Sternstunden Astronomische Sachverhalte für ... - Universität Vechta

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Sternstunden Astronomische Sachverhalte für ... - Universität Vechta

Sternstunden

Astronomische Sachverhalte für den

Sachunterricht

Prof. Dr. Steffen Wittkowske

Universität Vechta, IfD


Die Erde unter den Sternen…

„Es ist kein Geheimnis, dass fast niemand über

die Dinge des Himmels etwas Rechtes weiß;

es sei denn Gelerntes, und nicht Erfahrenes und

Erlebtes.“

Martin Wagenschein


Einige historische Bemerkungen

• Astronomie ist eine der ältesten

Naturwissenschaften

• Menschen beobachteten von alters her den

nächtlichen Sternenhimmel und verfolgten

den Lauf der Gestirne zur

– Zeitbestimmung,

– Kalenderrechnung,

– Orientierung und Navigation.


Zeitbestimmung und

Kalenderrechnung

• der Wechsel von Tag und Nacht, die Jahreszeiten, die

beständige Wiederkehr der Leuchtgestalten des

Mondes oder die Auf- und Untergänge heller Sterne

sind solche regelmäßig eintretenden Vorgänge

• faszinierend waren zudem außergewöhnliche

Phänomene („Stern von Bethlehem“, Finsternisse,

Meteoritenfälle u. a. m.)


Astronomie und Navigation

• Sonnenstand => Himmelsrichtungen am Tag

=> Tagbogen der Sonne

• nachts in nördlichen Breiten => Polarstern

• in südlichen Breiten => „Kreuz des Südens“

Als die europäischen Seefahrer im 16. Jahrhundert

die südlichen Meere durchfuhren, wurden sie wieder

auf das Sternbild aufmerksam, wobei sie darin das

„Kreuz des christlichen Glaubens“ sahen.

Das Kreuz diente ihnen auch zur Orientierung,

da die senkrechte Achse zum südlichen Himmelspol zeigt.


1609 – 2009

MEILENSTEINE EINER NEUEN ZEIT:

1543 - Nikolaus Kopernikus stößt das Tor zur

neuen Zeit auf

1609 - Wie auf Erden, so am Himmel… -

Johannes Kepler und Galileo Galilei treten

hindurch


Nikolaus

Kopernikus

Johannes

Kepler

Galileo

Galilei

Tycho Brahe

Bedeutende Physiker und Astronomen


Die Flucht nach Ägypten

Adam Elsheimer (getauft am 18. März 1578 in

Frankfurt am Main; † 11. Dezember 1610 in

Rom) war der bedeutendste deutsche Maler des

17. Jahrhunderts.

Bemerkenswert an seinem in der Münchner

Alten Pinakothek ausgestellten Bild »Flucht

nach Ägypten« ist die genaue Darstellung des

Himmels und der Gestirne. Das Sternbild der

»Plejaden« ist in Anordnung und Helligkeit

richtig dargestellt. Die Milchstraße ist erstmals

in der abendländischen Kunst nicht als Nebel

oder Milch gemalt, sondern besteht aus

einzelnen Sternen, und auf der Oberfläche des

Mondes sind, wie in Wirklichkeit, Krater

dargestellt. Diese Details sind von der Erde mit

bloßem Auge nicht zu erkennen. Alles deutet

darauf hin, dass Elsheimer Zugang zu einem der

gerade erfundenen Teleskope gehabt haben

muss. Zwei Mitarbeitern des Deutschen

Museums in München, einer davon der

Referent Christian Sicka, ist die exakte

Datierung des Sternenhimmels auf den 16. Juni

1609, 21:45 Uhr, gelungen.


Die Plejaden


Sachunterricht und Astronomie –

Tag und Nacht

• Der Rhythmus zwischen Hell und Dunkel, von Tag und Nacht, das Spiel der

Gezeiten, der Wechsel der Jahreszeiten und Jahre ist für den Menschen

Zeit. Dass er darin lebt, liest er auch am Lauf der Gestirne, der Sonne, des

Mondes, und der Erde, die sich um sich selber und mit dem Mond um die

Sonne bewegt, ab.

• Im Laufe eines Umlaufs um die Sonne (Jahr) wird die Erde auf Grund der

Neigung der Erdachse zur Erdbahn-Ebene (etwa 23,5°) in

unterschiedlicher Weise beschienen. Dies betrifft sowohl die Dauer (Länge

des Tages) als auch die Winkel, in denen die Erde vom Sonnenlicht

bestrahlt wird.

• In mittleren Breiten der Erde, z.B. in Mitteleuropa, treten dann als

typische Jahreszeiten Frühling, Sommer, Herbst und Winter auf.


