wie ihre baltischen Nachbarn unternahmen auch die Litauer große Anstrengungen, um ihre immer noch von Russland beeinflusste Wirtschaft fit für die EU zu machen. Doch dies gelang ebenso wie die Anpassung der staatlichen Institutionen an EU-Richtlinien. Nachdem beim Referendum mehr als 90 Prozent der Bevölkerung für Europa stimmten, war klar, dass Litauen - wo nach Berechnungen des französischen Nationalinstituts für Geografie das geografische Zentrum Europas liegt - 2004 zu den Beitrittsländern zählen würde. Wirtschaftswunderland Mit Slowenien ist auch ein Teilstaat der ehemaligen Bundesrepublik Jugoslawien unter den neuen EU-Nachbarn. 1991 erklärte die junge Republik ihre Unabhängigkeit. Mit einem wahren "Wirtschaftswunder" qualifizierte sich Slowenien für den Beitritt zur Europäischen Union: In knapp zehn Jahren mauserte es sich zum reichsten Land unter den Beitrittskandidaten; die Arbeitslosenquote liegt um die sieben Prozent. Bereits als Teilstaat der "Sozialistischen Föderativen Republik Jugoslawien" war Slowenien der Teil des Landes, der sich am deutlichsten nach Westeuropa orientierte. Außenhandel auf EU ausgerichtet Ein wichtiger Wirtschaftsfaktor ist in Slowenien wie in Ungarn der Tourismus. Wichtige Industriezweige sind darüber hinaus die Auto-, Maschinenbau-, Textil- und chemische Industrie, aber auch die Holzverarbeitung. Die wichtigsten Handelspartner des Landes sind Deutschland, Frankreich und Österreich. Insgesamt ist der Außenhandel klar auf die EU-Länder ausgerichtet. Beitritt zur EU und zur NATO Als einziges neues EU-Land wurde Slowenien Nettozahler. Das bedeutet, dass Slowenien mehr Geld in den gemeinsamen EU-Topf einzahlt als es aus diesem Topf bekommt. Die slowenische Regierung unter Staatspräsident Janez Drnovšek und Ministerpräsident Anton Rop konnte dem Mai 2004 also gelassen entgegen sehen, zumal auch hier die EU-Befürworter beim Beitrittsreferendum mit 89 Prozent deutlich die Nase vorne hatten. Gleichzeitig beschloss Slowenien auch den Beitritt zur NATO, für den sich allerdings mit 66 Prozent deutlich weniger Slowenen als für den EU-Beitritt aussprachen. Geteilte Insel Die drittgrößte Mittelmeerinsel hat eine schwierige Geschichte: Ähnlich wie einst Deutschland ist Zypern in zwei Staaten geteilt. Doch anders als bei uns verläuft die Trennlinie seit 1974 nicht zwischen Ost und West, sondern zwischen Nord und Süd. Die Feindschaft zwischen der griechischen Republik Südzypern und der türkischen Republik Nordzypern erschwerte lange Jahre den EU-Beitritt Zyperns, den sich die griechischen Zyprioten schon lange wünschen. So zogen sich die Beitrittsverhandlungen zwölf lange Jahre hin. Die Versuche, die Teilung der Insel zu beenden, blieben trotz der Bemühungen der Vereinten Nationen bislang erfolglos. Südzypern wird EU-Mitglied Im Mai 2004 trat der südliche Teil der Insel der Europäischen Union bei. Damit wurde ein kleiner Staat mit gerade mal 670.000 Einwohnern EU-Mitglied. Um die Beitrittskriterien zu erreichen, musste sich die zypriotische Regierung unter Präsident Tassos Papadopoulos kaum anstrengen, da die Insel solide Wirtschaftsdaten aufweisen kann. Wirtschaftsfaktor Tourismus Der Tourismus ist die wichtigste Devisenquelle der griechischen Republik Südzypern. Wichtige Industriezweige in dem landwirtschaftlich geprägten Teil der Insel sind die Textil- und Schuhproduktion. Insgesamt ist der südliche Teil der Insel wohlhabender als der türkische Nordteil. 53,6 Prozent für den EU-Beitritt Ein paar kleine Inseln im Mittelmeer - auf den ersten Blick wirkt Malta weit weg von der Europäischen Union mit ihren westeuropäischen Wirtschaftszentren. Doch seit Mai 2004 reist die Regierung der sonnigen Inseln aus der Hauptstadt Valletta regelmäßig in diese Zentren, um an den EU-Gipfeln teilzunehmen. Schon seit den siebziger Jahren bestehen Assoziierungsabkommen zwischen Malta und der EU. Doch immer waren sich die Malteser uneins, ob sie der EU völlig beitreten sollten. Nun haben sie es gewagt. Unter Staatspräsident Guido de Marco wurde im März 2003 ein Referendum zum EU-Beitritt der Inselrepublik durchgeführt, bei dem sich die Bevölkerung mit einer knappen Mehrheit von 53,6 Prozent für den Beitritt entschied. Insel des Sprachtourismus Dafür sprachen die engen Verbindungen, die Malta bisher mit der EU hat. Der Handel wird größtenteils mit EU-Staaten abgewickelt. Auch der Tourismus, schon heute ein wichtiger Wirtschaftsfaktor, dürfte vom Beitritt profitieren. Die meisten Besucher der Insel kommen aus Großbritannien. Schließlich ist Englisch neben Maltesisch die offizielle Sprache der Insel, denn Malta war von 1800 bis 1964 britische Kolonie. An zweiter Stelle stehen die Touristen aus Deutschland, darunter ein großer Teil Schülerinnen und Schüler beziehungsweise Studierende, die