Unterrichtsmaterialien zum Wahlgrundkurs Astronomie

Im Rahmen des Wahlgrundkurses Astronomie wird angestrebt, dass jede(r) Kursteilnehmer(in) aktiv an Beobachtungsabenden teilnimmt. Die Beobachtungen finden, naturgemäß besonders im Winterhalbjahr, immer am Donnerstag in der Volkssternwarte "Erich Scholz" in Zittau statt. Der Beobachtungsabend beginnt bei klarem Himmel (!) um 20.00 Uhr und wird in der Regel von Herrn Kitta durchgeführt. Um sicherzugehen, dass der Beobachtungsabend wirklich stattfindet, empfiehlt sich vorher ein Telefonanruf bei Familie Kitta. Die Telefonnummer entnehmen Sie dem öffentlichen Telefonbuch.

Im Verlauf dieses Beobachtungsabends wird ein Beobachtungsprotokoll angefertigt. Dies kann zur Bewertung in Form einer kleinen Note eingereicht werden.
Hier finden Sie die Anforderungen für das Anfertigen eines Beobachtungsprotokolls: Anforderungen_Beobachtungsprotokoll.pdf

Wahlgrundkurs Klasse 11

LB01 Suche nach Leben im Sonnensystem

Stundenthema Inhalte Materialien
Wiederholung Physik Klasse 10:
Körper im Sonnensystem
  • Sonne als Zentralkörper
  • Planeten
  • Monde
  • Zwergplaneten
  • Kleinkörper (Asteroiden, Kometen, Meteoroide, Transneptunische Objekte)
 Sonnensystem_Ueberblick.pdf
Voraussetzungen für das Leben auf der Erde
  • Astrobiologie; Was ist Leben?
  • Grundlagen des Lebens
  • stabilisierende Bedingungen für das Leben auf der Erde
  • Theorien zur Entstehung des Lebens auf der Erde
  • Extremophile

Exkurs: Extrasolare Planeten (Wahlpflicht 1)

Stundenthema Inhalte Materialien
Überblick über das Thema extrasolare Planeten
  • Begriffsdefinition, Entdeckungsgeschichte
  • aktuelle Anzahl von bekannten Exoplaneten
  • Entstehung von Planeten in zirkumstellaren Scheiben
  • habitable Zone um einen Stern (Ökosphäre)
Methoden für die Suche nach extrasolaren Planeten
  • Transitmethode
  • Radialgeschwindigkeitsmethode
  • direkte Beobachtung
Ergebnisse der Suche nach extrasolaren Planeten
  • Gasriesen ("Hot Jupiters")
  • Gasplaneten ("Hot Neptunes")
  • Gesteinsplaneten ("Supererden")
 -
Suche nach außerirdischem Leben
  • Drake-Gleichung
  • SETI-Projekt
  • Botschaften an außerirdisches Leben

Die Körper des Sonnensystems

Einen kurzen und prägnanten Einstieg in die Informationssuche zu den Körpern im Sonnensystem bieten die informativen Info-Sheets der ESO

Thema Materialien
Merkur
Venus
Mars
Jupiter -
Saturn -
Uranus und Neptun
ausgewählte Monde von Jupiter und Saturn -
Ringsysteme der großen Planeten -
Transneptun-Objekte -
Kometen -
Asteroiden -
Meteoroide, Meteore und Meteorite -

LB02 Energie der Sonne

Stundenthema Inhalte Materialien
elektromagnetisches Spektrum
(Wiederholung Physik Klasse 10)
  • Licht als elektromagnetische Welle
  • das elektromagnetische Spektrum
  • Astronomie in verschiedenen Wellenlängenbereichen
Arten von Spektren
  • spektrale Zerlegung des Lichts
  • kontinuierliches Spektrum
  • Exkurs 1: Photonenmodell des Lichts
  • Exkurs 2: Atomaufbau
    (Atommodell nach BOHR)
  • Linienspektren in Emission und Absorption
  • Spektralserien des Wasserstoffs
    (z.B. Balmerserie)
  • Fraunhofersche Linien
  • Spektralanalyse
Strahlungsgesetze
  • Schwarzer Körper (Wärmestrahlung)
  • Wiensches Verschiebungsgesetz
  • Gesetz von Stefan und Boltzmann