Sachunterricht und Astronomie –

Der Tagbogen der Sonne

• Zum Frühlingsanfang und zum Herbstanfang steht die Sonne

12 Stunden über und 12 Stunden unter dem Horizont. Am 21.

Dezember (Winteranfang) scheint sie in unseren Breiten nur

für ca. 8 Stunden, am 21. Juni (Sommeranfang) aber für rund

16 Stunden.

• Tagbogen der Sonne (länger – kürzer, flach –

hoch, weit – eng => Sprachentwicklung üben!)


Sachunterricht und Astronomie –

Die Jahreszeiten


Von der Länge der Jahreszeiten

• Wegen der

ungleichförmigen

Bewegung der Erde auf

ihrer Bahn um die

Sonne sind die vier

Jahreszeiten nicht

gleich lang.

• Frühling 92 d 19 h

• Sommer 93 d 15 h

• Herbst 89 d 20 h

• Winter 89 d 0 h

Die jeweilige Dauer ergibt sich aus

astronomischen Konstellationen!


Sachunterricht und Astronomie –

Der Mond

• Erde und Erdmond, meist kurz als

Mond bezeichnet, sind enge

kosmische Partner. Sie bewegen

sich seit ihrer Entstehung

gemeinsam um die Sonne.

• Die typischen und sich ständig

ändernden Lichtgestalten des

Mondes werden als Mondphasen

bezeichnet.

• Sie kommen zustande, weil der

Mond ein von der Sonne

beleuchteter Körper ist und Erde

und Mond infolge ihrer

Bewegung unterschiedliche

Stellungen einnehmen.


Die Mondphasen

Je nach der Stellung der drei Himmelskörper Sonne, Erde und

Mond zueinander sieht der Beobachter auf der Erde nur den

jeweils beleuchteten Teil der Mondoberfläche deutlich:

– Steht der Mond von der Erde aus gesehen in Richtung Sonne, so blicken wir

auf die unbeleuchtete Seite des Mondes. Es herrscht Neumond.

– Im weiteren Verlauf der Bewegung der Himmelskörper wird ein immer

größerer Teil der von der Erde aus sichtbaren Mondoberfläche beleuchtet.

Man spricht vom zunehmenden Mond.

– Steht der Mond von der Erde aus gesehen in entgegen gesetzter Richtung zur

Sonne, dann wird seine gesamte für uns sichtbare Oberfläche beleuchtet. Er

herrscht Vollmond.

– Anschließend verringert sich wieder der von der Erde aus sichtbare

beleuchtete Teil der Mondoberfläche. Man spricht vom abnehmenden Mond.


Wie kommt es zu Finsternissen?

Mondfinsternis

Die Erde steht bei ihrem

Umlauf um die Sonne bei

einer Mondfinsternis

zwischen Sonne und Mond.

Tritt der Mond in den

Schatten der Erde, so

verfinstert sich ein Teil oder

der ganze Mond.


Wie kommt es zu Finsternissen?

Sonnenfinsternis

Der Mond bewegt sich auf

einer Kreisbahn um die Erde.

Steht er dabei zwischen

Sonne und Erde, so fällt sein

Schatten auf einen Teil der

Erdoberfläche. In diesem

Gebiet ist die Sonne ganz

oder teilweise verfinstert.

3.9.2081: Nächste totale Sofi – 5 min 33 s.

So lange (in D) zu warten, wäre verrückt, oder?


Sachunterricht und Astronomie –

Unser Planetensystem

Maßstabsgetreue Darstellung der Planetengrößen des

Sonnensystems:

1 – Merkur (3 min 13 s)

2 – Venus

3 – Erde

Die Sonne ist im Mittel 149.597.870 Kilometer von der Erde

entfernt. Das Licht benötigt für die Entfernung Sonne-Erde

499 Sekunden, also 8 Minuten und 19 Sekunden.

4 – Mars

5 – Jupiter

6 – Saturn

7 – Uranus

8 – Neptun (ca. 4 h 9 min 49 s)


Sachunterricht und Astronomie –

Die Sonne

• selbst leuchtende Gaskugel, besteht zu ¾

aus Wasserstoff

• Radius: 700 000 km, ca. 100 Erdradien

• Masse: 2 x 10 30 kg, ca. 300 000 Erdmassen

• Temperatur: 6 000 K

• Entfernung vom nächsten Stern: 4,2 Jahre

• Wirkungen der Sonnenstrahlen:

• Licht, Wärme

• Polarlichter, magn. Stürme, Störungen des Funkverkehrs


Die Sonne – unser Stern

• Mitteleuropäische Sommerzeit: In jedem Jahr,

am letzten Sonntag im März, wird in

Deutschland auf die Sommerzeit umgestellt

(MESZ)!. Am letzten Sonntag im Oktober wird

die Uhr wieder um eine Stunde zurück

gestellt.

• Seit dem 25. Oktober 2009, 3.00 MESZ, gilt die

Winterzeit in D. Am 28. März 2010 wird die

Uhr auf 2.00 Uhr MEZ zurückgestellt.


Mitteleuropäische Sommerzeit

Frühling: Umstellung von Normalzeit auf

Sommerzeit – die Uhr wird um eine

Stunde vorgestellt.