auf den Inseln einen Sprachkurs besuchen. Warten auf die EU Neun Jahre mussten sie warten, Ende April 2005 war es endlich soweit: In einer feierlichen Zeremonie unterzeichneten EU-Ratspräsident Jean-Claude Juncker und die Staatsoberhäupter von Rumänien und Bulgarien die Beitrittsverträge zur Europäischen Union. Während ihre osteuropäischen Nachbarn bereits im Mai 2004 in den exklusiven Kreis der EU-Staaten eintraten, mussten die beiden osteuropäischen Länder noch nachsitzen. Sie hatten es bis dahin nicht geschafft, alle Verpflichtungen zu erfüllen, die die Europäische Union von einem Beitrittskandidaten verlangt. Doch nun haben die Anwärter nach Überzeugung der EU alle Hürden überwunden, und dem Beitritt zum 1. Januar 2007 steht nichts mehr im Weg. Nicht nur Begeisterung Doch während in Luxemburg, Sofia und Bukarest die Sektkorken knallten, hielt sich die Begeisterung in den übrigen europäischen Hauptstädten in Grenzen. Dort betrachten Bürger und Politiker die nächste Erweiterungsrunde mit einiger Skepsis, denn ein Jahr nach der großen Erweiterung um zehn Staaten im vergangenen Jahr ist die Euphorie verflogen. Feierte man vergangenes Jahr noch die endgültige Vereinigung Europas nach Jahrzehnten der Teilung in Ost und West, fürchtet man heute, dass die massive Einwanderung billiger Arbeitskräfte aus den neuen Mitgliedstaaten den Arbeitsmarkt der westlichen Industriestaaten völlig zusammenbrechen lässt. Sorgen wegen Lohndumping In den EU-Mitgliedstaaten mehren sich daher die kritischen Stimmen, dass die Erweiterung zu schnell gehe. Zwar sind die neuen Staaten im Hinblick auf ihr Rechtssystem und die Wirtschaft bald fit für die EU, doch kommen die Bürger mit dem Tempo nicht mit. In der gegenwärtigen Wirtschaftskrise erscheinen die neuen Nachbarn eher als Bedrohung denn als Bereicherung: Deutsche Politiker und Öffentlichkeit haben mit Sorge Entwicklungen in einzelnen Handwerksbereichen registriert, dass billigere Arbeitskräfte aus den neuen EU-Staaten einheimische Arbeitskräfte verdrängen (zum Beispiel in der Fleischverarbeitung). Einige Politiker und Gewerkschafter fordern angesichts der Debatte um billige Arbeitskräfte aus den Beitrittsstaaten vor dem Beitritt weiterer Länder zunächst klare Regelungen und Schutzmaßnahmen für einheimische Arbeitskräfte. Dass das "Lohndumping", die Verdrängung einheimischer Arbeitskräfte durch Bürger der neuen EU-Staaten nicht eintreten werde, hatten die Befürworter der Erweiterung ihren Kritikern immer versichert. Doch selbst wenn nur verhältnismäßig wenige Fälle von Lohndumping stattfinden, hat die Debatte darüber die Stimmung in den "alten" EU-Staaten bereits gedreht - gegen die EU-Erweiterung. Bürgerproteste Viele Bürger, die bei der Abstimmung über die EU-Verfassung in Frankreich mit "Nein" stimmen wollten, verstanden ihre Gegenstimme auch als Protest gegen die Erweiterungspläne der Europäischen Union. Besonders am Beitritt der Türkei, den viele Staats- und Regierungschefs - darunter Bundeskanzler Gerhard Schröder und der französische Staatspräsident Jacques Chirac - befürworten, entzünden sich immer wieder heftige Diskussionen. Kroatien abgelehnt Immerhin zeigte die EU-Kommission im Frühjahr, dass sie Beitrittswünsche auch ablehnen kann. Nach mehrjähriger Prüfung entschied sie, mit Kroatien vorerst keine Beitrittsverhandlungen aufzunehmen. Der Balkanstaat zeigte sich nicht bereit, international gesuchte Kriegsverbrecher an den Internationalen Gerichtshof in Den Haag auszuliefern. Da dies nicht den europäischen Vorstellungen von Menschenrechten und Justiz entspricht, lehnte die Kommission Verhandlungen ab. Sicherlich kann Kroatien auf einen neuen Versuch in ein paar Jahren hoffen, doch ob das Klima für weitere Beitrittskandidaten dann besser ist, bleibt abzuwarten. Entscheidung für den Westen Trotz unübersichtlicher politischer Verhältnisse in den Jahren nach der Wende entschieden sich die Bulgaren bald klar für eine Anbindung an Westeuropa. Schon bald wurde der Beitritt zu EU und NATO zum Ziel der bulgarischen Politik. Während die NATO das Land schon 2004 als neues Mitglied begrüßen konnte, dauert der Weg nach Europa etwas länger. Wirtschaftskrise Nach der Wende durchlebte das Land 1997 seine größte Krise seit Langem: Im so genannten "Hungerwinter" trieb Hyperinflation die Verbraucherpreise in die Höhe, Banken brachen zusammen, die Wirtschaft lag am Boden. Seit dem großen Crash hat sich das Land in den letzten Jahren jedoch stetig erholt und stabilisiert; mit Hochdruck arbeiten die bulgarischen Regierungen seither daran, ihr Land fit für die EU zu machen. 