Unterrichtsmaterial

Wenn wir am nächtlichen Abendhimmel Sternbilder betrachten, sieht es so aus, als wären diese wie zweidimensionale Bilder an eine riesige kugelförmige Himmelsphäre angeheftet. Kein Wunder also, dass frühe Weltmodelle diese Beobachtung genauso wiedergeben. In Wahrheit sind die für uns sichtbaren Sterne jedoch weder gleich weit von der Erde entfernt, noch gleich alt oder gar gleich groß – das gilt auch für die Sterne innerhalb eines Sternbildes! Wie Sternbilder in 3D aussehen und wie man 3D-Modelle von ihnen herstellt, ist Inhalt dieses WIS-Beitrags.

Die Existenz Schwarzer Löcher wurde in den letzten Jahren experimentell zementiert. Sie befinden sich unter anderem im Zentrum der meisten Galaxien und sind eine Vorhersage der allgemeinen Relativitätstheorie sowie moderner Sternentwicklungsmodelle. Wahrscheinlich werden die meisten den Begriff Schwarze Löcher bereits aus den Medien, aus Filmen oder aus der Literatur kennen. Aber was sind Schwarze Löcher? Wie entstehen sie, und wie kann man sie nachweisen? Das vorliegende Material geht diesen und weiteren Fragen auf den Grund.

Flüssiges Wasser gilt als das Elixier des Lebens. Schon deswegen ist das Aufspüren von Wasser im Weltraum immer auch mit dem Hintergedanken der Suche nach Leben verbunden. Aus irdischer Sicht könnten wir die Vorstellung entwickeln, dass die Erde ein mit Wasser gesegneter Himmelskörper ist. Ist dem wirklich so? Befindet sich die Erde im Sonnensystem an einem wasserreichen Ort (wobei natürlich auch Wassereis einbezogen wird)? Dieser Frage wollen wir im WIS-Beitrag nachgehen. Schüler können sich der Beantwortung der Frage, wie das Wasser (in allen Aggregatzuständen) im Sonnensystem verteilt ist selbst nähern, indem sie Daten recherchieren, kleine Rechnungen durchführen und die Ergebnisse grafisch auswerten. In SuW erscheinen immer wieder Nachrichten, die Bezüge zum Wasservorkommen im Sonnensystem haben (so z. B. im aktuellen Heft 6/2022: „Venusatmosphäre zu trocken für Leben“ und im kommenden Heft 7/2022: „Ein Wasserozean im Inneren von Mimas?“.

Den Begriff ‚Gleichgewicht‘ nutzen wir in vielfältiger Art und Weise. So z. B. reden wir vom seelischen Gleichgewicht, vom Gleichgewicht des Schreckens oder vom ökologischen Gleichgewicht. Auch die Stabilität unserer physikalischen Welt und ganz speziell unserer kosmischen Welt bedarf aber eines Gleichgewichts. Dieser Beitrag gibt Anregungen zur Beschäftigung mit dem physikalischen Gleichgewicht des Archimedes, mit Schwerpunkten von einfachen Flächen und von kosmischen Systemen sowie mit Gleichgewichtsorten im All nach Lagrange.

Nachdem lange Zeit gestritten wurde, ob Kometen überhaupt zum Sternhimmel gehören oder vielleicht doch nur atmosphärische Erscheinungen sind, konnte schon im Jahr 1577 durch Tycho Brahe gezeigt werden, dass ein damals weithin sichtbarer Komet sogar viel weiter entfernt sein musste als der Mond. Für Schüler kann die Frage durchaus spannend sein wie man auf die heute scheinbar selbstverständlichen Entfernungsangaben kommt, wie z. B. für den in SuW 5/2022 (Brennpunkt 2172) erwähnten Riesenkometen C/2014 UN271. In diesem WIS-Beitrag sollen zwei Möglichkeiten präsentiert werden, für Schüler*innen ohne astronomische Vorkenntnisse die Entfernungsbestimmung von Objekten des Weltalls modellhaft an terrestrischen Objekten durchzuführen. Die beschriebenen Versuche werden im Schülerlabor UniLab der Didaktik der Physik der Humboldt-Universität zu Berlin als Tagesveranstaltung für Schülerinnen und Schüler ab Klasse 10 durchgeführt.