Unsere "Sternen-Seite" ***

Astronomie in der Schule

Zuletzt bearbeitet: 04.02.24Me


Foto: Ingo Mennerich mit Spektiv (60x) und iPhone5

08.04.20:
Wie eine reife Orange hing der aufgehende "Super-Vollmond"
am Himmel...

Mit "nur" 0,357 Millionen Kilometern Abstand erschien er uns Erdlingen ein ganz klein wenig größer als ein normaler Vollmond.
Statt 0,53° war er 0,56° "groß". Ohne die mediale Aufmerksamkeit wäre der Zuwachs von 6 % wohl kaum aufgefallen.

Mehr dazu

 

Das finden Sie auf dieser Seite...

 

Astronomie: Einstiege in ein Fach, das es leider nicht gibt
(Script zum Fortbildungskurs am 20.11.03, 871 kB)

25.10.22

Die vom Neumond "angeknabberte" Sonne am 25.10.22

Nur ab und zu gab es eine Wolkenlücke, aber für ein paar Bilder reichte es.
Durch ein Spektiv auf ein Blatt Papier geworfen (daher auf dem Kopf stehend) und fotografiert

Es geht auch ohne Fernrohr, z.B. mit einfachen Spiegeln:

Der Taschenspiegelprojektor und andere (ungefährliche) Methoden, die Sonne zu beobachten

Hier zum Herunterladen (PDF)

22.12.23

Ab 22. Dezember 2023 um 04:27 MEZ geht es wieder einmal "bergauf"...

...mit der Tageslänge: Kein Tag ist bei uns so kurz wie der 22. Dezember.
Nun werden sie wieder länger (zunächst ganz langsam, bis zum Frühjahr immer schneller und dann wieder langsamer). Erst am 21. Juni können wir sagen: Es geht wieder "abwärts"...

Passend zum Winteranfang bieten wir Ihnen ein Programm zur Berechnung einer Sonnenuhr, die ganz einfach auf den Schulhof gemalt werden kann und bei der Ihre Schüler selbst
die "Schattenwerfer" sind. Eine solche Sonnenuhr gibt es seit der EXPO 2000 in unserem Themengarten "Sonne, Energie, Klima".

Ein weiteres Programm hilft Ihnen bei der Einschätzung der vom Ort, Jahres- und Tageszeit abhängigen Sonnenhöhe, der Himmelsrichtung aus der sie scheint (Azimut) und der Länge Ihres Schattens.

Unsere "Stonehenge-Sonnenuhr" fußt auf dem selben Prinzip, nur dass wir hier kleine "Menhire" ("Hinkelsteine") als Schattenwerfer eingebaut haben.

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe "Die Sonnenuhr auf dem Schulhof"

Excel-Programm zur Berechnung Ihrer "Boden-Sonnenuhr"

Excel-Programm zur Berechnung der Höhe und des Azimuts der Sonne sowie des Schattenwurfs

Mehr dazu auf unserer "Sonnenseite"

 

16.09.22

Der Mond:
Auf- und Untergang, Meridiandurchgang, Elevation, Azimut, Phase, Entfernung, scheinbare Größe

Mit unserem EXCEL-Programm können Sie die Position des Mondes zu jedem Datum, zu jeder Zeit und an jedem Ort der Erde verfolgen.

Einzugeben sind nur ein Datum, die Zeit (UTC, GMT Greenwich), die geografische Länge und Breite des Ortes und im Auswahlfeld MEZ/MESZ.
Dann erhalten Sie als Liste und als Diagramme:

  • Scheinbare Bahn des Mondes über und unter dem Horizont
  • Elevation (Höhe über dem Horizont) und Azimut (Himmelsrichtung)
  • Aufgang, Meridiandurchgang ("Süden"), Untergang
  • Phase (Beleuchtung)
  • Entfernung von der Erde und scheinbare Größe

Hier zum Herunterladen (1,7 MB)

 

04.02.24

Mit "Kepler" die Entfernung eines Planeten bestimmen:
Hier geht es nicht um Genauigkeit (!) sondern um einen Einstieg in das Prinzip. Die der Rechnung zugrunde liegenden Daten kann man durch eigene Beobachtung selbst ermitteln.

Schauen Sie jetzt im Winter 2024 etwa um 18 Uhr Richtung Süden. Der auffällig helle "Stern" ist der Planet Jupiter.
Vor einem Jahr war das schon zwei Stunden früher der Fall, im nächsten Jahr werden wir bis etwa 20 Uhr warten müssen.
Jupiter zieht also ganz langsam von rechts (Westen) nach links (Osten) und "verspätet" sich pro Jahr also um durchschnittlich etwa zwei Stunden.
Wir können auch als Laien voraussagen, dass er 2036 um etwa 18 Uhr im Süden stehen wird und daraus schließen, dass seine Umlaufzeit 12 Jahre beträgt.

Mit dem Dritten Keplerschen Gesetz (Johannes Kepler, 1571 - 1630) können wir seine Entfernung zur Sonne berechnen:
Die Quadrate der Umlaufzeiten (U) zweier Planeten verhalten sich wie die Kuben ihrer Bahnradien (a).
U1^2/U2^2 = a1^3/a2^3
Der Bahnradius der Erde ist zunächst unbekannt. Wir setzen hier eine 1 ein. Die Umlaufzeit um die Sonne ein Jahr.

UErde^2/UJupiter^2 = aErde^3/aJupiter^3

1^2/12^2 = 1^3/x^3

Nach x umstellen und dritte Wurzel ziehen:
Das Ergebnis: 5,241
Jupiter ist also mehr als fünf mal so weit von der Sonne entfernt wie die Erde.

Mit dem nach einem ganz anderen Prinzip* errechneten Bahnradius der Erde von etwa 150 Millionen Kilometer erhalten wir 786 Millionen Kilometer.
Nach WIKIPEDIA beträgt die Umlaufzeit des Jupiter 11,86 Jahre und der Bahnradius 778,5 Millionen Kilometer.

Da Jupiter um Mitternacht im Süden steht, steht er von der Erde aus betrachtet, der Sonne gegenüber.

Die Entfernung Erde - Jupiter beträgt nach unserer Rechnung damit aJupiter - aErde = 636 Millionen Kilometer.

Links (d.h. östlich) neben dem Jupiter ist jetzt (Juli 2020) der gelbliche Saturn zu sehen. Sein Meridiandurchgang verspätet sich pro Jahr um etwa 50 Minuten.

Daraus lässt sich eine Umlaufzeit von 24/(50/60) = 28,8 Jahren und ein Bahnradius von 1409 Millionen Kilometer errechnen.
Nach WIKIPEDIA sind es 29,5 Jahre und 1433 Millionen Kilometer.

Nachdem sich beide Planeten Ende 2020 treffen überholt der schnellere Jupiter den langsameren Saturn der dann rechts (westlich) des Jupiter steht.

*) Mehr zu diesem Thema lesen Sie in unseren Arbeitshilfen

Geometrie im Sonnensystem: Venus und Merkur (PDF)

Geometrie im Sonnensystem: Mars, Jupiter und Saturn (PDF)

25.05.19

Projektwoche "Sonne, Mond und Sterne"

Sterne gucken ist etwas für die Nacht. Was also kann man am Tag in der Schule tun?
In einer hier herunterladbaren Übersicht finden Sie praktische Vorschläge zum Thema "Astronomie", z.B. für eine Projektwoche oder einen Kursvormittag.

Bierdeckel-Sonnenuhr, Zeit und Zeitmessung, Himmelsrichtungen, Jahreszeiten-Globus, Orientierungshilfe für den Nachthimmel, Mondphasen-Daumenkino, Schattenwette, Sonnensystem im Kleinformat,
Sterne und "Sternzeichen", Größen und Entfernungen von Erde, Mond und Sonne u.v.a.m.

Kursmodule "Sonne, Mond und Sterne"

 

Weiterhin empfehlen wir einen Kurs im Planetarium der Bismarckschule:

Projektor im Planetarium der Bismarckschule

  • Sonne, Mond und Sterne im Planetarium
  • Sonne und Jahreszeiten
  • Mond und Mondphasen
  • Orientierung am Tag- und Nachthimmel
  • Sternbilder und Sternzeichen
  • Umgang mit "Drehbarer Sternkarte"
  • Sternwarte mit großem Teleskop
  • Zielgruppe: Klasse 6 - 10
  • Fachübergreifend: Geographie/Mathematik
  • Voraussetzungen: keine
  • ganzjährig
  • drinnen
  • Anmeldung im Planetarium Bismarckschule

http://planets.bismarckschule.de/

13.08.22

Löwe, Jungfrau, Skorpion. Zwillinge, Wassermann
Alles eine Frage der Perspektive...

Kennen Sie ihr Sternzeichen? Ob es überhaupt jemand gibt der nicht weiß, "was" er ist?
Fragen Sie einmal Ihre Schüler*innen ...
Unsere Erfahrung ist: Offenbar unabhängig vom Kulturkreis, das Sternzeichen kennt fast jeder.

Grund genug sich einmal näher mit den Steinböcken, Waagen, Widdern oder Schützen zu beschäftigen.
Was ist ein Sternzeichen bzw. Sternbilder?
Das sind zumeist auffällige Gruppen von Sternen, in die man seit Urzeiten mythische, das Leben der "darin geborenen" beeinflussende Figuren hineininterpretiert hat.
Übrigens: Andere Kulturen, an anderen Orten der Welt mit anderer Sicht auf die Sterne haben andere Figuren gesehen.
Die zwölf Sternzeichen beziehen sich auf die Sternbilder entlang der Bahn (Ekliptik") die die Sonne im Laufe des Jahres zu durchlaufen scheint.
Auf der Ekliptik bewegen sich auch die Planeten des Sonnensystems.

Der eine glaubt an den Einfluß der Sterne und Planeten, die andere nicht.

Tatsache ist: Die Sterne sind keine am "Himmelszelt" aufgehängte Leuchten, sondern im dreidimensionalen Raum verteilte Kernfusionsreaktoren die Wasserstoff zu Helium
und einer Reihe anderer, für das Leben wichtige Elemente verschmelzen. Unterschiedlich weit von uns entfernt, unterschiedlich groß und hell.

Am Beispiel des Sternbilds Orion untersuchen wir die räumliche Verteilung der Sterne.
Bei uns ist es der "Himmelsjäger", im pazifischen Raum der "Schmetterling".
Mit den heute bekannten Entfernungen der Sterne können wir erkennen, dass die Sternbilder oder "Sternzeichen" nur eine perspektivische Täuschung sind.
Die am Sternbild beteiligten Sterne haben in Wirklichkeit überhaupt nichts miteinander zu tun.
Einige Sterne sind uns verhältnismäßig nah, andere sehr weit entfernt.
Auf anderen Planeten benachbarter Sonnensysteme würden sie ganz andere Konfigurationen bilden.

