Unterrichtsmaterial

Vielfalt in der Welt ist ein großes Thema der Schule. Wie wäre es, am Beispiel der so völlig unter-schiedlichen Objekte in unserem Sonnensystem die Motivation der Kinder für die Entdeckung dieser Vielfalt zu unterstützen? Sonne, Erdmond und Planeten, das sind hier sicher die ersten Dinge, die den Kindern bereits seit Grundschulzeit bekannt sind. Meist sind sie ja auch deutlich zu sehen. Aber es gibt noch viel mehr in unserer näheren Umgebung zu entdecken, wenn man genauer hinschaut oder optische Hilfsmittel zur Hand nimmt. Ein erster Schritt zur Entdeckung der ganzen Vielfalt der Natur im Schulunterricht? Nach einer Beschreibung der Zielsetzung der Unterrichtseinheit, zusammen mit der Überlegung, in welcher Art diese erreicht werden kann, werden in Form eines jahresbegleitenden Projekts (das auch bei Bedarf kürzer gefasst werden kann) zum einen ein Beobachtungsabend vorgeschlagen, dessen Eindrücke dann im Schulalltag gesammelt und vertieft werden. Fragen werden gestellt und dann den Schülern Wege gezeigt, den Antworten eigenständig näherzukommen. Im Laufe der Zeit kann so eine grafische Darstellung des Sonnensystems im Klassenzimmer entstehen. Zuletzt wird dies als Beispiel der Vielfalt für die ganze Unterrichtsstruktur der folgenden Schuljahre herangezogen. Zusammen mit den Kollegen und Kolleginnen der anderen Fächer kann dies zu einer Ausgestaltung des Klassenraums führen.

Das Phänomen ‚Magnetfeld‘ erscheint uns zunächst sehr speziell zu sein. Dabei existieren Magnetfelder rund um uns in der Alltagswelt wie auch im nahen und fernen Weltraum. Während wir im Alltag den Kompass nutzen, installieren wir auf Raumsonden mittlerweile Magnetometer. Eines der wissenschaftlichen Erfolge der Voyager-Sonden war der Nachweis der (ungewöhnlich verkippten) planetaren Magnetfelder von Uranus und Neptun, deren Herkunft den Wissenschaftlern nach wie vor Rätsel aufgibt. Der vorliegende WIS-Beitrag beinhaltet eine wissenschaftshistorisch-anekdotische Motivation des Themas‚ Magnetfeldentstehung‘, eine Analyse von Feldlinienbildern planetarer Magnetfelder im Kontext ihrer rotierenden Planetenkörper, einen kurzen Hinweis auf die Räumlichkeit eines Magnetfelds und dessen Berücksichtigung bei Kompassbau und schließlich eine Spurensuche hinsichtlich der Bedingungen für planetare Magnetfelder.

Was würde man von einer Reise zu den Galileischen Monden an Bildern und Eindrücken mitbringen können? Und wie kann man diese Eindrücke zu Hause sortieren, um zu verstehen, was man da gesehen hat? Auf spielerische Weise werden in diesem Grundschulmaterial Erkenntnisse aus ‚Mitbringseln‘, d.h. insbesondere aus Bildmaterial, gewonnen und systematisiert, und nebenher wird Wissen über bisherige Expeditionen ins Jupitersystem vermittelt.

Die Nachricht, dass der hellblaue Eisriese Neptun im äußeren Sonnensystem Jahreszeiten aufweist wie die Erde, scheint nicht wirklich überraschend, rotiert er doch um eine fast um die gleiche Gradzahl gegen seine Umlaufbahn gekippte Drehachse, weshalb seine Planetenhälften Sonnenstrahlen mal mehr, mal weniger steil abbekommen. Im Sommer auf dem Neptun wird die Atmosphäre daher wärmer als im Winter. Aber auch auf Neptun gibt es innerhalb einer Saison deutliche Temperaturschwankungen: Die obere Atmosphäre des Neptuns hat sich seit 2003 über rund 15 Erdjahre hinweg erkennbar um etwa acht Grad Celsius abgekühlt, obwohl über den Frühsommer hinweg die Stratosphäre des Eisriesen eigentlich eher wärmer hätte werden sollen. Neben dem unerwarteten langfristigen Trend fallen zudem signifikante, kurzfristige Schwankungen in der Temperatur auf. Etwa am Neptun-Südpol, wo die oberste Atmosphäre zwischen 2018 und 2020 gegen den Trend um rund elf Grad wärmer wurde. Zwar war lange bekannt, dass es am Südpol des Eisriesen wärmer ist, ein solcher Temperatursprung wurde bislang noch nie beobachtet. Der vorliegende Artikel beschäftigt sich mit dieser Thematik. Zunächst einmal wird erklärend mit dem roten Faden „Reise zum Planeten Neptun“ darauf eingegangen, wie Jahreszeiten überhaupt entstehen. Ein Fragebogen zum Weiterdenken festigt und vertieft dann das Wissen der Schülerinnen und Schüler über die Jahreszeiten, bevor ein Arbeitsblatt einen Blick auf alle Planeten unseres Sonnensystems wirft und sie miteinander vergleicht. Die Erarbeitung eines Steckbriefes von Neptun lädt ein, alles Wissenswerte über das Reiseziel Neptun zusammenzutragen. Weitere Ausführungen zu Neptuns Jahreszeiten, Vergleich mit der Erde, Neptun-Wetter leiten mit zwei Luftballon-Experimenten, die die Schülerinnen und Schüler auch eigenständig durchführen können, über zu einem Quiz als Abschluss.

Die Suche nach Exoplaneten ist ein wichtiger Forschungsaspekt bei der Frage, ob und – wenn ja – in welchem Umfang es außerirdisches Leben im Weltall gibt. Ist der Anteil an Sternen mit erdähnlichen Planeten groß, so steigt der Chancenumfang, darunter auch bewohnte Welten zu finden. In diesem Beitrag wird aus Originaldaten des Spitzer Space Telescope eine Untersuchung an einem Sternfeld durchgeführt. Mithilfe der Transitmethode soll die Existenz von Planeten bei anderen Sternen (Exoplaneten) nachgewiesen werden. Dazu werden die Daten mithilfe der Software SalsaJ analysiert. Ein weiteres Ziel ist die Bestimmung des Radius des nachgewiesenen Exoplaneten und – mit Kenntnis seiner Masse – die daraus resultierende Klassifizierung des Planetentyps.