1999 beschloss die EU, Verhandlungen über den Beitritt aufzunehmen; allerdings stellte sich bald heraus, dass das Land die Kopenhagener Kriterien für die Mitgliedschaft nicht so schnell erfüllen konnte wie einige seiner Nachbarstaaten. Zehn Jahre nach der großen Krise soll es dann so weit sein: Bulgarien soll 2007 Mitglied der Europäischen Union werden. Touristisches Potenzial Besonders die deutsche Wirtschaft kann vom EU-Beitritt Bulgariens profitieren, denn Deutschland ist der größte Handelspartner des Landes. Außerdem entdecken nicht nur deutsche Touristen die sonnige bulgarische Schwarzmeerküste als interessantes Reiseziel. Im Landesinneren warten große Naturparks auf die Besucher. Und die Bulgaren sind auf die Besucher gut vorbereitet: Schon vor der politischen Wende 1997 begrüßten sie jedes Jahr Tausende Touristen an ihrer Küste. Gegensätze überwinden Schon zu Zeiten des "Ostblocks" (bis zur politischen Wende in der Sowjetunion und zum Fall der Mauer 1989) galt Rumänien als Land der Kontraste: Moderne Industriegebiete wechselten sich ab mit rückständigen ländlichen Gebieten. Die Versorgung der Bevölkerung mit Lebensmitteln war vielerorts prekär. Doch nach der Wende machten sich die Rumänen rasch an die Modernisierung ihres Landes. Sie richteten ihr politisches System nach französischem Vorbild aus und setzten auf starke Staatspräsidenten, die ihr Land in die Europäische Union führen sollten. Mahnungen der EU Die Beziehungen zwischen Rumänien und der Europäischen Union gehen schon auf die Zeit vor der Wende zurück. Bereits in den siebziger Jahren schloss Rumänien als erstes Land des damaligen "Ostblocks" Handelsabkommen mit der Europäischen Gemeinschaft (EG). Bis heute ist die EU wichtigster Handelspartner Rumäniens. Sechs Jahre nach der Wende, im Sommer 1995, stellte die damalige rumänische Regierung den Antrag auf Aufnahme in die EU. Der Weg dorthin war nicht einfach: Bis heute mahnt die EU, das Rechtssystem zu überarbeiten, Korruption zu bekämpfen, die Rechte von Heimkindern zu klären und eine solide Wirtschaftsstrategie für das Land zu entwickeln. Beitrittsabkommen unterzeichnet Wenn auch die Wirtschaft nach Jahren der Krise nunmehr stetig wächst, leidet das Land nach wie vor unter hoher Inflation, und das Pro-Kopf-Einkommen der Rumänen gehört zu den niedrigsten in Europa. Doch am Datum für den Beitritt soll nicht mehr gerüttelt werden: Im April 2005 unterzeichneten die EU und Rumänien das Beitrittsabkommen. Wie beim Nachbarn Bulgarien soll es nun am 1. Januar 2007 so weit sein. Dann erstreckt sich die Europäische Union bis zur Küste des Schwarzen Meeres, und auch über den tiefen Wäldern Transsilvaniens weht die Flagge der Union.

Am Beispiel der Opposition des Planatoiden Vesta im Jahr 2010 wird dargestellt, wie die seltene Chance, einen Kleinplaneten (fast) mit bloßem Auge sehen zu können, für ein schulisches Beobachtungsprojekt genutzt werden kann. Asteroiden (Kleinplaneten, Planetoiden) kennt man üblicherweise nur als Strichspuren auf länger belichteten Himmelsfotos. Pro Jahr werden im Mittel nur um die 20 von ihnen so hell, dass man sie mit einem großen Fernglas sehen kann. Darunter nimmt der Kleinplanet Vesta eine Sonderstellung ein: Bei einer optimalen Opposition kann er eine Helligkeit von etwa sechster Größenklasse (6 mag) erreichen, sodass er unter sehr dunklem Himmel gerade noch mit bloßem Auge erkennbar ist. Bei weniger guten Sichtbedingungen, mit denen sich Beobachterinnen und Beobachter in Deutschland meist abfinden müssen, genügt aber schon ein einfacher Feldstecher, um Vesta entdecken zu können. Mithilfe von Sternkartenausdrucken oder einer einfachen Foto-Ausrüstung kann man die Bewegung von Vesta relativ zu den Fixsternen verfolgen und dokumentieren. Mit kostenfreier Software lässt sich die Bewegung des Planetoiden mit einem Blink-Komparator erkennen und als GIF-Animation visualisieren. Die dazu in diesem Beitrag vorgestellten Methoden sind natürlich auch zur Verfolgung anderer bewegter Himmelsobjekte geeignet (Mond, "normale" Planeten, Kometen). Die mittlere synodische Periode, also die Zeit von einer Opposition zur nächsten, beträgt bei Vesta etwa 504 Tage. Informationen zur Sichtbarkeit von Vesta und anderen Kleinplaneten finden Sie unter Links und Literatur . Ein Projekt zur Beobachtung und Dokumentation der Bewegung des Kleinplaneten Vesta kann sich über einige Wochen erstrecken. Aber schon innerhalb eines Tages kann die Bewegung von Vesta nachgewiesen werden. Sinnvoll sind auch einzelne Beobachtungsabende mit Schülerinnen und Schülern zum Auffinden von Vesta und zum Kennenlernen der Sternbilder in ihrer Umgebung auf der Ekliptik. Planeten, Zwergplaneten und Kleinkörper Worin unterscheiden sich nach der Definition der Internationalen Astronomischen Union Planeten von Zwergplaneten? Was fällt unter den Begriff "Kleinkörper im Sonnensystem"? Kleinkörper im Sonnensystem Kurze Informationen zum Asteroidengürtel und den Trojanern sowie