Die bei uns hellsten Sterne des Orion und ihre Entfernungen in Lichtjahren

Daraus können wir ein räumliches Modell entwickeln:

Sterne an der Angel oder als Kugeln an einer Schnur

Um eine räumliche Vorstellung der Sterne zu bekommen, die aus unserer Perspektive das Sternbild Orion bilden, bauen wir uns ein paar "Sternangeln".
An das Ende eines etwa 1 m langen Holzstabes wird mit einem Band ein "Stern" aus Knetmasse (wir haben es auch einmal mit Lärchenzapfen ausprobiert!) aufgehängt.
Am Ende des Klassenraums wird ein Ring auf einen Tisch montiert. Die Entfernungen der Sterne zur Erde (in Lichtjahren) werden auf Klassenraumgröße heruntergeteilt, z.B. 650 Lj. = 650 cm.
Mehrere "Sternangler"stellen sich in entsprechendem Abstand vor den Ring.?
Ein "Sterngucker" schaut durch den Ring und dirigiert die "Sternangler" so lange nach links und rechts, oben und unten, bis das Sternbild in richtiger Form im Ring erscheint.
Wie verändert sich der Orion wenn man ihn von der Seite anschaut?
Anstelle des Rings ist auch ein Dia- oder ein Tageslichtprojektor denkbar. Auf der Leinwand am gegenüberliegenden Ende unserer Aufstellung erscheint dann das Sternbild als Schattenwurf.
Als weitere Idee: Wir haben den Orion an die Wand projiziert und an den "Sternen" Fäden befestigt, die am Ring ("Fernrohr") zusammengeführt wurden.
Die Fäden tragen je eine verschiebbare Kugel. Haben alle den gleichen Abstand zum "Fernrohr" erscheint der Orion.
Das geschieht auch wenn sie im richtigen Abstand zum Beobachter positioniert werden.
Dann erscheinen sie größer und kleiner. Aus der Erkenntnis, dass es im Orion helle, aber sehr weit entfernte und nahe, viel schwächere Sterne gibt sollte folgen,
dass es kleine, größere, helle und schwächer leuchtende Sterne gibt und das die Helligkeit kein Hinweis auf die Größe oder Lichtstärke ist.

Alle Sterne sind Punkte am Himmel und bleiben es auch in großen Teleskopen.
Aber sie sind groß und oft viel größer als unsere Sonne.
Beteigeuze ist ein roter Überriese und so groß, dass alle anderen bei uns hellen, aber viel heißeren und blau leuchtenden Sterne des Orion darin hineinpassen würden:



Grafik: Ingo Mennerich

Passend zu diesem Thema und für den Unterricht sehr zu empfehlen:

"Sternbilder in 3D"

In der Reihe "WIS - Wissenschaft in die Schulen"

von Nathalie Fischer, Haus der Astronomie in Heidelberg (https://www.haus-der-astronomie.de)

http://www.wissenschaft-schulen.de/alias/material/sternbilder-in-3d/1571160

06.09.22

Ein Stern schenkt dir sein Licht ...

"Geburtstagssterne" für jedes Alter und Sterne zu anderen Gelegenheiten.

Wer zum Sternenhimmel aufblickt schaut tief in die Zeit hinab, in die erdgeschichtliche, in die historische oder auch in die eigene, relativ kurze Vergangenheit.
Die uns winzig und immer nur punktförmig erscheinenden Sterne sind so weit von uns entfernt, dass ihr Licht Jahre braucht um uns zu erreichen.
Das Licht des Mondes ist nur eine Sekunde, das der Sonne acht Minuten alt.
Ein Lichtjahr, das sind 9,46 Billionen Kilometer

Die Idee der "Geburtstagssterne":
Sterne sind unterschiedlich weit von uns entfernt. Ihre Distanz ist mit verschiedenen Methoden messbar und in öffentlich zugänglichen Quellen nachschlagbar.
Der helle Stern Castor im Sternbild Zwillinge z.B. ist 50 Lj. entfernt. Wenn ein 50jähriger Mensch Geburtstag feiert, kann er sagen:
Ich sehe Castor, sehe aber nicht, wie er jetzt aussieht. Ich sehe das Licht, das er zur Zeit meiner Geburt ausgesandt hat.
Was jetzt dort geschieht werde ich möglicherweise nicht mehr erleben.
Was wäre, wenn ein intelligentes Wesen im System Castor zur gleichen Zeit auf unsere Sonne und auf die Erde blicken würde?
Oder auf das Fernsehsignal des ZDF stoßen würde? Vielleicht "Disco" mit Ilja Richter? Oder "Dalli Dalli"?


Daran knüpfen sich viele Fragen:

  • Was ist eigentlich "jetzt"? Und ist das "jetzt" hier das "jetzt" dort?
  • Gibt es so etwas wie Gleichzeitigkeit?
  • Gibt es die Sterne, so wie wir sie jetzt sehen überhaupt noch?
  • Könnte nicht gerade jetzt einer der zigtausend bei uns sichtbaren Sterne als "Supernova" explodiert?
    Das würden wir erst in Jahren, Jahrzehnten, Jahrhunderten oder sogar Jahrtausenden sehen.

Die Zukunft ist also schon unterwegs. Aber ist die Zukunft dann nicht Vergangenheit?

Zwillinge

Mutter (80), Sohn (60) und Enkelin (34) könnten gemeinsam auf die "Zwillinge" schauen.
Alle drei sehen die selben Sterne (Lambda, Delta und Beta) deren Licht aber doch so unterschiedlich lange unterwegs gewesen ist.
Vielleicht ist auch noch der Urenkel dabei. Er feiert seinen 11. Geburtstag und der helle Procyon schenkt ihm sein Licht ...

Wir haben die bei Wikipedia abgerufene Karte des nördlichen Sternhimmels ergänzt.
Neben den hellsten, mit bloßem Auge erkennbaren Sternen steht die Entfernung in Lichtjahren.
Auch dies haben wir bei Wikipedia (Sternbilder) gefunden.
Hier ist für jedes Alter etwas dabei.
Finden Sie Ihren Stern, suchen Sie ihn am Himmel und betrachten Sie sein Licht ein Jahr lang als ihr "Geschenk des Himmels".
Aber vielleicht finden Sie auch den Stern aus dem Jahr als Sie sich zum ersten Mal verliebten.
Oder den Stern der zur Krönung Karls des Großen passt. Und, und, und ...

Perseus und Cassiopeia


Sternkarte des nördlichen Himmels mit Entfernungen herunterladen (JPEG, 2,7 MB)

Bezeichnet sind nur helle Sterne der "Größenklassen" < mag 4 !

 

10.02.19

Wie spät ist es wirklich, bitte?

Die Zeit ist so allgegenwärtig und so bestimmend, dass sich kaum noch jemand fragt, "warum" es gerade jetzt so spät ist...
Abgesehen von so "dummen" Fragen, warum ein Tag ausgerechnet 24 Stunden, eine Stunde 60 Minuten und eine Minute 60 Sekunden haben müssen:
Wer oder was bestimmt eigentlich über die auf unseren mehr oder weniger "genau" Uhren angezeigte Zeit?
Die großen "Taktgeber" sind Rotation der Erde, die scheinbare Bewegung der Sonne und die Sterne. Insofern ist die "Zeit" ein sehr astronomisches Thema.

Die hier abgebildeten Uhren zeigen verschiedene Zeiten:

  • Die Zeit, nach der wir pünktlich zur Arbeit oder zum "Date" erscheinen (Mitteleuropäische Normal- oder Sommerzeit, MEZ/MESZ)
  • Die für den ganzen Globus verbindliche Weltzeit UTC (Greenwich Mean Time) ohne die kein Navi und kein Handy laufen würde.
  • Die vom Längengrad abhängige mittlere Ortszeit (MOZ) die uns zeigt, dass es in Berlin immer später ist als in Köln obwohl die Uhren an beiden Orten das selbe zeigen.
    Sie zeigt uns wann die "mittlere" Sonne genau im Süden steht ist es lokal "Mitt-tag" (12:00 MOZ).
  • Die "wahre" Ortszeit (WOZ) oder "Sonnenzeit", die auf die im Jahreslauf mal frühere und mal spätere Sonne bezogen ist und am besten von einer Sonnenuhr wiedergegeben wird.
    Wenn die Sonne tatsächliche genau im Süden steht, ist es 12:00 WOZ.
  • Die auf die Fixsterne bezogene Sternzeit, die täglich um etwa vier Minuten vorgeht und uns zeigt, welcher Stern gerade durch den Meridian ("Süden") geht.

Diese im Sekundentakt "tickenden" Uhren können Sie sich auf Ihren Rechner herunterladen. Gesteuert werden Sie von der Systemzeit ihres Computers.
Denken Sie bitte daran, sie im Frühling auf Sommerzeit umzuzellen und im Herbst wieder zurück auf die Normalzeit.
(UTC = Systemzeit (MEZ) - 1 h, UTC = Systemzeit (MESZ) - 2 h)

Mehr zur Sternzeit finden Sie unten.

Hier herunterladen

 

Unterrichtshilfe "Zeit": Einstiege in ein Thema, für das die Schule nur selten Zeit hat

04.02.19

Drehbare Sternkarten, analog und bei uns jetzt auch digital

Drehbare Sternkarte von KOSMOS und unsere digitale Version mit Sonne, Mond und Planeten

 

Drehbare Sternkarten sind ein relativ einfaches und kostengünstiges, ja sogar in der Schule nachbaubares Mittel, um zu jeder Jahres- und Tageszeit herauszufinden, welche Sterne und
Sternbilder gerade am Himmel zu sehen sind.
Einfach durch Drehen das Datum mit der gewünschten Zeit in Übereinstimmung bringen und schon sehen Sie den dazu passenden Himmelsausschnitt.
Das abgebildete Exemplar von KOSMOS stammt aus den sechziger Jahren.

Wer wissen möchte,

  • wann und wo welcher Stern auf- und untergeht
  • wie Sterne und Jahreszeiten in Verbindung stehen
  • in welchem "Sternzeichen"/Sternbild er (wirklich) geboren ist,
  • und wie lang die Tag im Sommer und Winter sind

findet mit einem schnellen Dreh schnell eine Antwort.

Bei uns können Sie einen Gruppensatz der Drehbaren Sternkarten und sogar eine Version für den Südlichen Sternenhimmel ausleihen.

Leider sind Sonne, Mond und Planeten dort nicht aufzufinden. Der Grund: Sie "wandern" schneller, als die Karten nachgedruckt werden können.

Unsere digitale "Drehbare Sternkarte" bildet auch die aktuellen Positionen dieser Himmelskörper ab.

Wenn Sie also den Verdacht haben, dass der helle "Stern" hinter ihrem Küchenfester die Venus oder der Jupiter sein könnte: Hier finden Sie die Antwort.

Unsere "Drehbare Sternkarte" ist, wie die analogen Versionen, gültig für den 50. nördlichen Breitengrad.

Hier herunterladen

 

21.01.19

Unser "Kleines Planetarium":

(Neue Version mit Zeitsteuerung)

ACHTUNG: Die in der Tabelle angegebenen Auf- und Untergangszeiten des Mondes sind noch recht ungenau!

Wann und wo stehen Sonne, Mond und die Planeten des Sonnensystems am Himmel?

Passend zum "Planetenpfad" und zu unserem ausleihbaren Tellurium gibt es hier ein kleines "Planetarium", bei dem Ihre Schüler und Schülerinnen nur ein Datum
und eine Uhrzeit in die gelben Felder eingeben müssen. Mit den Tasten kann man dann jeweils einen Tag, eine Stunde oder eine Minute weiter- bzw. zurückgehen.
Mit der Taste "Reset" springt man zurück zur ursprünglich eingestellten Zeit.

Die Eingabe der geographischen Länge und Breite ermöglicht den Blick auf den örtlichen Himmel oder zeigt, wie es gerade über Australien aussieht.

