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, 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. Im Rahmen dieses Beobachtungsabends kann ein Beobachtungsprotokoll angefertigt und 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")
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Suche nach außerirdischem Leben
  • Drake-Gleichung
  • SETI-Projekt
  • Botschaften an außerirdisches Leben

Schülervorträge zum Thema "Suche von Leben im Sonnensystem"

Im LB1 "Suche nach Leben im Sonnensystem" werden neben Voraussetzungen für das Leben auf der Erde auch die anderen Körper des Sonnensystems daraufhin untersucht, ob sie die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben erfüllen oder einmal erfüllt haben. Dazu werden die Merkmale dieser Körper in Schülervorträgen erläutert und die Lebenstauglichkeit dieser Körper diskutiert. Hier finden Sie die Aufgabenstellungen und Anforderungen an den zu erstellenden Schülervortrag: SV_Aufgaben_Anforderungen.pdf

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

Kurs 1 (Donnerstag)
Termin Thema / Vortragende(r) Materialien
19.10.17 Vortrag 1: Merkur
Anna-Lena Arldt
19.10.17 Vortrag 2: Venus
Helene Schulze, Lisette Rolle
26.10.17 Vortrag 3: Mars
Jeremy Kahle, Lukas Krampitz
02.11.17 Vortrag 4: Jupiter
Robin Werner
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09.11.2017 Klausur Themenschwerpunkte: Astrobiologie, Exoplaneten
16.11.17 Vortrag 5: Saturn
Jaro Große, Louis Friedrich
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16.11.17 Vortrag 6: Uranus, Neptun
Duy Uyen Din
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23.11.17 Vortrag 7: Die Galileischen Monde des Jupiter
Max Bachmann
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- Vortrag 8: Saturnmond Titan u.a. -
- Vortrag 9: Ringsysteme der großen Planeten -
21.12.2017 Kurzklausur Thema: Die Planeten unseres Sonnensystems
(Atmosphären, Temperaturen, innerer Aufbau, Magnetfeld, Besonderheiten, Voraussetzungen für Leben auf dem Planeten, Sichtbarkeit, Phasengestalten)
- Vortrag 10: Kometen -
- Vortrag 11: Transneptun-Objekte -
04.01.18 Vortrag 12: Asteroiden
Katharina Clausnitzer, Elin Szenner
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18.01.18 Vortrag 13: Meteoroide, Meteore und Meteorite
Emilia Schulz
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Kurs 2 (Dienstag)
Termin Thema / Vortragende(r) Materialien
17.10.2017 Vortrag 1: Merkur
Antonia Renner, Felix Metzner
17.10.2017 Vortrag 2: Venus
Sebastien Krause, David Schäfer
24.10.2017 Vortrag 3: Mars
Anna Streit, Lilli Kratzer
07.11.2017 Klausur Themenschwerpunkte: Astrobiologie, Exoplaneten
14.11.2017 Vortrag 4: Jupiter
Paula Wagner, Erik-Holm Langhof
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21.11.2017 Vortrag 5: Saturn
Simon Ufer, Philipp Meichsner
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21.11.2017 Vortrag 6: Uranus, Neptun
Huy Linh Le, Jiyan Tiram
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28.11.2017 Vortrag 7: Die Galileischen Monde des Jupiter
Christoph Heidrich, Janek Hennig
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05.12.2017 Vortrag 8: Saturnmond Titan u.a.
Pascal Born, Agnes Siodmok
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05.12.2017 Vortrag 9: Ringsysteme der großen Planeten
Johann Worf, Moritz Pfitzner
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12.12.2017 Vortrag 10: Kometen
Sabine Meinck, Pia Schütze
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19.12.2017 Kurzklausur Thema: Die Planeten unseres Sonnensystems
(Atmosphären, Temperaturen, innerer Aufbau, Magnetfeld, Besonderheiten, Voraussetzungen für Leben auf dem Planeten, Sichtbarkeit, Phasengestalten, Planetenschleifen)
- Vortrag 11: Transneptun-Objekte -
- Vortrag 12: Asteroiden -
- Vortrag 13: 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: Atombau (Atommodell nach N. Bohr)
  • Linienspektren in Emission und Absorption
  • Fraunhofersche Linien
  • Spektralanalyse
Strahlungsgesetze
  • Absorptionsgrad
  • Schwarzer Körper (Wärmestrahlung)
  • Wiensches Verschiebungsgesetz
  • Gesetz von Stefan und Boltzmann
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
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LB02 Das Milchstraßensystem und andere Galaxien

Stundenthema Inhalte Materialien
Die Milchstraße als Beispielgalaxie
  • historische Ansätze
  • 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