Astronomie: Willkommen im Fachportal

Im Alltag finden sich zahlreiche Beispiele, bei denen Magnete eine Rolle spielen. In dieser Sequenz werden einige davon gezeigt.

Die Drehwirkung einer Kraft auf einen drehbar gelagerten Körper beschreibt man durch das Drehmoment. Seine Eigenschaften werden in dieser Sequenz anschaulich mit Realbildern und Animationen erklärt.

Durch die Nutzung elektrischer Geräte verbrauchen wir in unserem Alltag ebenfalls natürliche Ressourcen. So verbraucht ein gewöhnlicher Laptop bei vier Stunden Betriebsdauer täglich ca. zwei Kilowattstunden Strom im Monat. Spielt man allerdings ein grafisch aufwändiges Computerspiel braucht man bei gleicher Betriebsdauer pro Monat etwa 60 Kilowattstunden. Wie Strom wird auch die Energie für unsere Heizung überwiegend durch die Verbrennung fossiler Rohstoffe erzeugt. Auf diese Weise produzieren wir immer, wenn wir Strom verbrauchen oder heizen, indirekt auch CO2.

Auch Sterne haben einen Lebenszyklus. Sie entstehen, verändern im Laufe der Zeit ihre Größe, Farbe und Spektralklasse und gehen schließlich wieder zugrunde. Die Filmsequenz umreißt die Entwicklung verschiedener Sterntypen anhand von Bildern und Animationen. (Filmsequenz 4:10 min)

Die Vielfalt der verfügbaren Laserarten wird nach dem Aggregatzustand des laseraktiven Mediums aufgeteilt. Als erste Gruppe werden Festkörperlaser genannt, nicht zuletzt, weil der erste Laser, der 1960 erfunden wurde, der Rubinlaser, ein Festkörperlaser war. Die Eigenschaften und viele Anwendungsgebiete werden genannt. Als Sonderfall wird der Faserlaser, eine Lichtleitfaser, in der das Laserlicht entsteht und nicht nur weitergeleitet wird, vorgestellt. Die nächste Lasergruppe sind Gaslaser. Genannt werden der HeNe-Laser, der Kohlendioxidlaser sowie die Excimerlaser. Farbstofflaser als einzige Flüssigkeitslaser werden nun vorgestellt und die besondere Eigenschaft der Durchstimmbarkeit genannt. Zuletzt werden Laserdioden erwähnt und der Laserübergang an der Grenzschicht zwischen den beiden unterschiedlich dotierten Halbleitermaterialien der Diode wird genauer betrachtet.

Alle Bereiche der Sonne, aus denen wir Licht empfangen, sind in diesem Kapitel zusammengefasst. Die einzelnen Schichten, angefangen mit der Photosphäre bis hin zum Sonnenwind werden beschrieben. An dieser Stelle werden vor allem Abmessungen sowie Temperaturen angegeben.

Diese Filmsequenz macht am Beispiel der Fahrt im Aufzug und dem Flug durch ein Luftloch das Prinzip der Schwerelosigkeit deutlich. Bei diesen Ereignissen ist die Schwerkraft, trotz permanenter Präsenz auf der Erde, nur eingeschränkt spürbar. Im All ist man schließlich komplett schwerelos.

In Luft und im Vakuum breiten sich die von einer Antenne ausgehenden Hertzschen Wellen mit Lichtgeschwindigkeit aus. Dabei bewegen sie sich in einem Medium immer geradlinig. Treffen Hertzsche Wellen von mehreren Sendern aufeinander, können sie interferieren. Nichtleitende Hindernisse können Hertzsche Wellen durchdringen; jedoch keine leitfähigen Medien. Und wie alle anderen Wellen auch können Hertzsche Wellen auch gebrochen werden.

Im Jahr 2011 trug Wasser mit rund drei Prozent zur Stromversorgung in Deutschland bei. Schon seit Jahrtausenden nutzen Menschen die Kraft des Wassers. Es gibt Laufwasserkraftwerke an Bächen und Flüssen und riesige Speicherkraftwerke wie zum Beispiel am Walchensee in Süddeutschland. Die Filmsequenz zeigt, dass Wasserkraftwerke mit Speicherseen in Deutschland bisher vor allem dazu dienten, Spitzenlasten im Strombedarf auszugleichen.

Die Schlüsselexperimente von Oerstedt und Faraday, die den Weg zur Entwicklung von Elektromotoren bahnten, werden vorgestellt. Zunächst erkennt Oerstedt, dass ein Leiter, durch den ein Strom fließt, von einem Magnetfeld umgeben ist. Elektrische Energie kann letztlich mittels eines Magnetfeldes in Bewegungsenergie gewandelt werden.

Ist die Leitung mit Löchern und Elektronen bekannt, lässt sich sehr leicht die Frage anschließen, wie man denn die Leitfähigkeit durch gezieltes zusätzliches Einbringen von Störstellen in Form von Löchern oder Elektronen beeinflussen kann. Das Prinzip der Methode wird beschrieben und im mikroskopischen Bild lässt sich auch dieser wichtige Schritt zur industriellen Nutzung der Halbleitertechnologie gut nachvollziehen. Die Fachbegriffe werden eingeführt und bilden die Basis für die anschließende Betrachtung einfacher Bauteile.