Wir haben das "Kleine Planetarium" für die Schule entwickelt und ganz einfach gehalten. Professionelle Astro-Programme sind natürlich viel genauer, enthalten
viel mehr Funktionen und sind entsprechend komplizierter. Hier muss man sich aber nicht lange hineindenken.
Wenn wir mit diesem Programm dazu beitragen können, dass man in der Schule ab und zu den Blick auf den realen Himmel richtet, wäre schon viel erreicht.

Vielleicht möchten Sie selbst ein solches Programm erstellen oder unser "Planetarium" als Grundlage für bessere Berechnungen nutzen? Oder es gar verbessern?
Dann melden Sie sich bitte bei uns.

Ausgehend von den Positionen am 1. Januar 2000 (Epoche J2000) berechnet das EXCEL-Programm

  • die heliozentrische Lage der Planeten, also den Blick "von oben" mit der Sonne als Mittelpunkt

  • die Länge und Breite auf der Ekliptik (der scheinbaren Sonnenbahn im Verlauf eines Jahres)

  • die Rektaszension und Deklination, d.h. die Position am Himmel

  • Azimut (Kompassrichtung) und Höhe am Himmel (Abbildung oben!)

 

"Kleines Planetarium" herunterladen (EXCEL, 1 MB)

Arbeitshilfe "Unser kleines digitales Planetarium"

 

"99% des Universums sind dunkel", sagt Karsten Danzmann, Astrophysiker und Direktor des Albert-Einstein-Instituts für Gravitationsphysik der
Leibniz-Universität in Hannover im SPIEGEL.
Warum sollte die Schule nicht versuchen, der nächsten Generation wenigstens einen kleinen Teil des sichtbaren Himmels zugänglich zu machen?

Wir sind "nur" Sternenstaub...

Was hat Astronomie mit Biologie zu tun?
Ohne die Sonne gäbe es kein Leben. Jede Muskelbewegung ist gespeicherte Sonenenergie (Kernkraft, ja bitte...). Jedes rote Blutkörperchen enthält ein Stück Universum,
die Eisenatome im Hämoglobin sind nicht einmal in unserem eigenen Sonnensystem entstanden sondern sehr wahrscheinlich durch den Kollaps und die Explosion eines
viel massereicheren frühen Vorgängers unserer Sonne.
Wir leben in einem "Raumschiff", genannt Erde, mit begrenzten Resourcen und einem durch die Photosynthese grüner Pflanzen immer wieder regenerierten "Sauerstofftank".
Das allein sollte Grund genug sein, den Blick nach draussen zu richten.
Keine andere Wissenschaft macht uns so deutlich, wie klein, unbdeutend und empfindlich wir sind.
Das Schulbiologiezentrum Hannover bietet Ihnen und Ihren SchülerInnen seit Jahren eine Vielzahl astronomischer Themen und Perspektiven an, lange Jahre in Zusammenarbeit
mit dem Planetarium und der Sternwarte der Bismarckschule.

Auf dieser "Sternen-Seite" haben wir in lockerer Folge einige unserer Ideen und Materialien für Sie zusammengestellt.

20.12.18

Unser "Mondphasen-Rechner"

  • Wann ist Neumond, Erstes Viertel (zunehmender Halbmond), Vollmond und Letztes Viertel?
  • Wie sah der Mond aus, als ich geboren wurde?

Laden Sie sich unser Excel-Programm "Mondphasen" herunter. Es ist frei verfügbar, nicht durch Passwort geschützt und damit gedacht und offen für astronomisch Interessierte,
die mehr wollen als sich nur durch eine App zu informieren. Dabei ist die Bedienung genauso einfach:
Einfach ein Datum und die Zeitzone (UTC/GMT, MEZ, MESZ) eingeben und schon berechnet Ihnen das Programm den vorangegangenen Neumondtermin (ab 1900) und die darauffolgenden Phasen
bis zum nächsten Neumond mit einer Genauigkeit von maximal plus/minus 10 Minuten.

Der Kopf hinter den dazu notwendigen Algorithmen ist der belgische Mathematiker und Astronom Jean Meeus (* 1928). Als Basis benutzten wir eine Adaption des Franzosen Michel Gaudet
("Calculer les Phases de la Lune"). Leider liefert unser Programm noch nicht so genaue Ergebnisse wie man es sich wünschen könnte.
Vielleicht können Sie es verbessern? Dann würden wir um eine Rückmeldung bitten!

"Mondphasen-Rechner" herunterladen

 

Juni 2023:
Eine wesentlich genauere Version des "Mondphasen-Rechners" hat Dr. Elke Andersson in München erarbeitet und uns dankenswerterweise zugeschickt.

Grundlage für ihre Berechnungen:
Jean Meeus - Astronomical Algorithms
Kapitel 47: Phases of the Moon
William-Bell.Inc, Richmond/Virginia, USA 1991
Leipzig, Berlin Heidelberg 1994

Englische Version zum Ansehen (www.archive.org)

Mit ihrer freundlichen Genehmigung stellen wir ihr Excel-Programm hier ins Netz.
Sie können die Datei frei herunterladen und bearbeiten.
Bei Weiterveröffentlichung bitten wir um Quellenangabe(n) und Nachricht ans Schulbiologiezentrum Hannover und / oder ea(punkt)news(at)gmx(punkt)de.

"Mondphasen nach Meeus" herunterladen

 

05.11.16

Supermond?
Oder warum man ab und zu mal wieder in den wirklichen Himmel schauen sollte...

Für alle, die den "Supermond" am 14.11. hinter den Wolken nicht haben sehen können:
Auf unserer Collage können Sie ihn mit dem "normalen" Durchschnittsmond vergleichen.
Aber lassen Sie sich nicht täuschen! Es ist nicht der Mond in der Mitte!
Übrigens: Der Mond kommt uns auf seiner elliptischen Umlaufbahn mindestens einmal pro Monat "nahe".
Diesmal war er uns eigentlich nur wenig aufregende 6091 km näher als in durchschnittlicher Erdnähe.
Etwa zwei Wochen nach Erdnähe ist er uns dann "fern".

 

04.06.19

Mond und Sonne: Scheinbare Bahn am Himmel, Aufgang, Meridiandurchgang, Untergang, Phase

Entschuldigung: Dies ist kein professionelles Astro-Programm!
Erwarten Sie hier keine minutengenauen Werte. Wir arbeiten daran ...
Die Kurvenverläufe spiegeln die scheinbaren Bahnen der Sonne und des Mondes schon sehr gut.
Aber die in der Tabelle angegebenen Aufgangs- und Untergangszeiten des Mondes sind nur "Ungefähr-Werte"!
Lassen Sie den Mond durch "Spielen" mit der eingegebenen Zeit auf- und untergehen. Die "Ungefähr-Werte" helfen dabei.
Wenn der Mond aufsteigend oder absteigend am Horizont steht haben Sie die Auf- und Untergangszeiten gefunden.


Für den forschenden Unterricht (Geografie/Astronomie/Allgemeinwissen) liefert das Programm aber viele, durch eigene Beobachtung nachvollziehbare Einsichten:

  • Wie "wandert" der Mond im Frühjahr, Sommer, Herbst und Winter zunehmend, als Vollmond, oder abnehmend über den Himmel?
  • Nach welchen Regeln geschieht das?
  • Wie hängen die scheinbaren Bahnen der Sonne und des Mondes zusammen?
  • Wie verändern sich die scheinbaren Bahnen von Tag zu Tag, Woche zu Woche, Monat zu Monat?
  • Wie verlaufen die scheinbaren Bahnen in nördlicheren oder südlicheren Breiten?
  • Wie hängen Ebbe und Flut an verschiedenen Orten mit Sonne und Mond zusammen?

Genauere Daten zum Mond findem Sie in unserem 2022 veröffentlichten Programm

EXCEL-Programm herunterladen (Version 2019)

10.03.18

Unser "Globaler Sonnenstand-Anzeiger":

  • Wo steht die Sonne bei uns im Winter, Frühling, Sommer Herbst und Winter?
  • Wie verändert sich ihr täglicher "Lauf" und die Tageslänge?
  • Wann geht sie auf und unter, wann und wo am Himmel steht sie am höchsten?
  • Und wie es es an anderen Orten der Welt?
  • Über welchem Ort steht sie senkrecht?
  • Stimmt es, das die Sonne in Südafrika anders herum über den Himmel zieht und dass sie mittags im Norden steht?
  • Was heißt "Nordwinter" und "Südsommer"?
  • Wie lange dauert der Tag und die Nacht am Nordpol? Und was ist dann am Südpol?
  • Wo und wann kann man die Mitternachtssonne sehen?

Mit unserem "Sonnenstand-Anzeiger" können Sie und Ihre Schüler/-innen diesen Fragen und vielen anderen ganz leicht auf den Grund gehen:

Sie brauchen nur die Länge und Breite eines Ortes, ein Datum und eine Uhrzeit einzugeben. Schon sehen Sie, wo und wie hoch am Himmel die Sonne steht
und auf welchem "Weg" sie im Laufe dieses Tages um sie herum zu laufen scheint.
Ideal also um mit dem Atlas das Gradnetz der Erde zu erkunden und dann viel über das Klima vor Ort herauszufinden.
Die Auf- und Untergangszeiten mögen bei diesem einfachen Programm um ein paar Minuten von den offiziellen Daten abweichen, was daran vor allem liegt,
das wir nur einfache Formeln benutzen. Diese Ungenauigkeiten sind aber nur an der See bei klarem Himmel und geringem Wellengang bemerkbar.
Höhe, Azimut und Meridiandurchgang stimmen gut mit hochwertigeren Astronomieprogrammen (Calsky, Redshift u.a.) überein.

Wie bei uns üblich, laden Sie sich eine durch Passwort geschützte Version herunter.
Wenn Sie an dem Programm arbeiten, es verändern oder verbessern möchten, schicken wir es Ihnen gerne und kostenlos
auch in ungeschützter Form zu.

"Globaler Sonnenstand-Anzeiger" herunterladen (EXCEL-Datei)

Aktivieren durch "Bearbeitung freigeben"!

"Der Sonne auf der Spur": Info-Material zum Programm (PDF)

 Der "Sonnenstand-Anzeiger" ist kein professionelles Produkt.
Sollten sich Fehler eingeschlichen haben, bitten wir um eine kurze Mitteilung.

24.01.22

Der Sonne auf der Spur: Die Jahreszeiten an verschiedenen Orten auf der Erde

Jetzt in überarbeiteter und erweiterter Form!

  • Wie lange steht die Sonne bei uns im Winter, Frühling, Sommer und Herbst über und unter dem Horizont?
  • Wie verändert sich die Tageslänge im Laufe eines Jahres?
  • Wie verändert sich die Mittagshöhe der Sonne im Laufe eines Jahres?
  • Wo sind die Jahreszeiten am stärksten ausgeprägt?
  • Wie und wo entstehen Tages- bzw. Jahresklimate?
  • Wo und wann erlebt man den "Polartag" und die "Polarnacht"?

"Der Sonne auf der Spur: Jahreszeiten und Tageslängen" herunterladen (EXCEL-Datei)

Aktivieren durch "Bearbeitung freigeben"!

07.02.18

Das "Sonnensystem" im Schulbiologiezentrum

Entlang unseres etwa 150 Meter langen "Planetenpfades" können Sie und Ihre Schüler mit "Überlichtgeschwindigkeit" durch das Sonnensystem wandern.
Wir haben zur EXPO 2000 Sonne, Merkur, Venus, Erde, Mars, Juptiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto auf Granitstelen unter transparenten Kunststoffkuppeln
dargestellt und mit Info-Tafeln versehen.