zum Kuipergürtel und zur Oortschen Wolke jenseits der Neptunbahn Vesta und ihre Opposition im Februar 2010 Allgemeine Hinweise zur Erforschung der Kleinplaneten sowie eine Lichtkurve und eine Sternkarte mit der Oppositionsschleife von Vesta Tipps und Materialien zur Beobachtung & Auswertung Sternkarten zum Download, Fototipps und Kurzanleitungen zur Nutzung von Blink-Komparatoren und GIF-Animationen bei der Beobachtung von (Klein-)Planeten Ergebnisse der fotografischen Dokumentation Neben Fotos der 2010er Opposition von Vesta finden Sie hier auch Hinweise zur Aufnahmetechnik und zur Bildbearbeitung. Die Schülerinnen und Schüler sollen die Kleinplanetengürtel im Sonnensystem kennen lernen. einen Asteroiden während seiner Opposition am Sternhimmel visuell auffinden. die Bewegung eines Asteroiden relativ zum Fixsternhimmel fotografisch dokumentieren. Software ("Blink-Komparator") zum Aufspüren von bewegten Himmelsobjekten nutzen. aus einer über mehrere Tage aufgenommen Fotosequenz eine GIF-Animation erstellen, die die Bewegung des Kleinplaneten zeigt. Thema Beobachtung von Kleinplaneten - Beispiel Vesta Autor Peter Stinner Fächer Astronomie, Geographie, Naturwissenschaften ("NaWi"), Astronomie-AGs, Klassenprojekte Zielgruppe Klasse 8 bis Jahrgangsstufe 13 Zeitraum variabel, einzelne Beobachtungsabende oder Beobachtungsprojekte über mehrere Wochen Technische Voraussetzungen Feldstecher (8 bis 10-fache Vergrößerung) oder Spektiv; Computer für die Einzel- und Partnerarbeit bei der Beobachtungsvorbereitung (Planetarium-Software) sowie für die Arbeit mit einem Blink-Komparator und für das Erstellen von GIF-Animationen; digitale Spiegelreflexkamera mit Fotostativ, eventuell genügt auch eine einfache digitale Sucherkamera. Software Planetarium-Software, zum Beispiel Stellarium (kostenfreier Download); Astroart als Blink-Komparator (kostenfreier Download der Demoversion), GiftedMotion zur Konstruktion animierter GIF-Grafiken (kostenloser Download) Planeten Im Jahr 2006 hat die Internationale Astronomische Union (IAU) die unsere Sonne umkreisenden Körper durch präzise Begriffsdefinitionen neu geordnet. Planeten sind demnach Himmelskörper, die über eine ausreichend große Masse verfügen, um durch ihre Eigengravitation eine annähernd runde Form auszubilden (hydrostatisches Gleichgewicht). Daneben müssen Planeten durch ihre Gravitationskraft die Umgebung ihrer Bahn von anderen Objekten "freigeräumt" haben, das heißt, es dürfen keine weiteren Körper auf ähnlichen Umlaufbahnen vorkommen. Da Pluto letztere Bedingung nicht erfüllt - er ist eines von vielen Objekten im Kuipergürtel jenseits der Neptunbahn - wurde er vom Planeten zum Zwergplaneten "degradiert". Zwergplaneten Vertreter der Gattung Zwergplanet haben zwar aufgrund ihrer ausreichend großen Massen eine annähernd runde Form ausbilden können, waren aber nicht in der Lage, die Umgebungen ihrer Bahnen von anderen Körpern zu bereinigen. Zwergplaneten sind demnach Ceres (ein ehemals als Planetoid klassifiziertes Objekt des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter), der "Ex-Planet" Pluto (ohne seinen Begleiter Charon) und Eris (ein Objekt, das drei Mal weiter von der Sonne entfernt ist als Pluto). Die neuen Großteleskope und verbesserte Beobachtungstechniken lassen die Entdeckung weiterer Zwergplaneten für die nahe Zukunft erwarten. Zu diesen Objekten zählen Himmelskörper, die nicht der Definition eines Planeten oder Zwergplaneten entsprechen, aber die Sonne umkreisen: Kometen Asteroiden und Kuipergürtelobjekte (identisch zu Kleinplaneten, Planetoiden), die nicht Zwergplaneten oder Planeten sind Meteoroiden (treten diese Kleinkörper in die Erdatmosphäre ein, erzeugen sie die als Meteore bekannten Leuchterscheinungen; erreichen sie die Erdoberfläche, werden sie als Meteorite bezeichnet) Monde, die die Planeten umkreisen, bilden eine eigene Objektklasse. Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter 90 Prozent der Planetoiden diesseits der Neptunbahn befinden sich im Asteroiden- oder Hauptgürtel. Das ist der Bereich des Sonnensystems zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter. Im Mittel ist Mars etwa 1,5 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt. Der durchschnittliche Abstand zwischen Jupiter und Sonne beträgt etwa 5,2 AE. Eine "Astronomische Einheit" entspricht der mittleren Entfernung Sonne-Erde (etwa 150 Millionen Kilometer). "Bauschutt" des Sonnensystems Die frühere Vorstellung, der Asteroidengürtel sei in der Entwicklungsgeschichte des Sonnensystems durch das Zerbersten eines größeren Planeten entstanden, ist heute überholt. Man geht vielmehr davon aus, dass die Gravitationskräfte von Jupiter ein Zusammenballen der Asteroiden zu einem Planeten verhindert haben. "Typische" Asteroiden beschreiben