Auswertung des Diagramms zur Strahlung des schwarzen Körpers mithilfe der nachfolgenden Simulation: Variieren Sie dazu die Temperatur des Strahlers mit dem Schieberegler und achten Sie a) auf die Fläche unter der Kurve -> Intensität der Strahlung und b) auf das Maximum der Kurve-> Wellenlänge bei der am meisten Strahlung emittiert wird.

Aktivieren Sie zur besseren Darstellung die Checkboxen für "Werte in Grafik", "Bezeichnungen" und "Intensität". Achten Sie bei b) auf die Farben der dargestellten Sterne. Mit den Zoomwerkzeugen können die Achsendarstellungen bei Bedarf angepasst werden.

Zustandsgrößen der Sonne
  • Masse, Radius, Dichte, Volumen
  • Leuchtkraft
  • effektive Temperatur
  • Solarkonstante
Der Aufbau der Sonne
  • Eigenschaften der Schichten der Sonne
  • differenzielle Rotation der Sonne
Die Energieerzeugung der Sonne
  • physikalische Bedingungen im Inneren der Sonne
  • Historische Überlegungen zur Energieerzeugung der Sonne
  • pp-Prozess
  • Tunneleffekt
  • Ausblick: weitere Elementsynthese
Aktivitätserscheinungen auf der Sonne
  • Sonnenflecken
  • Sonnenfackeln
  • Protuberanzen
  • Sonneneruptionen
  • koronale Löcher und Massenauswürfe
Auswirkungen der Sonne auf die Erde
  • Sonnenwind
  • Polarlichter und Erdmagnetfeld
  • van-Allen-Strahlungsgürtel
  • Weltraumwetter und seine Auswirkungen auf das Leben auf der Erde
Zusammenfassung zum Thema Sonne -
Praktikum Sonnenbeobachtung
  • Beobachtung von Sonnenflecken und Bestimmung der Sonnenfleckenrelativzahl
  • Untersuchung des Sonnenfleckenzyklus durch Auswertung einer Beobachtungsreihe für Sonnenfleckenrelativzahlen über einen längeren Zeitraum
  • Klassifikation von Sonnenflecken nach Waldmeier
  • Beobachtung von Sonnenaktivitäten unter Verwendung eines Hα-Filters

LB03 Geschichte der Astronomie

Stundenthema Inhalte Materialien
Frühe Zeugnisse astronomischer Beobachtungen
  • Stonehenge
  • Das Sonnenobervatorium von Goseck
  • Die Himmelsscheibe von Nebra
Die Astronomie in frühen Hochkulturen
  • Astronomie in Ägypten und Babylon
  • Der Beginn der Wissenschaft Astronomie im antiken Griechenland
  • Claudius Ptolemäus und das geozentrische Weltbild
  • Alternativen zum geozentrischen Weltbild
Klassische Astronomie - Ein neues Weltbild entsteht
  • Abkehr von den antiken Vorstellungen
  • Probleme des geozentrischen Weltbildes
  • Nikolaus Kopernikus und das heliozentrische Weltbild
  • Galileo Galileis Beobachtungen zur Bestätigung des neuen Weltbildes
Klassische Astronomie - Himmelsmechanik
  • Tycho Brahe -> Beobachtung der Bahn des Planeten Mars
  • Johannes Kepler -> Gesetze zur Beschreibung der Planetenbahnen
  • Isaac Newton -> Gravitationskraft als Ursache für die Bewegung der Planeten um die Sonne