  • Die Sonne ist ein Golfball
  • Die neun Planeten (Pluto ist noch dabei) sind Stecknadelköpfe
  • Alle sind im gleichen Maßstab dargestellt (Größe und Entfernung)

Unterrichtshilfe "Das Sonnensystem im Schulbiologiezentrum"

Info-Tafeln

 

18.05.19

Wie der kleine Prinz mit Hilfe seines Schattens herausfand, wie groß der fremde Planet war....

Der Kleine Prinz und sein Schatten (Grafik: Ingo Mennerich)

Der Kleine Prinz trifft auf einen unbekannten, großen und menschenleeren Planeten. Auf seiner Suche nach Menschen stellt er jeweils um Mittag
fest, dass sich seine Schattenlänge verändert. Er hat seine Schritte gezählt und kann leicht ausrechnen, wie groß der Planet ist...

Das lässt sich natürlich auch auf die Erde übertragen: Eratosthenes von Kyrene hat vor mehr als 2000 Jahren in Ägypten ähnliche Überlegungen angestellt.
Und hat schon damals erkannt, dass die Erde keine Scheibe ist.

Der Kleine Prinz, sein Schatten und die Größe des Planeten (PDF)

 

04.03.19

Ein bewegliches "Sonnensystem" in der Umgebung meiner Schule

"Planetenpfade" zeigen zwar die Größenverhältnisse im Sonnensystem haben den Nachteil, dass man nicht erfährt, wie die Planeten gerade in Bezug auf die Sonne und zueinander stehen.
Wenn man die Positionen der Planeten zu einem bestimmten Zeitpunkt, ihre Bahnradien und ihre Umlaufgeschwindigkeit kennt, kann man ihre Bewegung fortschreiben.
Damit entsteht ein "dynamisches" Sonnensystem das (mit etwas Übung) ermöglicht zu sehen, ob ein bestimmter Planet am Nachthimmel, vor Sonnenaufgang oder nach
Sonnenuntergang oder gerade nicht zu sehen ist.

Sonnensystem (Sonne - Pluto) in Hannover: Die Sonne "liegt" am Kröpcke.

Lässt man die Planeten sich auf kreisförmigen Bahnen und auf einer Ebene bewegen, entstehen natürlich Fehler. Tatsächlich sind die Bahnen ellipsenförmig und gegenüber der Erdbahn geneigt.
Die Fehler, die durch diese Vereinfachung entstehen, sind in Bezug auf unser Ziel aber nur gering.

Wie gehen Sie mit dem Programm um?

Ihre Schülerinnen und Schüler suchen - z.B. im Atlas - die Umlaufzeiten, Bahnradien und Größen der Planeten auf und übertragen die Daten in die in die gelben Felder des EXCEL-Programms.
Die Grundpositionen der Planeten (Heliozentrische Längen) zur Jahrtausendwende am 01.01.2000 (Epoche J2000) in Bezug auf die Sonne sind im Programm hinterlegt.
Wird ein Datum eingegeben rechnet das Programm aus, um welchen Betrag sich die Planeten seit dem 1. Januar 2000 fortbewegt haben und stellt sie in einem, mit einem Stadtplan
unterlegten Diagramm dar.

Alles das lässt sich auch mit Zirkel, Lineal und Geodreieck bewerkstelligen, vorausgesetzt, es steht ein großer Bogen Papier zur Verfügung.

Wir stellen Ihnen das Programm ohne Passwort-Schutz zur Verfügung. So können Sie es Ihren Bedürfnissen anpassen und vielleicht auch weiterentwickeln.
Über Rückmeldungen würden wir uns freuen.

Excel-Programm herunterladen

 

07.02.18

Verfolgen Sie "Ihren" Stern, ihr Sternbild/-"zeichen", die Sonne, den Mond oder die Planeten

Sie brauchen nur diese Daten einzugeben:

  • Die "Adresse" des Sterns (Deklination / Rektaszension)
  • Der Name des Sterns ist optional (nur zur Anzeige)
  • Ihren oder einen anderen gewünschten Standort (Breite / Länge)
  • Der Ortsname ist optional (nur zur Anzeige)
  • Die aktuelle oder gewünschte andere Uhrzeit (MEZ)

Grobe Daten reichen zur Orientierung, z.B. Grad und Stunden statt Grad/Minuten bzw. Stunden/Minuten

Únser Makro- und Cookiefreies Excel-Programm zeigt Ihnen

  • Die Position des Sterns über dem Horizont (Höhe, Azimut = Himmelsrichtung)
  • Den scheinbaren "Weg" des Sterns im Laufe von 24 Stunden
  • Aufgang, Kulmination (maximale Höhe) und Untergang
  • Ihren Standort und den Ort über dem der Stern im Zenit steht

  • Finden und verfolgen Sie Ihr "Sternzeichen" und versuchen Sie herauszufinden, warum Sie gerade in diesem geboren sind.
  • Reisen Sie zum Nordpol oder zum Äquator und schauen Sie nach, wo Ihr Stern dort zu sehen.
  • Entdecken Sie Sterne die bei uns nie aufgehen und andere, die nie untergehen.
  • u.v.a.m.
  • Hier können Sie die Adressen der Sternbilder aufsuchen:


Viel Spaß damit!

 

"Sternen-Simulator" herunterladen (EXCEL-Datei)

Öffnen durch "Bearbeitung freigeben"!

Sternkarte zum Herunterladen (PDF)

27.02.18

Sterne und Sternzeit

Mancher der dachte, er sei ein "Fisch" ist plötzlich ein "Wassermann" (und warum eigentlich überhaupt?)

Jeder Stern hat eine Adresse:

  • Deklination: Der Winkelabstand zum Himmelsäquator. Dieser steht senkrecht über dem Äquator.
    Nordpol 90°, Äquator 0°, Südpol - 90°
  • Rektaszension: Stundenwinkel zum Frühlingspunkt (Sonne zum Frühjahrsbeginn, Sternbild Fische)
    0 - 24 h, Fische, Widder, Stier usw.
  • Die Sternzeit gibt an, welcher Stern gerade durch den Meridian geht (Sternzeit und Rektaszension sind identisch!).
  • Achtung: Über der südlichen Halbkugel steht der Himmel "auf dem Kopf" (Meridian im Norden!)
  • Die Sternzeit ist auf normalen Uhren nicht nicht abzulesen!
  • Sie gilt nur für den eingestellten Längengrad!

Sie brauchen nur einzugeben:

  • Das Datum (Tag/Monat)
  • Die Uhrzeit (Stunde/Minute)
  • Der rote "Zeiger" gibt die gewünschte Sternzeit an.
  • Der rote Punkt zeigt die Position der Sonne.

Parallel dazu orientiert sich das Programm an der Systemzeit Ihres Computers (bitte durch Klick aktualisieren!).

  • Der blaue "Zeiger" gibt die aktuelle Sternzeit an.
  • Der blaue Punkt zeigt die aktuelle Position der Sonne.

Sternkarte zum Herunterladen (PDF)

"Sternzeit-Uhr" herunterladen (EXCEL-Datei)

01.05.22

Der Uhrzeit-Sternzeit-Konverter

Mit diesen einfachen, auf dem Prinzip "Drehbarer Sternkarten" beruhenden Scheiben wandeln Sie mit wenigen Handgriffen
die Uhrzeit in die passende Sternzeit um.

Die beiden ausgedruckten Scheiben werden auf dünne Pappe geklebt, ausgeschnitten und mittig und drehbar
(z.B. mit einer Heftklammer) miteinander verbunden.

Dann nur noch die Zeit des mittleren Meridiandurchgangs der Sonne ermitteln*, die gewünschte Uhrzeit suchen und die Sternzeit ablesen.

 

*) z.B in Hannover 12:21 (mehr dazu in der Anleitung)

Anleitung und Ausschneidebogen (PDF)

22.03.18

Der Sternzeit-Rechner

Mit diesem auf dem aktuellen Julianischen Datum basierenden Werkzeug können Sie

  • die aktuelle Sternzeit für eine von Ihnen eingegebene Länge anzeigen (Ort A)
  • die Sternzeiten für zwei weitere Orte B und C in Abhängigkeit von ihrer geographischer Länge und frei wählbarer Zeit darstellen.

"Sternzeit-Rechner" herunterladen (EXCEL-Datei)

Öffnen durch "Bearbeitung freigeben"!

Beilage zum Sternzeit-Rechner (PDF)

16.07.20

Mit der Internationalen Raumstation und "Kepler" die Entfernung des Mondes bestimmen:
Hier geht es nicht um Genauigkeit (!) sondern um einen Einstieg in das Prinzip. Die der Rechnung zugrunde liegenden Daten kann man durch eigene Beobachtung selbst ermitteln.

In manchen Nächten zieht die Internatationale Raumstation über uns hinweg und kann dabei, von der Sonne beleuchtet, viel heller werden als die Sterne.
Die ISS braucht etwa 93 Minuten um die Erde in etwa 410 km Höhe einmal zu umrunden.
Höhe und Umlaufzeit bedingen einander; Je höher der Satellit, desto länger dauert sein Umlauf.
Ein in 36000 km Höhe die Erde über dem Äquator umrundender Satellit braucht dazu einen Tag. So die "geostationären" TV- und Kommunikationssatelliten
die auf einer festen Position zu "stehen" scheinen.
(Deshalb kann man TV-Satellitenschüsseln auf dem Balkon installieren).
Der Mond umkreist die Erde in noch größerer Höhe und braucht deshalb nicht einen einen Tag sondern einen "Monat"...

Der Zusammenhang "Höhe / Umlaufzeit" eröffnet die spannende Möglichkeit, die Entfernung Erde - Mond zu errechnen:
Denn der Mond ist ja ein "Satellit" der Erde.
Mit dem Dritten Keplerschen Gesetz (Johannes Kepler, 1571 - 1630) können die Distanz das aus der Umlaufzeit und der Höhe der ISS ableiten.

Die Quadrate der Umlaufzeiten (U) zweier um einen Himmelskörper kreisenden Planeten (oder Trabanten) verhalten sich wie die Kuben ihrer Bahnradien (a).
U1^2/U2^2 = a1^3/a2^3
Der zentrale "Himmelskörper" ist die Erde, die ISS ist der eine Trabant, der Mond der andere.

UISS^2/UMond^2 = aISS^3/aMond^3

93 Minuten sind 0,0645 Tage.
Der Mond umrundet die die Sonne umkreisende Erde in 27,3 Tagen, dann steht er wieder in der Nähe des selben Sterns.

Da beide die Erde umkreisen müssen wir den Erdradius hinzuzählen.

0,0645 Tage^2/27,3Tage^2 = (410km + 6370km)^3/x^3

Nach x umstellen und dritte Wurzel ziehen:
Das Ergebnis ist 381878 km

Nach WIKIPEDIA beträgt der Bahnradius des Mondes 384400 Kilometer.

Erstaunlich: Die Nähe zum "wirklichen" Wert. Spannend: Was haben wir nicht berücksichtigt?

Mehr dazu in unseren Arbeitshilfen

Wie groß und wie weit entfernt ist der Mond?

Wir wiegen Sonne und Mond mit Uhr und Taschenrechner

 


15.02.22

Wo befindet sich die Internationale Raumstation gerade?

2022 neu überarbeitet!