Bahnen, die weder die Mars- noch die Jupiterbahn kreuzen. Trojaner Die Trojaner-Planetoiden bewegen sich auf der Jupiterbahn. Die eine "Population" folgt dem Gasriesen um etwa 60 Grad nach, die andere eilt ihm um 60 Grad voraus. Jenseits der Neptunbahn befindet sich nahe der Ebene der Ekliptik und in einer Entfernung von ungefähr 30 bis 50 Astronomischen Einheiten zur Sonne der Kuipergürtel. Man schätzt, dass er mehr als 70.000 Objekte mit Durchmessern von mehr 100 Kilometern enthält. Der Kuipergürtel gilt als Ursprungsort von Kometen mit einer mittleren Periodenlänge. Die Ausdehnung der Oortschen Wolke liegt in der Größenordnung von etwa 300.000 Astronomischen Einheiten. Die Bahnebenen ihrer Objekte sind vollkommen unregelmäßig verteilt. Die Oortsche Wolke umgibt unser Sonnensystem daher im Gegensatz zum Kuipergürtel kugelschalenförmig. Die Zahl ihrer Objekte wird auf bis zu eine Billion geschätzt. Die Oortsche Wolke gilt als Ursprungsort langperiodischer Kometen. Oortsche Wolke und Kuipergürtel gehen vermutlich ineinander über. Vesta gehört zu einer Gruppe von Objekten, deren eindeutige Zuordnung zur Gattung der "Zwergplaneten" oder "Kleinkörper" auf der Basis der verfügbaren Daten zurzeit noch nicht möglich ist. Zu dieser Gruppe gehören unter anderem folgende Objekte: Objekte des Asteroidengürtels Vesta, Pallas und Hygeia Objekte des Kuipergürtels Orcus, Quaoar, Sedna und Varuna Bilder des Hubble-Weltraumteleskops Abb. 4 zeigt eine Aufnahme des Hubble-Weltraumteleskops von Vesta (oben links) und ein daraus abgeleitetes Computer-Modell (rechts). Das untere Bild stellt ein aus den Aufnahmen abgeleitetes Höhenprofil der Oberfläche dar. Höher gelegene Bereiche erscheinen weiß und rot, tiefere blau bis violett. Raumsonden besuchen Asteroiden Der Asteroid (243) Ida erhielt im Jahr 1993 Besuch von der Erde: Auf ihrem Weg zum Jupiter passierte die Raumsonde Galileo den Asteroiden und übermittelte bei dieser Gelegenheit Bilder. Diese zeigen einen sehr unregelmäßig geformten Kleinkörper von etwa 60 Kilometern Länge mit einer "mondartigen", von Kratern zernarbten Oberfläche. Zu Vesta ist zurzeit eine Sonde unterwegs. Sie ist das erste Ziel der Raumsonde Dawn, die am 27. September 2007 gestartet wurde und Vesta im August 2011 erreichen soll. Die Sonde wird in eine Umlaufbahn um Vesta einschwenken und den Planetoiden über mehrere Monate erkunden. Danach wird Dawn den Zwergplaneten Ceres erforschen. Wikipedia: Raumsonde Dawn Dawn ist die erste Raumsonde, deren Hauptaufgabe die Untersuchung von Objekten des Asteroidengürtels ist. Die astronomische Helligkeitseinheit "Magnitude" Helle Objekte haben kleine Magnituden, schwache dagegen große. Die Helligkeit des Sterns Vega ist definitionsgemäß 0,0 mag. Ein Stern mit 1,0 mag ist etwa um den Faktor 2,5 lichtschwächer als Vega, ein Objekt wie Vesta mit etwa 6 mag etwa um den Faktor 250 (250 = 2,5^6). Helligkeitskurve Das Perihel ist der sonnennächste, das Aphel der sonnenfernste Punkt eines die Sonne umkreisenden Objekts. Befindet sich ein Planet oder Planetoid zum Zeitpunkt seiner Opposition im Perihel, spricht man von einer Perihel-Opposition. Von der Erde aus betrachtet erreicht die scheinbare Helligkeit des Objekts dann ihr Maximum. Mit einer Magnitude von 5,4 ist Vesta bei Perihel-Oppositionen unter günstigen Bedingungen mit bloßem Auge erkennbar. Bei der Opposition in der Nacht vom 16. auf den 17. Februar 2010 erreichte Vesta immerhin 6,4 mag und gelangte damit in den Grenzbereich der visuellen Erkennbarkeit. Abb. 6 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt die Lichtkurve des Kleinplaneten. Im Zeitraum von Dezember 2009 bis April 2010 war Vesta mit einfachen Feldstechern gut erkennbar. Oppositionsschleife In den Tagen um seine Opposition herum fand man den Asteroid problemlos am Himmel, denn er hielt sich dann sehr nahe beim markanten Stern Algieba im Sternbild Löwe auf (Abb. 7, Platzhalter bitte anklicken). An den markierten Positionen war der Planetoid jeweils zum ersten Tag des Monats beziehungsweise zur Monatsmitte zu finden. Da das Sternbild Löwe Mitte Februar schon bald nach Einbruch der Dunkelheit hinreichend hoch am Himmel steht, waren die Bedingungen für schulische Vesta-Beobachtungsprojekte in den ersten Monaten des Jahres 2010 ideal. Die mittlere synodische Periode, also die Zeit von einer Opposition zur nächsten, beträgt bei Vesta etwa 504 Tage. Die nächsten Oppositionstermine finden Sie bei Wikipedia: "Herantasten" über den Löwen Die Tage um die Vesta-Opposition herum waren frei von störendem Mondlicht, denn am 14. Februar 2010 war Neumond. Mit etwas Glück konnte Vesta dann mit bloßem Auge gesichtet werden. Beim Aufsuchen des Planetoiden helfen Himmelskarten wie "uebersicht_loewe_algieba.jpg", die den Sternhimmel