LB04 Beobachtungstechnik

Stundenthema Inhalte Materialien
Das astronomische Fernrohr
  • Bedingungen für den erfolgreichen Einsatz optischer Teleskope
  • Sehwinkel
  • Strahlengang im astronomischen Fernrohr nach Kepler
  • Lichtsammelvermögen
  • Auflösungsvermögen
Spiegelteleskope
  • Vorteile gegenüber Linsenfernrohren
  • verschiedene Bauformen
moderne Technologien für Großteleskope
  • Multi - Mirror - Technologie
  • Aktive Optik
  • Adaptive Optik
  • Interferometrie
 Beobachtungsinstrumente_der_Astronomie.pdf
Radioteleskope
  • Karl Jansky - Pionier der Radioastronomie
  • Bauform
  • Auflösungsvermögen im Vergleich mit optischen Teleskopen
  • Beobachtungsobjekte der Radioastronomie
 Beobachtungsinstrumente_der_Astronomie.pdf

Wahlgrundkurs Klasse 12

LB01 Entstehung und Entwicklung der Sterne

Stundenthema Inhalte Materialien
Zustandsgrößen der Sterne
  • Definition: Was ist ein Stern?
  • Hydrostatisches Gleichgewicht
  • trigonometrische Entfernungsbestimmung
  • scheinbare und absolute Helligkeit;
    Entfernungsmodul
  • Spektralklassen
Das Hertzsprung-Russell-Diagramm (HRD)
  • Einführung bzw. Wiederholung Klasse 10
  • spektroskopsiche Entfernungsbestimmung
  • Bestimmung von Sternradien
  • Bestimmung von Sternmassen
    (Doppelsterne, Bedeckungsveränderliche)
  • Masse-Leuchtkraft-Beziehung
Sternentstehung
  • chem./phys. Eigenschaften von Gas + Staub
    (interstellare Materie; HII - Gebiete)
  • Kollaps einer interstellaren Wolke
    (Jeans - Kriterium)
  • Vor-Hauptreihenstadium
    (Protosterne, T-Tauri-Sterne, braune Zwerge)
Sternentwicklung
  • Hauptreihenstadium (Energiefreisetzung,
    Verweildauer, HRD von Sternhaufen)
  • Riesenstadium
    (Schalenbrennen, Pulsationsveränderliche)
  • Delta-Cepheiden (Auswertung von Lichtkurven,
    Perioden-Leuchtkraft-Beziehung, Entfernungsbestimmung)
Endstadien der Sternentwicklung
  • Überblick über die verschiedenen Entwicklungswege
  • weiße Zwerge und planetarische Nebel
  • Supernova
  • Neutronensterne (Pulsare)
  • Schwarze Löcher
  • kosmischer Materiekreislauf
Praktikum
  • Helligkeiten und Farben der Sterne
  • Stufenschätzmethode nach Argelander
 -

LB02 Das Milchstraßensystem und andere Galaxien

Stundenthema Inhalte Materialien
Die Milchstraße als Beispielgalaxie
  • historische Ansätze der Erforschung
  • Aufbau und Struktur
  • Materieformen
  • galaktisches Zentrum
  • Spiralstruktur
  • Dynamik
  • differenzielle Rotation
  • optischer Dopplereffekt
  • Rotationskurve der Galaxis
  • dunkle Materie
  • Entstehung und Entwicklung
  • Wechselwirkung mit anderen Galaxien
Extragalaktische Sternsysteme
  • Extragalaktische Systeme
  • Hubble - Sequenz
  • Aktive Galaxien (AGN, Quasare)
  • Gravitationslinseneffekt
Großräumige Strukturen
  • Galaxienhaufen
  • Lokale Gruppe
  • Superhaufen
  • Virgo-Superhaufen
  • Wabenstruktur des Universums

LB04 Kosmologie

Einführung in die Kosmologie
  • Beobachtungsgrundlagen für die moderne Kosmologie
  • Das Standardmodell der Kosmologie
  • Alternative Modelle
  • Die Zukunft des Universums

zuletzt geändert am:
Eine Seite von: Mirko Hans