Aus der Beobachtung des uns immer wieder überfliegenden "menschgemachten Sterns" kann man viel darüber lernen,
warum die Erde um die Sonne und der Mond um die Erde kreist. Und warum ein Jahr ein Jahr, und ein Monat einen Monat dauert.
Denn auch sie sind gezwungen, um den jeweils größeren Himmelskörper "herum zu fallen". Die jeweilige Geschwindigkeit des
Trabanten hängt ab von der Masse und der Entfernung des umkreisten Körpers.

Anhand weniger, im Internet abrufbarer Daten lässt sich berechnen und auf einer Weltkarte visualisieren,
welchen Teil der Erde die ISS gerade überfliegt.

Als Eingabe reichen

  • die gemittelte Bahnhöhe und die (sich nur geringfügig verändernde) Bahnneigung gegen den Äquator
  • der Zeitpunkt (Datum, Zeit UTC) der Epoche
  • die Rektaszension (Länge) des aufsteigenden Bahnknotens (RAAN)
  • das Argument des Perigäums
  • und die Mittlere Anomalie

Die notwendigen Daten findet man z.B. unter www.heavens-above.com (Internationale Raumstation, Umlaufbahn).

Diese Seite ermöglicht Ihnen auch, dieses Programm mit professionellen Anbietern zu vergleichen.

Beispiel:


Screenshot Heavens-Above.com

 

Testen Sie, wie viele Tage, Wochen oder Monate (?) das Programm nach der Grundeinstellung noch zufriedenstellend läuft.

ACHTUNG: Das Programm liefert nur für die ISS verlässliche Daten (Exzentrizität der Bahn nicht berücksichtigt!).

Programm herunterladen (Excel mit Zeitmakro)

  • Inhalt und Bearbeitung freigeben.
  • Zeitmakro mit STRG+SHIFT+A aktiveren!
  • Zeitzone einstellen: MEZ = UTC +1h, MESZ = UTC + 2h

Kurze Bedienungsanleitung (PDF)

Arbeitshilfe "Beobachtung der Internationalen Raumstation"

 

 

Wo fliegt die ISS gerade? Könnte man sie sehen?

Wenn sie wissen, wann und wo ein die Erde umrundender Satellit nordwärts fliegend den Äquator kreuzt, die Bahnneigung gegen den Äquator und
die Umlaufzeit kennen können Sie abschätzen ob Sie ihn sehen könnten.

Nützlich ist hier ein kleiner "Übersetzer" der ihnen die etwas unhandliche "Rektaszension des aufsteigenden Knotens" in eine im Atlas auffindbare
geographische Länge verwandelt. Mit Hilfe unserer drei Drehscheiben gelingt das ganz leicht. Für den Rest sind ein Globus, ein wenig räumliches
Vorstellungsvermögen und etwas Kopfrechnen (oder ein Taschenrechner) hilfreich...

 

Drehscheiben zum Abschätzen der geographischen Länge des Äquatorübertritts (mit Anleitung)

 

Satellitenbahndaten ("TLE") nutzen

Mit unserem EXCEL-Programm können Sie die aus dem Internet kopierten aktuellen Satellitenbahndaten ("Two-Line-Elements", TLE) in lesbare Daten verwandeln:

Einfach TLE einfügen (z.B. aus "www.celestrak.com/NORAD/elements/" oder "www.heavens-above.com" kopieren)

1 25544U 98067A 19218.68152018 .00016717 00000-0 10270-3 0 9054
2 25544 51.6395 110.7521 0006203 227.9580 132.1044 15.51034662 23083

Das Programm extrahiert die wichtigsten Daten (z.B. Exzentrizität und Inklination der Umlaufbahn, die Rektaszension des aufsteigenden Knotens, Agument des Perigäums,
Mittlere Anomalie) und berechnet daraus u.a. die Geschwindigkeiten und Höhen im Peri- und Apogäum sowie die geographische Länge und den Zeitpunkt des Äquatorübertritts in nördlicher Richtung (EQX).
zum Zeitpunkt des Datensatzes ("Epoche").

Das Programm ist nicht passgewortgeschützt und vom Autor zur Weiterentwicklung freigegeben.
Über Rückmeldungen würden wir uns freuen!

EXCEL-Programm zum Auslesen von Daten zu Satellitenbahnen (Two Line Elements, TLE)

 

03.08.17

Neu zum Ausleihen: Tellurium


"Totale Sonnenfinsternis"

Das Tellurium zeigt anschaulich, wie Jahreszeiten, Mondphasen und Finsternisse entstehen. Angetrieben wird das komplizierte Räderwerk durch einen Elektromotor.
Man kann aber auch jederzeit in den Handbetrieb übergehen.

Anleitung zum Herunterladen

 

 

 

            

 

 

  

Schön, nicht?

Aber gelogen!

Oder haben Sie schon einmal einen Vollmond im roten Licht der Morgen- oder Abenddämmerung gesehen?

Dieser falsche "copy & paste"-Vollmond müsste der Sonne natürlich gegenüberstehen.

Die hier abfotografierte Postkarte verkaufte sich aber dennoch wohl ganz gut...

Eine schmale Mondsichel wäre richtig gewesen. Aber wäre das nun die mit dem "Bauch" nach links oder die mit dem "Bauch" nach rechts?

Und wäre das dann das Abend- oder das Morgenrot?

            
                   
                                               

Mondkalender für die nächsten Jahre

Freitag der 13. und ein Vollmond im Mai....

Eigentlich ist Freitag der 13. doch ein Unglückstag an dem man besser zuhause bleiben sollte, oder?
Aber es ist Mai…

Und Jonas hat sich nicht dran gehalten.
Gut für ihn, denn an dem Tag hat er Birte kennengelernt.
Nur der aufgehende Vollmond war Zeuge als sie auf der Bank am See…

Aber das gehört nicht hierher…..

Nur so viel: Birte ist klug und sie stellt viele Fragen.
Und sie wünscht sich etwas:
Dass sie irgendwann wieder einmal mit Jonas an einem Freitag dem 13. im Mai auf der Bank am See den Vollmond aufgehen sehen werden…

Nur wann wird das sein?

Ein Jahr hat 365 Tage, in diesem Jahr und in vier Jahren 366 Tage,
Freitag ist alle 7 Tage,
Mai ist alle 12 Monate,

und alle 29 1/2 Tage ist Vollmond...

 

 

    

Anleitung und Druckvorlage hier zum Herunterladen

                  
                   
                     
                                               

Ebbe und entstehen durch die periodische Überlagerung der Gezeitenkräfte von Mond und Sonne. (Mond gelbe, Sonne rote, Gezeit blaue Kurve)

  • Während die (mittlere) Sonne täglich mittags im Meridian steht und um Mitternacht seinen Tiefpunkt unter dem Nordhorizont erreicht verspätet sich der Mond pro Tag um etwa 50 Minuten.
  • Bei Neumond gehen Sonne und Mond etwa zeitgleich durch den Meridian, bei Vollmond fällt der Meridiandurchgang der Sonne mit dem Tiefpunkt des Mondes im Norden zusammen.
  • Wenn man die Gezeitenkraft des Mondes auf "1" setzt und die der Sonne mit 0,46 erhält man durch Addition beider Kurven* eine idealisierte Gezeitenkurve mit Maxima im Abstand von etwa 12 h 25m.
  • Deutlich erkennbar sind die Springtidem zu Neu- und Vollmond und die weniger stark ausgeprägte Nipptiden zum ersten und letzten Viertel.
  • Die Gezeiten entstehen nicht in Randmeeren wie der Nordsee sondern in den großen Ozeanen. Sie erreichen uns erst nach etwa drei Tagen (Springverspätung).
  • Die ortstypische Hafen- oder Tidenzeit gibt die Differenz zwischen den Maxima bzw. Minima und dem Meridiandurchgang des Mondes an.

 

*) Addiert werden die absoluten Werte!

 


Mehr zum Thema "Partialtiden" finden Sie in der Unterrichtshilfe
"Gezeiten: Kräfte, die Ebbe und Flut verursachen"

Hier zum Herunterladen

 

Gezeitensimulator I: Ebbe und Flut am Computer (Partialtiden)

Das Auf und Ab der Gezeiten ist das Ergebnis von harmonischen Teilschwingungen, so genannter Partialtiden.
Sie werden durch die, sich mit eigener Periode wiederholenden relativen Positionen von Erde, Mond und Sonne hervorgerufen.
Ein EXCEL-Programm dazu bietet Ihnen die Möglichkeitkeit, am Rechner mit den Amplituden der wichtigsten dieser Partialtiden zu "spielen" und dabei ganz unterschiedliche Gezeitenkurven für jeweils einen Mondzyklus (Neumond - Neumond) zu erzeugen.
Durch Einstellung der Springverspätung, der Jahreszeit, des Äquatordurchgangs des Mondes und dem Zeitpunkt der geringsten Erde-Mond-Distanz (Perigäum) können Sie diese Kurve zusätzlich modifizieren.

Sie können die einzelnen Partialtiden auch einzeln oder im Zusamnmenspiel nur weniger untersuchen, in dem Sie die Amplituden der "unerwünschten" Tiden auf Null setzen.

Ausgehend vom mittleren Wasserstand (Normalhöhennull) eines Ortes können Sie eine Kurve erzeugen, die der amtlichen Gezeitenvorhersage mehr oder weniger ähnelt.

Dazu gibt es eine Anleitung und den fachlichen Hintergrund.

EXCEL-Datei "Gezeitensimulator I" herunterladen

Anleitung dazu

                    
           

08.08.2017

Unser "LunaSol"-Rechenschieber*

Mondphasen (Neu- / Vollmond) wiederholen sich regelmäßig nach durchschnittlich 29 1/2 Tagen.
Solche Perioden gelten - mit anderen Werten - auch für andere (weniger auffällige) Ereignisse:

  • Der Mond ist uns mal näher und mal ferner (alle 27,2 Tage)
  • Der Mond kreuzt die Ekliptik, die Ebene auf der sich die Erde um die Sonne bewegt ("Mond-Knoten" alle 13,6 Tage). Dann kann er die Sonne (oder Planeten) verdecken oder durchkreuzt den Schatten der Erde..
  • Der Mond steht senkrecht über dem Äquator (13,7 Tage).

Fallen mehrere dieser unabhängigen Perioden zusammen, kann es Mond- und Sonnenfinsternisse geben oder und so genannte "Supermonde".

Unser "LunaSol"-Rechenschieber (Luna = Mond und Sol = Sonne) muss zur Jahreswende nur auf die entsprechenden Ausgangswerte eingestellt werden. Dann kann man selbst Finsternisse und "große" Vollmonde vorhersagen. Auch die relativen Höhen der Gezeiten sind daraus ablesbar.

Die dazu notwendigen Grunddaten können Sie zum Beispiel im jährlich neu erscheinenden Kosmos Himmelsjahr nachschlagen.

*)
Stellt synodische, tropische, anomalstische und drakonitische Perioden des Mondes gegenüber.

 

      

 


"LunaSol" mit den wichtigsten Monddaten (Januar 2017) eingestellt, erkennbar z.B. die Sonnenfinsternis am 21.08.

Wie ein Rechenschieber zu benutzen...