am 16. Februar 2010 um 21:00 Uhr Mitteleuropäischer Zeit (MEZ) zeigt. Schülerinnen und Schüler konnten damit die markante Figur des Löwen über dem Osthorizont schnell finden und auch Algieba, den "Halsstern" des Löwen, identifizieren. Der "Halsstern" Algieba In der Nähe von Algieba hielt sich Vesta auf - vor dem 16. Februar links unterhalb des Sterns, danach rechts oberhalb davon. Die vergrößerte Ausschnittkarte in der "ausschnitt_algieba.jpg" (Grenzgröße: 7,0 mag) half bei der Identifizierung von Vesta: Mit einer Helligkeit von gut 6 mag hob sich der Asteroid eindeutig von den schwächsten der auf der Karte verzeichneten Sternen ab. Einfacher ausgedrückt: Das Objekt in der Nähe von Algieba, welches in der Sternkarte "ausschnitt_algieba.jpg" nicht verzeichnet ist, war Vesta. Feldstecher, Stativ, Spektiv Unter aufgehelltem Himmel in der Nähe von Ortschaften ist Vesta nicht mit bloßem Auge aufzufinden. Mit einem einfachen Feldstecher ist der Asteroid allerdings auch dort bereits gut zu entdecken. Als hilfreich erweist sich dabei die Montierung des Feldstechers auf ein Fotostativ. Ohne Verwendung einer solchen Beobachtungshilfe kann das Bild unruhig sein und heftig wackeln. Steht kein Stativ zur Verfügung, sollte man die Ellenbogen bei der Feldstecherbeobachtung auf ein Fensterbrett, einen Tisch oder eine Mauer aufstützen um ein ruhiges und gut zu beurteilendes Bild zu sehen. Gut geeignet sind auch Spektive (15 bis 60-fache Vergrößerung), wie sie von vielen Hobby-Ornithologen verwendet werden. Eintragen der Vesta-Positionen in eine Sternkarte Wenn die Schülerinnen und Schüler bei jeder Sichtung von Vesta deren Position in eine Sternkarte eintragen, können sie daraus die Oppositionsschleife des Himmelskörpers rekonstruieren. Für händische Einträge sollten Negativ-Sternkarten wie "ausschnitt_algieba_negativ.jpg" verwendet werden. Abb. 8 zeigt einen Ausschnitt aus dieser Karte. Der Himmelshintergrund ist weiß gehalten, die Sterne sind als schwarze Kreise dargestellt. Ihre Helligkeit wird durch die verschieden großen Kreisdurchmesser veranschaulicht. Technische Ausrüstung Für eine anschauliche und dauerhafte Dokumentation der Bewegung des Kleinplaneten bieten sich die Möglichkeiten der digitalen Fotografie an. Die erforderliche technische Ausrüstung ist recht einfach. Eine auf einem Fotostativ fest montierte digitale Spiegelreflexkamera liefert ausgezeichnete Ergebnisse. Die inzwischen weitverbreiteten Kameras der unteren Preisklasse enthalten Sensoren der Größe von 23 mal 15 Millimeter, was etwa dem halben Kleinbildformat entspricht. Ein Objektiv von 50 Millimetern Brennweite erfasst einen Himmelsausschnitt mit einer Diagonalen von etwa 25 Grad. Damit wird das Sternbild Löwe formatfüllend erfasst. Unter bestimmten Umständen sind auch preiswerte digitale Sucherkameras brauchbar. Belichtungszeit und Blendenöffnung müssen allerdings manuell einstellbar sein. Außerdem muss die Autofokusfunktion ein Fokussieren an hellen Sternen erlauben. Belichtungszeit, Blende, Empfindlichkeit Bei Belichtungszeiten von bis zu 30 Sekunden macht sich die Himmelsdrehung kaum bemerkbar - die Bilder der Sterne weichen daher nur leicht von der Kreisform ab. Bei einer Belichtungszeit von 30 Sekunden, einer Blende von 2,5 und einer Empfindlichkeit ISO 1600 bildet man bereits Sterne jenseits der Magnitude 9 ab. Vesta war Mitte Februar 2010 mit etwa 6 mag um ein Mehrfaches heller, also auch mit lichtschwächeren Objektiven unproblematisch abzubilden. Längere Brennweiten liefern kleinere, vergrößerte Bildausschnitte, bringen aber unweigerlich strichförmige Sternabbildungen mit sich. Dieser Effekt tritt - als lediglich ästhetische Einschränkung - auch dann ein, wenn man mit weniger lichtstarken Objektiven länger belichten muss. Zum Aufsuchen des Planetoiden Vesta auf den selbst gemachten Fotos vergleicht man die Region, in der sich der Kleinplanet aufhält, mit den Karten virtueller Planetarien, die den Himmelsanblick zum Zeitpunkt des Fotografierens simulieren ( Stellarium oder Cartes du Ciel ). Um die Bewegung von Vesta relativ zum Fixsternhimmel zu veranschaulichen, werden zwei oder mehrere Fotos von unterschiedlichen Beobachtungstagen benötigt. Diese werden mit dem Auge oder mithilfe eines sogenannten Blink-Komparators verglichen. Die Einzelbilder können auch zu einer GIF-Animation weiterverarbeitet werden. Was macht ein Blink-Komparator? Ein Blink-Komparator dient dem Vergleich zweier Fotografien: Er spürt Himmelsobjekte auf, die in der zwischen den Aufnahmen liegenden Zeit ihre Position verändert haben. Die beiden zu vergleichenden Aufnahmen werden "passend" übereinandergelegt und in schneller Folge abwechselnd sichtbar gemacht. So machen sich Asteroiden und Kometen aufgrund Ihrer Bewegung vor dem unbewegten