Unterrichtsmaterial

Die räumliche Vorstellung von Himmelskörperbahnen ist für das Verständnis himmelsmechanischer Vorgänge im Speziellen und des Aufbaus des Universums im Allgemeinen sehr wichtig. Die App „Bahnelemente“ (https://www.haus-der-astronomie.de/vis/astroapps) ermöglicht eine Visualisierung der Himmelskörperbahnen. Der folgende WIS-Beitrag führt ein in die App und stellt Aufgaben zu deren Nutzung vor. Im ersten Schritt kann die App dabei als Visualisierungshilfe zum 1. und 2. keplerschen Gesetz eingesetzt werden. Im Weiteren geht es um die räumliche Vorstellung der Bahnen von Himmelskörpersystemen mit interessanten Partnern. Dazu gehört die Bahn eines Sterns um ein unsichtbares superkompaktes Objekt im Zentrum der Galaxis auf der „Nobelpreisellipse“, der Blick auf die Bahn des Weißen Zwergs um den Stern Sirius A und der Blick „auf die Kante“ der Umlaufbahn des leichtesten bisher gefundenen Sterns.

Nach Pluto´s „Degradierung“ vom Planeten zum Zwergplaneten im Jahr 2006 avancierte Merkur zum Nachfolger als kleinster Planet des Sonnensystems. Gleichzeitig übernahm er von Pluto auch den Status des wohl unbekanntesten Planeten. Dies ist auf den ersten Blick umso überraschender, da er als sonnennächster Planet eigentlich auch ohne Teleskop gut zu beobachten war und bereits seit dem Altertum bekannt ist. Eine genauere Betrachtung des kleinsten und auch schnellsten Planeten führt zu vielen interessanten Details, welche gleichzeitig viele verschiedene Anknüpfungspunkte zur Einbeziehung in den astronomischen Unterricht der Schule liefern.

Der urzeitliche Mensch sah den Himmel noch als etwas in Bewegung Befindliches. Heute wissen wir, dass sich der Himmel scheinbar dreht, weil sich die Erde mit uns unter ihm hindurchdreht. Die Gestirne scheinen sich dabei auf Bögen oder Kreisen zu bewegen. Mittels einer Dauerbelichtung kann man diese scheinbare tägliche Bewegung aufzeichnen und erhält Sternspuren. Im Fokus des WIS-Beitrags steht die App „Sternspuren“ (siehe https://www.haus-der-astronomie.de/vis/astroapps, die den Lauf der Gestirne am Himmel visualisiert und so erfahrbar macht, wie Sternspuren (auf Fotos) entstehen.

Gibt es Leben im All? Diese Frage zählt sicherlich zu den spannendsten Fragen in der Astronomie und Weltraumforschung. Kein Wunder also, dass es viele Astronomen gibt, die an der Lösung dieser Frage arbeiten. Im Sonnensystem wird auf aussichtsreichen Planeten und Monden nach einfachem Leben gesucht. Mit großen Radioschüsseln lauschen die Forscher des SETI-Instituts nach Radiobotschaften außerirdischer Zivilisationen. Weltraumteleskope wie Corot oder Kepler suchen nach extrasolaren Planeten. Zahlreiche erdähnliche Planeten wurden so aufgespürt. Das bedeutet aber nicht zwangsläufig, dass diese erdähnlichen Planeten auch belebt sind. Dies hängt davon ab, in welchem Abstand die Planeten von ihrem Stern stehen, d. h., ob sie sich in der habitablen Zone um ihren Stern befinden. Eine entsprechende habitable Zone gibt es auch in unserer Milchstraße. Die stellare habitable Zone unterscheidet sich grundlegend von der galaktischen habitablen Zone und deren Einfluss auf die Ent-stehung des Lebens auf erdähnlichen Planeten. Sowohl zu den Begriffen der habitablen Zonen gibt es einführende Erläuterungen, die durch Internetrecherche vertieft werden können. Zudem liefert das Material eine vereinfachte Darstellung der Nukleosynthese in Sternen, um den Einfluss der Sternent-wicklung auf die galaktische habitable Zone zu verdeutlichen. Aufgaben zum Abschluss sollen zur Diskussion anregen und die Problematik der Suche nach belebten Planeten konkretisieren. Die SchülerInnen sollen ebenfalls überlegen, wo sie nach belebten Planten suchen würden.

Bei Berechnungen mit dem Taschenrechner neigen Schülerinnen und Schüler gerne dazu, das Ergebnis bis auf die letzte Kommastelle genau anzugeben, die der Taschenrechner ausspuckt. Dass das in der Regel nicht sinnvoll ist, lässt sich meist nur schwer vermitteln. Dafür muss man sich klar machen, dass die Genauigkeit, mit der man einen berechneten Wert angeben kann, maßgeblich davon abhängt, wie genau die Messwerte ermittelt werden konnten, die der Berechnung zugrunde liegen. Ein gutes Beispiel dafür ist der Riesenstern Beteigeuze (Abb. 1). Er gehört zu den größten bekannten Sternen und steht uns vergleichsweise nahe. Daher ist es nicht verwunderlich, dass er der erste Stern ist, abgesehen von der Sonne, bei dem es gelang, die Oberfläche mit Teleskopen räumlich aufzulösen. Auch sonst wurde und wird er von vielen Forschungsgruppen eingehend untersucht. Dennoch ist es bisher nicht gelungen, Größen wie seine Entfernung oder seinen Radius hinreichend genau zu bestimmen. Entsprechende Angaben in der Literatur unterscheiden sich bisweilen beträchtlich. Ein Stern wie Beteigeuze, der viele Tücken aufweist, eignet sich daher gut als Beispiel für die Erörterung der Frage, wie genau man Messwerte bzw. die daraus berechneten Ergebnisse sinnvollerweise angeben sollte.