Zwischen der Zeitskala (12 Monate) verschieben Sie folgende Streifen (von unten nach oben):

  • Mondphase (Neumond / Vollmond)
  • Relativbewegung des Mondes zur Ekliptik (Knoten, größte Nordbreite, Knoten, Größte Südbreite, Knoten)
  • Perigäen und Apogäen des Mondes (Erdnähe / Erdferne)
  • Deklination des Mondes (Postion nördlich oder südlich des Äquators)

Treffen Neumond oder Vollmond mit einem Knoten zusammen, kann es zu einer Sonnen- bzw. Mondfinsternis kommen (im Februar und August 2017)

Ein Vollmond in zeitlicher Nähe zum Perigäum (Erdnähe) wird ein "Supermond" sein (Anfang Dezember 2017).

Bei Neu- oder Vollmond läuft die Flut höher und die Ebbe tiefer auf als normal ("Springflut"). Steht der Mond dann auch noch über dem Äquator, fällt die Springflut in einigen Zonen noch höher aus (Frühjahr / Herbst).

Im Frühjahr und im Herbst steht die Sonne über dem Äquator. Das führt an einigen Orten zu stärker ausgeprägten Gezeiten ("Äquinoktionalflut")..

     

 

  • Oben: Tidenhub 2017 Hirtshals (DK), mit dem Gezeitensimulator II errechnet
  • Unten: Tidenhub Hirtshals 2017, Vorhersage Danmarks Meteorologisk Institut (DMI)

  • Oben: Tidenhub im Jahresverlauf
  • Unten: Überlagerung gezeitenwirksamer Kräfte (2017)

 

  

Gezeitensimulator II (Tidenhub im Jahresverlauf)

Sonne, Mond und Tidenhub

Gezeitensimulator II zum Herunterladen

Excel-Programm zur zeitlichen Darstellung der die Gezeiten beieinflussenden astronomischen Faktoren
und der sich daraus ergebenden Gezeitenhöhe (Tidenhub) über ein Kalenderjahr

  • Mondphasen und Syzygien (Neu- / Vollmond)
  • Perihel (Erdnähe) ( Aphel (Erdferne) des Mondes
  • Deklination des Mondes (d.h. Winkelabstand zum Äquator)
  • Ekliptikale Breite des Mondes (d.h. Winkelabstandes zur Ekliptik) und Knotendurchgänge
  • Deklination der Sonne (Solstitien und Äquinoktien)
  • Perihel (Sonnennähe) / Aphel (Sonnenferne)

Alle Kurven sind einzeln und in Kombination darstellbar, die gezeitenwirksamen Faktoren können anteilig gewichtet werden (Gezeitenkraft der Sonne etwa 45% der des Mondes).

Anleitung dazu

 

          
               

Zum Greifen nahe?


Die Plejaden im Sternbild Stier, der "Kleine Kinderwagen".
Die zu diesem Sternenhaufen gehörenden Sterne sind alle
etwa gleich weit von der Erde entfernt.
Das Licht dass Ihre Augen in Herbst- und Winternächten
erreicht wurde im 17. Jahrhundert ausgesandt.
Und keiner (!!!) weiß, ob es die Plejaden jetzt noch gibt!

Grafik: Ingo Mennerich (Basis: Screenshot aus "SkyGazer")

 

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe 19.92
"Zum Greifen nah? Entfernungsbestimmung bei Sternen"

 

  

Wer vorhat, seinem oder seiner Liebsten einen Stern vom Himmel zu holen sollte sich vorher darüber klar werden, wie lang die Reise dorthin ist.

Sterne sind sehr sehr weit von uns entfernt und viel viel größer als wir uns das wirklich vorstellen können.

Aber woher weiß man das eigentlich?

Und woher weiß man, wie weit dieser oder jener Stern von uns entfernt ist?

Auch in den stärksten Teleskopen erscheinen Sterne nur als Punkte!

"Nahe" Sterne lassen sich aus zwei Positionen, z.B. Frühling und Herbst betrachten. Aus der beobachteten winzigen Winkeldifferenz lässt sich ihre Entfernung durch Triangulation ermitteln.
Das kann man mit irdischen Objekten üben.
Diese Methode stößt bei größer werdenden Distanzen und kleineren Winkeln an ihre Grenzen.

Dann hilft nur noch, ihre Helligkeit am irdischen Nachthimmel zu vergleichen. Woher aber weiß man, wie hell die Sterne wirklich, d.h. aus ihrer Nähe betrachtet sind?

Auf der Erde ist diese Methode der Entfernungsbestimmung relativ leicht. Wenn ich weiß, welche Glühlampe in der Ferne leuchtet, kann ich aus dem Vergleich ihrer "absoluten", aus unmittelbarer Nähe z.B. mit dem Luxmeter gemessenen Helligkeit" und der scheinbaren" Helligkeit an meinem Ort die Distanz berechnen. Hier gibt es eine einfache mathematische Beziehung. Wichtig ist, genau zu messen.
Das gelingt natürlich nur in absoluter Dunkelheit und nur dann, wenn ich alle anderen Lichtquellen ausblenden kann.

Auf den Sternen stehen aber keine Angaben. Woher weiß ich, ob ich es mit einem nahen "Zwerg" oder einem weit entfernten "Riesen" zu tun habe? Und leuchten alle Zwerge wirklich schwach und Riesen stark?

Glücklicherweise hinterlässt das Licht eines Sterns einen im Spektroskop erkennbaren "Fingerabdruck"...

        
         


Orion, Großer Hund (mit dem hellen Sirius) und Kleiner Hund (mit Prokyon, oben links) am Himmel über der Stadt

 

Der gleiche Himmelsausschnitt, aber im Hochgebirge

 

 

  

Weißt du wie viele Sterne...?

Wenn an klaren Winterabenden der Orion, der Große und der Kleine Hund am Südhimmel stehen macht es einen großen Unterschied, ob man sich in der Stadt oder auf dem Land befindet.

Die beiden Bilder links zeigen deutlich, wie wenig vom Himmel in der Stadt noch übrig ist.

Und: Es lohnt sich, mal eine Nacht auf dem Land zu verbringen.

Die Abbildungen sind Computeranimationen auf der Grundlage des Astro-Programms SkyGazer 4,5.

Zum Vergleich:

Orion, Großer und Kleiner Hund mit den Grenzhelligkeiten mag 3 (Großstadt) bis mag 7 (Hochgebirge)

Hier zum Herunterladen

 

                
                     
                                               

Ein "Sternenzähler" aus einer "Klorolle"


Foto Ingo Mennerich

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe 19.22
"Weißt du, wie viele Sternlein stehen...?
Mit dem Astro-Zählrohr auf Standortsuche in der Milchstraße"

 

 

   Mit einer zum "Astro-Zählrohr" gemachten Toilettenpapierrolle können Sie am dunklen Himmel die Sterne ganz bequem selbst auszählen und dabei eine Menge über Statistik und unsere "galaktische Heimat" in der Milchstraße erfahren. Denn die Sterne sind nicht gleichmäßig am Himmel verteilt.

Der Pappkern einer Toilettenpapierrolle ist typischerweise 10 cm lang und 4 cm breit.
Schaut man durch die Rolle, sieht man einen, durch das Längen- und Breitenverhältnis der Rolle bestimmten Ausschnitt der gesamten Umgebung. Mit der Rolle, deren Öffnungswinkel etwa 23° beträgt, sieht man etwa 6% des Horizonts.
Diese gedachte "Himmelskugel" hat eine Fläche von (360°x360°)/pi = 41352 Quadratgrad.
Wenn wir die Klorolle vor die Augen halten, überblicken wir etwa 400 Quadratgrad, also etwa 1% des gesamten Himmels von dem wir von der Erde aus nur jeweils maximal die Hälfte sehen können.
Ein Blick durch die zum "Astro-Zählrohr gewordene Klorolle überstreicht damit etwa 2% der sichtbaren Sterne.
Der Rest ist einfach:
Sterne zählen, aufschreiben, "Astro-Zählrohr" auf eine andere Himmelsregion richten, erneut auszählen und aufschreiben.
Um den Durchschnitt zu errechnen werden alle Ergebnisse addiert und die Summe durch die Anzahl der Proben geteilt. 		             
                   
                                               
 
 

Der "Mond-Gezeiten-Rechner"
für die Hosentasche...

Ein nützliches und - gemessen an der Einfachheit - erstaunlich verlässliches kleines Werkzeug zur Bestimmung des Hoch- bzw. Niedrigwasserzeiten an der deutschen Nordseeküste.

                               
                   
           


Dieser "Rechner" geht nach dem Mond, aber auch nach der Sonne:
Die neue, verbesserte Version (2017) berücksichtigt die unterschiedliche, von der Mondphase abhängigen durchschnittliche tägliche Verspätung des Hoch- und Niedrigwassers. ("Priming" und "Lagging").
Auf der Unterseite finden Sie die Hoch- und Niedrigwasserintervalle vieler Orte an der Nordsee.

 

Neu in 2018:

Bei diesen beiden neueren Versionen (2018) sind so können Sie die innere Scheibe geben die Grundscheibe verdrehen und dadurch ständig nachkorrigieren. Eine zweite kleinere Petrischale und eine Scheibe eines Weinkorkens als Drehgriff machen dies möglich.
Nur selten tritt das Mond-Hochwasser genau beim Meridiandurchgang des Neumondes ein, manchmal ist der "Neumond" dann schon einige Stunden alt oder es vergeht noch einige Zeit bis dahin.
Die Variante rechts basiert auf den langjährigen mittleren HW-Zeiten in zeitlicher Nähe der Tag-und-Nachtgleichen bzw. den Sonnenwenden.


Sie benötigen die hier herunterladbare Druckvorlage, eine Petrischale mit Deckel, eine Schere und Klebstoff.

  • Die Grundscheibe (links) ist in 24 Stunden und den etwa 29tägigen "Mondmonat" (Neumond - Neumond) geteilt. Die täglichen Zeitintervalle sind je nach Mondphase größer oder kleiner weil nicht nur der Mond, sondern auch die Sonne an den Gezeiten beteiligt ist. Spring- und Nipptiden sind grau unterlegt und mit "S" und "N" bezeichnet. Kleben Sie die Grundscheibe so auf Boden der Petrischale, dass man sie von oben sehen kann.
  • Die ebenfalls in 24 h geteilte Deckscheibe (Mitte) enthält die Markierungen für das zeitnah mit dem Durchgang des Mondes durch den Meridian einhergehende "Mondhochwasser" (HW1) und für die nächsten darauf folgenden Niedrig - und Hochwasser. Da die Fall- und Steigdauern örtlich variieren, sind die Niedrigwasser nicht als Zeitpunkt sondern als Zeitraum angegeben. Kleben Sie die Deckscheibe unter den Deckel der Petrischale.
  • Die Karte der Deutschen Bucht (rechts) enthält die mittleren zeitlichen Hochwasserintervalle zu Westerland, das als Bezugsort gewählt wurde, weil dort das mittlere Hochwasser nahezu mit dem Meridiandurchgang des Mondes eintritt. Kleben Sie die Karte so auf den Boden der Petrischale, dass man sie von unten sehen kann.