Fixsternhintergrund durch ein Hin- und Herspringen bemerkbar. Die kostenlose Demoversion der Software Astroart enthält einen solchen Blink-Komparator. Astroart Hier können Sie die Demoversion der Bildbearbeitungssoftware mit Blink-Komparator-Funktion kostenfrei herunterladen. Trockenübungen mit AstroArt Das ZIP-Archiv "bilder_blink_komparator_animation.zip" enthält die Grafiken "vesta_11_02_2010_22h.jpg" und "vesta_21_02_2010_22h.jpg". Sie wurden mit der Planetarium-Software Stellarium erzeugt und zeigen Himmelsauschnitte um den Stern Algieba im Sternbild Löwe am 11. und 21. Februar 2010 um 22.00 Uhr. Mithilfe dieser Bilder können sich Lehrpersonen und Lernende mit den Funktionen des Blink-Komparators von AstroArt in einer "Trockenübung" vertraut machen. Dazu werden beide Bilder in Astroart geöffnet, nachdem im Fenster "Öffnen" der Dateityp von "FITS" auf "jpg" umgestellt wurde. Im "View"-Menü wählen Sie das Schaltfeld "Blink" (Abb. 9, linker roter Pfeil im Astroart-Screenshot; Platzhalter bitte anklicken). Im Vordergrund werden jetzt abwechselnd die beiden geöffneten Bilder eingeblendet. Mithilfe der Schaltfelder im zusätzlich erschienen kleinen Fenster (oben rechts in Abb. 9) können die normalerweise etwas gegeneinander verschobenen Bilder aufeinander zentriert werden. Am einfachsten erledigt man dies mit einem Mausklick auf das im "Blink"-Fenster" durch den rechten roten Pfeil markierte Schaltfeld. Alternativ können die Bilder auch mithilfe der vier Pfeiltasten ausgerichtet werden. Fixsterne erscheinen jetzt beim Blinken stets an (nahezu) derselben Position. Bewegte Objekte wie Vesta springen dagegen bei jedem Bildwechsel hin und her. GiftedMotion - kostenfrei und einfach zu bedienen Um die Bewegung von Vesta oder anderer Himmelsobjekte per Blink-Komparator zu veranschaulichen, muss jedes Mal die Software Astroart gestartet, die Bilder geladen und der Komparator aktiviert werden. Zudem sind die Bilder dann noch auszurichten. Diesen mehrfachen Aufwand erspart man sich, wenn man die Bewegung des Zielobjekts in einer animierten Grafik "konserviert". Dazu bietet sich die intuitiv zu bedienende und kostenfreie Software GiftedMotion an. Abb. 10 zeigt ein Endergebnis: Die Animation wurde aus drei Stellarium-Screenshots erstellt (einzelbilder_animation.zip). Sie zeigen die Positionen von Vesta zu drei verschiedenen Zeitpunkten und damit die Bewegung des Kleinplaneten vor dem Fixsternhintergrund. Der helle Stern in der Bildmitte ist der "Halsstern" des Löwen, Algieba. Erstellung der Animation Zuerst werden die zu der Animation zu verarbeitenden Bilder vorbereitet: Durch Drehen werden alle Fotos so ausgerichtet, dass sie denselben Himmelsausschnitt zeigen. Dieser Schritt kann entfallen, wenn schon beim Fotografieren durch eine geeignete Ausrichtung der Kamera für eine einheitliche Bildausrichtung gesorgt wurde. Dann schneidet man aus allen Bildern den für die Animation vorgesehen Bereich möglichst genau gleich aus. Die so entstanden Bilder werden mit GiftedMotion geöffnet (Abb. 11, Schaltfläche 1). Mit den grünen Pfeilen wird die Bildfolge in der Animation festgelegt. "X Offset" und "Y Offset" ermöglichen Verschiebungen der einzelnen Bilder gegeneinander. Die "Zeit (ms)"-Eingabe bestimmt, wie lange das jeweils markierte Bild in jedem Animationsdurchlauf erscheint. Schaltfläche 3 startet die Animation, mit Schaltfläche 4 kann sie zur weiteren Bearbeitung angehalten werden. Mit Schaltfläche 5 erfolgt die endgültige Speicherung der fertigen Animation als animierte GIF-Datei. Eine solche Animation kann ohne spezielle Software per Doppelklick aktiviert werden. Bevor die Animation schließlich exportiert wird, können unter "Settings" (Schaltfläche 2) noch verschiedene Einstellungen vorgenommen werden. Die 2010er Opposition des Kleinplaneten Vesta ist Geschichte. Die hier vorgestellten Ergebnisse sollen als Anregung für vergleichbare Beobachtungen dienen. An den Abenden des 16. und des 18. Februar war der Himmel im Westerwald nur gering bewölkt, und am 20. Februar gab es größere Wolkenlücken. So konnte die Bewegung von Vesta in der Nähe von "Algieba", dem Halsstern des Löwen, fotografisch verfolgt werden. Das in Abb. 12 (Platzhalter bitte anklicken) gezeigte Foto entstand in der Oppositionsnacht am 16. Februar 2010 zwischen 20:33 Uhr und 20:44 Uhr. Zu besseren Orientierung sind einige helle Sterne im Sternbild Löwe mit Namen versehen. Zusätzlich wurde das Bild um die üblichen Sternbildlinien ergänzt. Dadurch lässt sich das Foto besser dem aufgenommenen Himmelsausschnitt zuordnen (Abb. 13). Bei der Dokumentation eigener Beobachtungen sollte der kleine Himmelsausschnitt mit dem Zielobjekt auch in einen größeren "Kontext" gesetzt werden. Abb. 13 zeigt, wie dies aussehen kann. Der Himmelsausschnitt, den