Herbst: Umstellung von Sommerzeit auf

Normalzeit – die Uhr wird um eine Stunde

zurückgestellt.


Sonnenlicht im Monat März


Zur Orientierung am Sternenhimmel –

Der Polarstern

• Das Bild vom Sternenhimmel verändert sich während einer

Nacht. Ein Stern scheint aber annähernd an ein und derselben

Stelle stehen zu bleiben: Der Polarstern.

• Er hilft Ihnen, die Himmelsrichtung Norden anzugeben.

Obwohl er nicht sehr stark leuchtet, kann man ihn gut

auffinden. Dort wo er sich zeigt, sind keine weiteren

auffälligen Sterne zu beobachten.

– Suchen Sie den Großen Wagen am Sternenhimmel! Vier helle Sterne

bilden seinen Wagenkasten, drei weitere die Deichsel.

– Verlängern Sie den Abstand der beiden hinteren Kastensterne fünfmal

nach oben.

– Jetzt finden Sie den Polarstern.


Zur Orientierung am Sternenhimmel –

• Kassiopeia

Zirkumpolare Sternbilder

Die fünf Hauptsterne der Kassiopeia bilden ein markantes W am Himmel,

daher wird sie auch als Himmels-W bezeichnet.

Die Spitze in der Mitte des W zeigt ungefähr auf den Polarstern, den man

so mit Hilfe der Kassiopeia auffinden kann.


Der Tierkreis (Zodiakus)

• Als „Zodiakus“ oder Tierkreis bezeichnet man einen etwa 20

Grad breiten, die Himmelskugel umspannenden Bereich, in

deren Mitte die Ekliptik verläuft.

• Von der Erde aus betrachtet ist die Ekliptik die „Straße“, auf

der die Sonne sich scheinbar im Laufe eines Jahres am

Himmelskreis durch 30 Grad-Abschnitte („Häuser“) bewegt.

• Die Sonne bewegt sich also jeweils für etwa 30 Tage vor dem

Hintergrund eines Tierkreissternbildes, das somit während

dieser Zeit nicht gesehen werden kann, sondern am

Tageshimmel steht.


Die Sternbilder des Tierkreises I

Zwölf der insgesamt 88 astronomischen Sternbilder tragen die

gleichen Namen wie die zwölf Zeichen des Tierkreises:


Die Sternbilder des Tierkreises II

Widder ♈, Stier ♉, Zwillinge ♊, Krebs ♋, Löwe ♌,

Jungfrau ♍, Waage ♎, Skorpion ♏, Schütze ♐,

Steinbock ♑, Wassermann ♒, Fische ♓.

Die Tierkreissternbilder sind babylonischen und

griechischen Ursprungs. Andere Kulturen (z. B. China,

Ägypten) besaßen andere Tierkreissternbilder.


Frühlingssternbilder


Sommersternbilder


Herbststernbilder

Das Herbstviereck setzt sich nicht aus Sternen

zusammen, die in verschiedenen Sternbildern stehen,

sondern ist selbst eines, nämlich das fliegende Pferd

Pegasus. Vier helle Sterne eines ziemlich

gleichmäßigen Vierecks bilden den Pferdekörper.

Eigenartigerweise steht es verkehrt herum am

Himmel, und zwar mit dem Kopf nach unten und den

Beinen nach oben. Pegasus geht ab September

abends im Osten auf und kündigt uns den Herbst an.

Von ihm aus finden wir ganz leicht auch die anderen

Herbststernbilder.


Wintersternbilder I


Wintersternbilder II

• Den Namen „Milchstraße“ trägt unser Sternsystem, weil es von der Erde aus wie ein

quer über das Firmament gesetzter milchiger Pinselstrich erscheint. Dass dieses

weiße Band sich in Wirklichkeit aus Milliarden von Sternen zusammensetzt, wurde

erst 1609 von Galileo Galilei erkannt, der die Erscheinung als Erster durch ein

Fernrohr betrachtete.

• Schon im Altertum war die Milchstraße als heller, schmaler Streifen am Nachthimmel

bekannt. Ihr altgriechischer Name galaxias (γαλαξίας) – von dem auch der heutige

Fachausdruck „Galaxis“ stammt – ist von dem Wort gala (γάλα, Milch) abgeleitet. Wie

dem deutschen Wort „Milchstraße“ liegt also auch dem altgriechischen Begriff das

„milchige“ Aussehen zugrunde.


„Wie der Sternenhimmel bin ich still und bewegt.“

Friedrich Hölderlin


Sternstunden

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit…

… und sternenreiche Tage und Nächte im Jahr 2010!

Ihr

Steffen Wittkowske

„Die Astronomie ist vielleicht die Wissenschaft... wo der Mensch

am besten lernen kann, wie klein er ist.“

Georg Christoph Lichtenberg

Zum Weiterlesen: http://www.astrokramkiste.de

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