Kurzanleitung:

  • Stellen Sie mit Hilfe eines Kalenders oder durch Beobachtung zunächst das Mondalter fest (Tage nach Neumond) und drehen Sie die Deckscheibe so, dass die Markierung "HW1" damit übereinstimmt. Dann können Sie die ungefähren Zeiten für Westerland ablesen.
  • Lesen Sie von der Karte die Hochwasserintervalle für andere Orte ab und drehen Sie die Deckscheibe entsprechend vor oder zurück.
  • Überprüfen Sie die abgelesenen Werte, am besten vor Ort durch Beobachtung, oder durch die natürlich viel genaueren Daten des Bundesamtes für Seeschifffahrt und Hydrographie (www.bsh.de).
  • Sie werden Abweichungen von den amtlichen Zeiten feststellen. Gezeitenvorhersage ist eine hochkomplexe, nur noch von Computern lösbare Aufgabe. Wenn sie bei ihrem nächsten Nordseeaufenthalt häufiger auf den Mond und die Gezeiten achten werden Sie feststellen, wie eng die beiden miteinander verbunden sind.

Druckvorlage zum Herunterladen (2017)

Druckvorlage zum Herunterladen (2018)

 

              
                       
                                                                   

 

            
                                                                   

Astronomie im Kindergarten

Erzieherinnen-Fortbildung
"Sonne, Mond und Sterne"


Foto Ingo Mennerich

 

Hier einige Materialien zum Herunterladen:

 

 

 

 

 

  

Am 22. und 23. September 2015 haben wir Erzieherinnen und Erzieher zum Fortbildungskurs "Sonne, Mond und Sterne" eingeladen.
Ein schwieriges Thema in unserer Fortbildungsreihe "Naturwissenschaftliche Grundbildung", denn anders als bei vorangegangenen Themen wie "Luft", "Wasser", "Erde", "Feuer" lassen sich "Sonne, Mond und Sterne" nicht anfassen oder durch eigenes Tun befragen und verändern.

Dennoch war uns das Thema wichtig:
Wir können im Laufe unseres relativ kurzen Lebens mit eigenen Augen so viele Dinge am Himmel beobachten und untersuchen!
Damit kann man früh anfangen.

Grundprinzip dabei: Erst die Phänomene, dann die Zusammenhänge, nicht umgekehrt.

Beide der ganztägigen Fortbildungskurse waren gut besucht.

        
                                               

 

Welche Sterne sind wann zu sehen? Mini-Sternkarte für "Minis"

Eine ganz einfache Version der im Buchhandel käuflichen "Drehbaren Sternkarten":

Wir haben auf Datumsanzeige und Uhrzeiten verzichtet und sie durch Jahres- und Tageszeiten ersetzt.

Die entsprechenden Monate und Uhrzeiten kann man sich mit einiger Übung "hineindenken".

 

Wer sehen möchte, wann sein "Sternzeichen" - oder welches Sternbild auch immer -
tags oder nachts am Himmel steht, wird diese Drehscheibe mögen!

                    
                               
                                     
                                                         
         
Fotos Ingo Mennerich

"Daumenkino" Mondphasen

Wie war das noch gleich mit dem zu- und abnehmenden Mond?

Da gab´s doch so eine Regel mit dem "a" und dem "z", oder?

Wer das nicht mehr so genau weiß, dem sei empfohlen, sich den Mond mal über ein paar Tage hinweg anzusehen. Es ändert sich nicht nur die "Form"!

Ausmalen, ordnen, wie "Buchseiten" hintereinanderkleben und fertig!

 

                    
                                       

 

              

 

Sextant zum Selbstbau


Foto Ingo Mennerich

 

    

 

Von einem aus Pappe gefertigten, erstaunlich präzisen Sextanten (bei "Astronomedia" erhältlich) inspiriert, haben wir uns vor mehreren Jahren ein Gerät aus Holz gebaut das immer noch gute Dienste leistet.
Ob zur Bestimmung der geographischen Breite oder zur Entfernungsbestimmung von Landmarken oder des Mondes (Triangulation), oder vielleicht zur Messung der Höhe eines Baumes: Der nur wenige Euro teure Selbstbau liefert gute Ergebnisse.

 

  • Benutzt haben wir 5 mm starkes Sperrholz (10fach-Laminat aus Birke), stabil und verwindungsfest
  • Die Teile haben wir mit Hilfe einer Schablone und der Laubsäge ausgeschnitten.
  • Die Spiegel wurden mit einem Glasschneider aus Spiegelkacheln gefertigt.
  • Als künstlichen "Horizont" verwenden wir eine Libelle aus dem Baumarkt.
  • Für horizontale Winkelmessungen haben wir eine zweite Libelle auf die Alhidade
  • Als Sonnenfilter (hier nicht abgebildet) dient ein mit mehreren Lagen schwarzer Foto-Negativen versehenes Dia-Klaspprähmchen (ersatzweise Mylar-Folie) das bei Bedarf in einen verstärkten Schlitz eingeschoben wird.
  • Ein "halbiertes", mit einer Rohrschelle fiiertes Billig-Taschenfernglas dient als vergrößerndes Visier.

 

Die komplette Funktionsbeschreibung und Bauanleitung finden Sie in der Unterrichtshilfe
"Spiegelsextant zum Selbstbau"

 

              
 

Schön, nicht?

Aber gelogen!

 

        

Dieses Bild erschien im Mai 2003 im SPIEGEL.
Man muss schon sehr genau hinschauen um zu erkennen, dass es ein "Fake" ist.

Schloss Falkenstein liegt auf der Nordhalbkugel der Erde, oder?

Wenn der Mond (in östlicher Richtung) aufgeht steigt er langsam von links nach rechts in die Höhe.

Wer den "Mann im Mond" kennt wird bemerken, dass der abgebildete Mond so aussieht, als bewege er sich (wie auf der Südhalbkugel) nach links.
Hier hat jemand einen "südlichen" Mond in ein in Europa gemachtes Bild hineinkopiert.
Oder ist es vielleicht einfach nur ein "Monduntergang"?
Merke: Glaube nicht alles, was du siehst, und vor allem: Lerne, die Dinge selbst zu sehen!

Von I, Luc Viatour, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1254946

Der SPIEGEL hat sich für den Hinweis bedankt und sich entschuldigt.

 

            
           

 

      

 

Der Mond in der Vertretungsstunde...

Warum nicht zwischendurch und wenn gerade mal Zeit ist etwas "außercurriculares"?

Ein einfaches Spiel, eine Fragen und vier mögliche Antworten, mit der richtigen kommt man eine Ebene weiter.

Wer schafft die "Mondlandung"?

 

Hier zum Herunterladen...

Lösungen und Erklärungen dazu in unserer Unterrichtshilfe "Der Mond in der Vertretungsstunde"

 

 

            
                     

 

Sonnenaufgang auf dem 52° Breitengrad...
(im Frühjahr und Herbst)

(Fotos und Grafik: Ingo Mennerich)

  

 

Kann man mit einer Kamera den Breitengrad bestimmen auf dem man sich befindet?

Wie viele schöne, selbst erlebte Sonnenuntergänge liegen auf Ihren Smart- oder iPhones?

Vielleicht sind welche an der Nordsee und welche aus Neuseeland dabei?

Aber mal ehrlich: Haben wir dabei wirklich genau hingeschaut?

  • Taucht die Sonne senkrecht oder eher gleitend in den Horizont ein?
  • Bewegt sie sich sich dabei nach rechts oder links?
  • Ist das eigentlich überall so?

Vielleicht eine Idee für den Geographieunterricht:

Lassen Sie Ihre Schüler doch mal mit dem Handy die geographische Breite bestimmen.
Im Frühjahr und Herbst ergibt das recht gute Werte.

Wie das geht, haben wir hier kurz beschrieben....

Die geographische Länge lässt sich mit einem Kompass bzw. einem senkrechten Schattenstab und einer auf Weltzeit (UTC, Greenwich) eingestellten Uhr bestimmen: Wenn die Sonne um 11 Uhr 20 UTC genau im Süden steht (kürzester Schatten!) befinden wir uns auf dem 10. östlichen Längengrad.

            
                 
                                                       

 

Wie weit ist es eigentlich bis zum Mond?
Kann man das mit eigenen Mitteln und ohne "Wikipedia" herausfinden?

Ein schöner Morgenhimmel im Osten...
Zwei mit einem Handy (oder einer x-beliebigen anderen Kamera) zur gleichen Zeit in Hannover und in Kapstadt gemachte Aufnahmen:
Die schmale Mondsichel am Morgenhimmel, dazu 3 Planeten, Venus, Mars und Jupiter.
In Kapstadt scheint der Himmel "auf dem Kopf" oder "seitenverkehrt" zu stehen.
Schaut man genau auf die beiden Bilder fällt auf, dass der Mond nicht an der gleichen Stelle steht.
Kann man damit die Entfernung des Mondes bestimmen?

 


Montage: Ingo Mennerich, nach "Redshift" (Begegnung Mond, Venus, Mars, Jupiter am 09. Oktober 2015)

  • Wie groß ist der Positionsunterschied des Mondes auf den beiden Bildern?
  • Wie "groß" ist der Mond (in Winkelgraden)? Das kann man mit dem Sextanten oder, wenn man weiß wie,
    mit den Fingern messen.
  • Wo liegt Hannover, wo liegt Kapstadt (geographische Breite)?
  • Wie groß ist die Erde? Wie kann man das messen (z.B. nach der Methode "Erathostenes")
  • Wie weit ist Hannover von Kapstadt auf dem kürzesten Wege entfernt ("Tunnel")?

Aus diesen Überlegungen heraus kann man mit einem Bierdeckel (Erde), einem Geodreieck, einem Lineal und einer Tapetenrolle ein Dreieck entwickeln und mit den Regeln der Geometrie die Mondentfernung bestimmen.
Es ist erstaunlich, wie gut sie mit "Wikipedia" übereinstimmt!

Und das ist nur eine Methode, die Mondentfernung zu bestimmen!

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe 19.75
"Wie groß und wie weit entfernt ist der Mond?"

 

              

Sonnenfinsternis im März 2015 in der IGS Mühlenberg...

...mit Unterstützung vom


Foto: Ingo Mennerich

Meine Lochkamera mache ich mir zwischen den Fingern...

 

 

      


Foto: Ingo Mennerich

...oder ich zaubere die teilweise verfinsterte Sonne mit einem Taschenspiegel an die Schule!

 

Mehr Impressionen und Tricks zur Beobachtung einer Sonnenfinsternis

 

 

                
           

Beobachtung des Venustransits im Juni 2004 im Schulbiologiezentrum
Foto: Ingo Mennerich

Der "Leberfleck" auf der Sonne ist unser innerer Nachbarplanet
Foto: Ingo Mennerich

 

 

Wenn die Entfernung der Sonne bekannt ist kann die Entfernung
unserer "Nachbarin" jederzeit mit Geodreieck und Taschenrechner
bestimmt werden.

 

  

Die kleine "Sonnenfinsternis":
Der Venustransit und die Entfernung Erde - Sonne

Das werden wir wohl alle nie mehr erleben:

Zweimal in diesem Jahrhundert, am 8. Juni 2004 und am 5./6. Juni 2012 zog die Venus genau vor der Sonnene vorbei.
Der nächste Venustransit wird erst im Dezember 2117 zu sehen sein.

Nun ist ein solcher Transit für den Laien nicht wirklich spektakulär, deckt die Venus doch nur einen winzigen Teil der Sonnenscheibe ab.
Ohne Teleleskop wird man davon überhaupt nichts bemerken.

Wissenschaftsgeschichtlich ist ein Transit allerdings sehr spannend, war es doch bis zur Entdeckung der Radarwellen die erste und lange einzige genauere Möglichkeit, die Entfernung und Größe der Sonne bestimmen zu können.

Man wusste zwar, dass die Sonne wohl weit entfernt und größer als die Erde sein müsste, mehr aber auch nicht.