das Foto aus Abb. 12 zeigt, ist in Abb. 13 mit einem gelben Rahmen markiert. Der orange umrandete Ausschnitt mit Algieba und Vesta ist der Himmelsbereich, der auch in Abb. 14 und 15 eingegangen ist. Der Sternhimmel im Hintergrund wurde mit der Planetarium-Software Stellarium erzeugt. Die Bildfolge in Abb. 14 veranschaulicht die Bewegung von Vesta über einen Zeitraum von vier Tagen: Neben einem Ausschnitt aus Abb. 12 vom 16. Februar 2010 findet man entsprechende Bildausschnitte aus Aufnahmen von 18. und vom 20. Februar. Alle drei Einzelbilder wurden etwa um dieselbe Uhrzeit aufgenommen. Vesta ist jeweils mit einem Kreis gekennzeichnet. Gleiches gilt für die animierte GIF-Grafik in Abb. 15. Kamera und Filter Die für die Abb. 12 bis 15 verwendeten Himmelsfotos wurden mit vergleichsweise einfachen technischen Mitteln aufgenommen. Eine digitale Spiegelreflexkamera (Canon EOS1000D, Objektiv EF 50mm f/1,8) war auf einem gewöhnlichen Fotostativ montiert. Zur Verbesserung der Abbildungsqualität wurde auf Blende 2,5 leicht abgeblendet. Fokussiert wurde per Notebook und Live-View der Kamera. Ein Astronomik-CLS-Filter ("City Light Supression"-Filter) der Firma Gerd Neumann blendete die künstliche Himmelsaufhellung durch weitgehende Blockierung der Linien von Quecksilber- und Natriumdampflampen teilweise aus. Ohne CLS-Filter hätten die sehr schwachen Sterne zwar nicht erfasst werden können, an der eindeutigen Darstellung von Vesta hätte sich aber nichts geändert. Zur Rauschminderung wurde nach jeder Aufnahme kameraintern ein Dunkelbild subtrahiert. Belichtungszeit, Empfindlichkeit, Bildbearbeitung Mit einer Belichtungszeit von sechs Sekunden wurden bei einer Empfindlichkeit von ISO 1600 bereits Sterne abgebildet, die mit bloßem Auge nicht mehr sichtbar sind. Durch die kurze Belichtungszeit erscheinen die Sterne im Bild noch punktförmig. Sternstrichspuren infolge der Himmelsdrehung wurden so vermieden. Abb. 12 ist das Ergebnis der Bildaddition von 40 Aufnahmen (je sechs Sekunden Belichtungszeit) mit der kostenfreien Software Fitswork. Damit ergab sich ein 240 Sekunden lang belichtetes Bild, ohne dass die Sternabbildungen zu Strichen wurden. Mittels Bildbearbeitung (hier Adobe Photoshop Elements 2.0) erfolgten Kontrastanhebung, Farbstichkorrektur, Erstellen von Bildausschnitten sowie deren Drehung für die Abb. 13 bis Abb. 15. Auslösung und Fokussierung ohne Kamera-Software Mit Komfortverlust beim Fotografieren kann auf die Timer-Steuerung per Kamera-Software vom Notebook aus verzichtet werden. Man muss dann nur mehrfach per Hand auslösen, zur Vermeidung von Verwackelungen am besten mit Auslöseverzögerung per Selbstauslöserfunktion der Kamera. Bei Kameras ohne Live-View, das heißt, ohne Möglichkeit der Fokussierung an einem Echtzeitbild, fokussiert man per Autofokus an einem hellen Objekt (zum Beispiel dem Mond oder einer Straßenlampe), um dann die Kamera auf das zu fotografierende Sternfeld zu schwenken und die Aufnahmeserie zu starten. Vergleicht man die Positionen von Vesta zu ein und derselben Zeit auf einem Foto (Abb. 16, links) und im entsprechen Screenshot der Software Stellarium (Abb. 16, rechts), dann fällt sofort auf, dass sich Vesta an unterschiedlichen Orten befindet. Die Fotografie zeigt die reale Vesta-Position. Die Darstellung bewegter Objekte mit Stellarium kann also fehlerhaft sein. In Abb. 16 weichen die Vesta-Positionen um etwa 0,2 Grad voneinander ab. Dies entspricht fast einem halben Monddurchmesser. Um die Oppositionszeit benötigt Vesta laut Stellarium immerhin mehr als 15 Stunden, um sich um 0,2 Grad weiter zu bewegen. Wenn man die Beobachtung bewegter Objekte mit Stellarium vorbereitet, sollte man sich also auf diese mögliche Fehlerquelle einstellen - spätestens dann, wenn der gesuchte Himmelskörper nicht an der vorhergesagten Position zu finden ist. Internetadressen Beobachtungen von Kleinplaneten sollten Sie auf die Zeiträume um deren Oppositionen legen: Vesta Mit zirka 516 Kilometern mittlerem Durchmesser ist Vesta der zweitgrößte Asteroid und drittgrößte Himmelskörper im Asteroiden-Hauptgürtel. Pallas Mit einem mittleren Durchmesser von 546 Kilometern ist Pallas der größte Asteroid und der zweitgrößte Himmelskörper im Asteroiden-Hauptgürtel. Juno Dieser Asteroid des Asteroiden-Hauptgürtels wurde als dritter Asteroid entdeckt und nach der höchsten römischen Göttin benannt. Ceres (Zwergplanet) Der Zwergplanet mit einem Äquatordurchmesser von 975 Kilometern ist das größte Objekt im Asteroiden-Hauptgürtel. Literatur Die astronomischen Jahrbücher informieren über die aktuellen Sichtbarkeiten und weitere Kleinplaneten: Ahnert Astronomisches Jahrbuch, Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft (Heidelberg) Keller Kosmos Himmelsjahr, Kosmos Verlag (Stuttgart)