Mit Hilfe von etwas Geometrie kann man im Mathematik- oder Physikunterricht noch einmal nachholen wie die Forscher damals vorgegangen sind.

In unserer Unterrichtshilfe "Venus und Merkur" möchten wir ihnen ein paar Möglichkeiten aufzeigen, wie man auf der Grundlage der Bewegungen des "Morgen-" und "Abendsterns" und der gleichzeitigen Beobachtung eines Venustransits an zwei Orten die Größe des Sonnensystems ermitteln kann.

Könnte es sein, dass sich die Ergebnisse Ihrer Schüler nicht oder nur wenig von den Daten bei Wikipedia unterscheiden?

 

            
 

Das finden Sie in unserer Unterrichtshilfe:

  • Venus und Merkur als "Morgen-" und "Abendstern".
  • Die Bewegungen der inneren Planeten am Himmel und das heliozentrische Weltbild.
  • Wie man die Umlaufzeiten der Planeten aus wiederkehrenden Phänomen ableiten kann.
  • In welchem Verhältnis stehen die Umlaufzeiten und Bahnradien der Planeten zueinander?
  • Die astronomische Einheit: Wie weit ist die Sonne entfernt?
  • Die Beobachtung eines Venus-Transits an zwei Orten und die Venusparallaxe
  • Der Bahnradius der Venus, ermittelt aus dem Parallaxenwinkel.
  • Berechnung der Entfernung und Größe der Venus.
  • Ermittlung des Bahnradius und der Größe des Merkur.
  • Das dritte Keplersche Gesetz: Die Quadrate der Umlaufzeiten und Kuben der Bahnradien.
  • Elliptische Bahnen und ihre Exzentrizität.

 

Hier zum Herunterladen

 

 

      
                             

Die "Alten Griechen" und die Entfernung der Sonne

Schon vor mehr als 2000 Jahren machten sich kluge Köpfe Gedanken über die Sonne und den Mond.
Aristarchos von Samos wird die Idee zugeschrieben, aus dem Winkel zwischen dem "Halbmond" und der Sonne das Verhältnis der Entfernungen
der beiden zu ermitteln. Lässt sich so etwas in der Schule wiederholen? Liefert die Methode nach heutigen Standards brauchbare Ergebnisse?

Wie weit ist die Sonne entfernt und wie groß ist sie?

 

Wie groß ist der Winkel zwischen zwei Sternen?
(EXCEL-Programm)

Jeder Stern hat eine "Adresse" am Himmel.

  • Sie besteht aus der Rektaszension, dem Stundenwinkel zum Frühlingspunkt (h min s)
  • und der Deklination, der Winkelhöhe über oder unter dem Himmelsäquator (°)

Geben Sie die Rektaszensionen und Deklinationen zweier Sterne ein,
das Programm berechnet den Abstand in Winkelgraden.

Hier zum Herunterladen

 

          
                                                       


Jupiter und seine vier großen "galileischen" Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto
(Fotomontage, Ingo Mennerich)

Aus ihren Umlaufzeiten und Bahnradien kann man die Masse des "Riesenplaneten" errechnen.
Um die Bahnradien zu bestimmen muss man aber erst herausfinden, wie groß Jupiter ist.
Und seine Größe lässt sich erst bestimmen, wenn man weiß, wie weit dieser winzige Lichtpunkt entfernt ist...

Wie könnte man das machen?

Erst wenn mann die Größe und die Masse kennt, kann man die Dichte bestimmen.

Man sagt, Jupiter bestünde aus Gas. Stimmt das eigentlich?

 

 

  

So oder so ähnlich hat Galileo Galilei im frühen 17. Jahrhundert mit einem einfachen Fernrohr den Jupiter und seine vier Monde Io, Europa, Ganymed und Kallisto gesehen. Galilei sah im Laufe mehrerer Tage, dass die Monde den Jupiter umkreisten. Später leitete er daraus ab, dass die Erde nicht der Mittelpunkt der Welt ist sondern sich um die Sonne dreht. Damals war das eine wirklich revolutionäre Idee!
Dass die sich kleine Erde um die große Sonne dreht weiß heute jedes Kind. Aber ist die Erde, auf der wir stehen nicht viel größer als die kleine Sonne am Himmel?

Heute kann jeder von uns den "Tanz" der Jupitermonde mit einem auf ein Stativ montierten und etwas stärkeren Fernglas verfolgen. Das setzt allerdings voraus, dass wir den Riesenplaneten am Himmel finden.

Das sollte im Zeitalter des schnellen Internets aber kein Problem sein.

Das Internet sagt uns auch ganz schnell, wie weit der Jupiter entfernt ist, wie groß er ist, welche Masse und Dichte er hat und woraus er besteht.

Aber woher weiß man das überhaupt?

In unserer Unterrichtshilfe "Mars, Jupter und Saturn - Geometrie im Sonnensystem" finden Sie Anregungen wie man, zum Beispiel im Rahmen einer Astronomie-AG, so etwas durch eigene Beobachtungen, Zeichnungen und Berechnungen selbst herausfinden kann. Und dabei entdecken wir, wie klein wir in Wirklichkeit sind...

Hier zum Herunterladen

 

 

 

 

                      

Ole Römer, die Monde des Jupiters und die Lichtgeschwindigkeit

Hat das Licht eine endliche messbare Geschwindigkeit oder ist es unendlich schnell? Im letzten Fall würde alles im Kosmos gleichzeitig geschehen und wir würden es unmittelbar ohne Verzögerung sehen können.
Heute wissen wir, das Licht ist sehr schnell aber endlich schnell. Und etwas schnelleres gibt es nach unseren Kenntnissen nicht.
Der Planet Jupiter hat vier große Monde die ihn wie ein Uhrwerk umkreisen und dabei in regelmäßigen Abständen in seinen Schatten geraten. Die Anfänge und Enden dieser "Mondfinsternisse" lassen sich mit schon einem guten Fernglas beobachten.
Ein dänischer Astronom, Ole Römer stellte mit einem einfachen Fernrohr und durch geduldiges Protokollieren fest, dass sich die für den Jupiter berechneten Ein- und Austrittszeiten auf der Erde in dem Maße verzögern wie die Entfernung der beiden um die Sonne kreisenden Planeten wächst.
Mit seinen Beobachtungen schuf er im 17. Jahrhundert eine Grundlage für die spätere Berechnung der Lichtgeschwindigkeit.

Seine Methode lässt sich auch heute noch wiederholen

Mehr dazu in unserer Arbeitshilfe

Ole Rømer, die Monde des Jupiters und die Frage:
Hat das Licht eine endliche Geschwindigkeit, und wenn, welche?

Hier zum Herunterladen (PDF)

 


                        

Wo sind unsere Nachbarn?

Ein räumliches Modell unserer näheren Milchstraßen-Umgebung

Eigentlich ganz einfach:

Eine möglichst transparente Scheibe, Holzkügelchen mit Loch, Schweißstäbe.
Und eine Menge komplizierte Rechnerei die mit unseren EXCEL-Rechnern ganz leicht gelingt.

Unsere Sonne ist ein Stern unter hunderten von Milliarden anderer Sterne in der Milchstraße. Die Galaxis (von gala = Milch) selbst ist nur eine von hunderten Milliarden anderer solcher Sterneninseln im Kosmos.
Die Sterne, die wir am Nachthimmel sehen, bilden nur einen kleinen Teil am Rand der scheibenförmigen Milchstraße. Deren Ebene erkennen wir in sehr dunklen Nächten als schwach leuchtendes Band das sich über den ganzen Himmel zieht.
Mit dem bloßen Auge sind etwa 9000 Sterne am Nachthimmel sichtbar. Sie verteilen sich in einem Raum von etwa 10000 Lichtjahren in erster Linie in der galaktischen Ebene. Der Durchmesser der Milchstraße beträgt aber das zwanzigfache.
Der Wikipedia-Seite "Liste der mit bloßem Auge sichtbaren Sterne" können Sie die Entfernung, die scheinbare und absolute Helligkeit sowie den Spektraltyp dieser Sterne entnehmen. Sie lassen sich direkt auf der Seite nach diesen Kriterien sortieren.
Mit Hilfe ihrer äquatorialen Koordinaten (Rektaszension und Deklination) und ihrer Entfernung können wir ein räumliches Modell der nahen Milchstraße schaffen. Dazu müssen Rektaszension und Deklination in galaktische Koordinaten verwandelt werden. Das leisten unsere beiden hier angebotenen EXCEL-Programme.

Umwandlung äquatoriale in galaktische Koordinaten (EXCEL, einfache Version)

Die dabei verwendeten Gleichungen (Wikipedia)

Beginnen Sie nit wenigen Sternen, bekannten und/oder am Himmel gesehenen. Ein guter Einstieg können auch helle Sterne in "Sternzeichen" sein,
etwa Spica in der Jungfrau, Castor und Pollux in den Zwillingen, Antares im Skorpion oder Aldebaran im Stier.

Wählen Sie einen passenden Maßstab damit die ausgewählten Sterne in das Modell hineinpassen.

Überlegen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern wie weit die darin nicht darstellbaren Sterne entfernt währen.

Wie groß ist die Milchstraßen-Galaxis in dem gewählten Maßstab?

Für größere Projekte finden Sie einen zweiten, etwas umfangreicheren EXCEL-Rechner.
Hier können Sie listenartig die Rektaszensionen und Deklinationen vieler Sterne eintragen.
Neben den galaktischen Koordinaten der Sterne erhalten Sie hier auch die Positionen im Modell, je nach gewähltem Maßstab.

Beispiel:

  • Die Sonne liegt in der Mitte einer Scheibe.
  • Die errechnete galaktische Breite (b) des Sirius ist -8,7°. Er liegt also unter der glalaktischen Ebene.
  • Die Länge (l) ist 227,4°. Die Richtung des galaktischen Zentrums ist definitionsgemäß 0°.
  • Die galaktische Länge wird gegen den Uhrzeiger gezählt.
  • Sirius liegt also 227° links oder 133° rechts vom Zentrum.

Sie erhalten damit die Länge (Längswert) und die Höhe (Hochwert) und können die Sterne mit dünnen Stäben über oder unter einer Scheibe positionieren.

Dabei ist ein 360°-Winkelmesser hilfreich. Achten Sie aber darauf, dass die galaktische Länge gegenläufig zum Uhrzeiger gezählt wird.

  • Der gewählte Maßstab ist 0,2 cm pro Lichtjahr.
  • Damit ist Sirius d = 1,6 cm von der Sonne entfernt.
  • Aus den Winkeln b und l errechnet das Programm den Längswert (LW = cosb*d), das heißt den Abstand auf der horizontalen Scheibe
    und den Hochwert (HW = sinb*d), in diesem Fall die Tiefe unter diesem Punkt.
  • Ausgehend von der 0°-Linie tragen wir im Winkel von 227° bzw. 133° (s.o.) 1,6 cm ab.
  • Der mit 8 Lichtjahren ganz "nahe" Sirius wird 0,2 cm unter diesem Punkt positioniert.

Sterne wie Aldebaran oder Antares sind viel weiter entfernt ...

Arbeitshilfe
Unsere leuchtenden Nachbarn
Ein 3D-Modell der Sterne in unserem Teil der Milchstraße

(PDF 2 MB)

EXCEL-Programm (für Listeneinträge) herunterladen

 

360°-Winkelmesser (jpg)