SCHULVERANSTALTUNGEN IM PLANETARIUM STUTTGART
←
→
Transkription von Seiteninhalten
Wenn Ihr Browser die Seite nicht korrekt rendert, bitte, lesen Sie den Inhalt der Seite unten
Schulinfo Kosmische Dimensionen 1 SCHULVERANSTALTUNGEN IM PLANETARIUM STUTTGART Im Planetarium Stuttgart finden gegen Voranmeldung spezielle Sternenvorführungen für Schulklassen statt, die für verschiedene Altersstufen konzipiert sind. Darüber hinaus bieten wir auch Programme der öffentlichen Vorführungen für Schulen an. Diese Vorführungen richten sich an ein heterogenes Publikum und erfordern je nach Thematik eine entsprechende Vor- oder Nachbereitung im Unterricht. Allgemeine Hinweise Die beste didaktische Wirkung eines Planetariumsbesuches wird erzielt, wenn er im Schulunterricht vorbereitet wird. Das hier beschriebene Programm lässt sich auch als Einstieg in ein Unterrichts- thema verwenden. Die Schulvorführungen verwenden zwar moderne Darstellungsformen und unterhaltende Elemente, sind aber grundsätzlich als Unterrichtsveranstaltungen konzipiert. Ein angemessenes Verhalten aller Teilnehmer und eine entsprechende Aufsicht durch die begleitenden Lehrkräfte werden erwartet. Dies gilt auch für Schulklassen, die an öffentlichen Sternenvorführungen teilnehmen. Planetariumsprogramm Kosmische Dimensionen Dauer: ca. 55 Minuten Kurzer Abriss der Veranstaltung: Die Vorführung beginnt wie die meisten Planetariumsvorführungen mit einer Erläuterung des Sternenhimmels. Nach einführenden Worten über den Aufbau des Universums steigt der Zeiss- Planetariumsprojektor aus der Tiefe empor und projiziert den Sternenhimmel des Spätfrühlings und Sommers. Die wichtigsten Sternbilder werden vorgestellt und Hinweise zur Orientierung am Himmel gegeben. Zeitgerafft dreht sich der Himmel weiter und erlaubt Blicke auf die Sommer- und Herbststernbilder. Es folgt der Übergang zum Kuppelfilm, in dem die kosmischen Dimensionen von Raum und Zeit anhand von anschaulichen Vergleichen mit unserer Alltagswelt vorgestellt werden. Die Dimensionen des Sonnensystems – Größen und Entfernungen von Mond und Planeten werden durch maßstäbliche Rückführung auf gut bekannte Früchte wie Apfel, Erdbeere oder Kürbis besser vorstellbar. Die Bahnen der Planeten um die Sonne passen bei maßstäblicher Verkleinerung in das Gefüge einer Großstadt. Für interstellare Distanzen wird das Lichtjahr als Maßstab kosmischer Entfernungen eingesetzt. Um die enormen Zeiträume zu erfassen, die im Universum eine Rolle spielen, wird das Alter des Universums auf einen Arbeitstag mit 12 Stunden komprimiert. In diesem Maßstab dauert die gesamte Geschichte der menschlichen Zivilisation nur wenige hundertstel Sekunden. Die Erde als Apfel, der erst seit Sekundenbruchteilen von Menschen bevölkert wird – mit dieser Perspektive schließt die Vorführung über kosmische Dimensionen.
Schulinfo Kosmische Dimensionen 2
Obwohl in dem Programm selbst keine Potenzschreibweise angewendet wird, eignet es sich
besonders für Schulklassen, die bereits mit großen Zahlen und ihrer Schreibweise in Zehnerpotenzen
rechnen können.
In dem Planetariumsprogramm wird der Aufbau des Weltalls veranschaulicht, indem die wahren
Größen und Entfernungen der Gestirne soweit im Maßstab verkleinert werden, damit sie
vorstellbaren, irdischen Verhältnissen entsprechen.
Dimensionen im Sonnensystem
Modellmaßstab: 1:150 Millionen (gerundet)
Mittl. Äquator-
Objekt Sonnen- Modell- Umlaufzeit um durchmesser Modell- Modell-
entfernung entfernung die Sonne in km durchmesser gegenstand
in Mio. km
Sonne -- -- -- 1,4 Mio km 9 m Wetterballon
Merkur 58 400 m 88 Tage 4878 3 cm Erdbeere
Venus 108 700 m 225 Tage 12104 8 cm Nektarine
Erde 150 1 km 365 Tage 12756 8,5 cm Apfel
Mars 228 1,5 km 1,9 Jahre 6786 4,5 cm Mandarine
Jupiter 778 5 km 12 Jahre 142800 95 cm großer Kürbis
Saturn 1430 9,5 km 30 Jahre 120536 80 cm Kürbis
Uranus 2870 19 km 84 Jahre 51118 35 cm Wassermelone
Neptun 4500 30 km 165 Jahre 49528 33 cm Honigmelone
Pluto
transneptunischer 5900 40 km 250 Jahre 2.300 1,5 cm Weintraube
Zwergplanet
Hinweis: Die Robert-Mayer-Sternwarte in Heilbronn hat eine praktische Webseite zur Online-
Berechnung von kosmischen Modellen ausgehend vom Durchmesser der Sonne im Modell:
http://sternwarte.org/inter_sonnensystem.html
Modell mit beliebigem Maßstab
Ein anderer Weg zur Darstellung der gegenseitigen Entfernungen der Planeten stammt von der
Lehrerin Pam Whiffen aus dem Solar System Ambassadors Program der NASA und liefert ungefähre
Entfernungsverhältnisse unabhängig vom Maßstab. Damit ergeben sich sehr praktische
Möglichkeiten, z.B. mit einem einfachen Papierstreifen (z.B. Kassenrolle) oder einer Schnur (z.B.
Wäscheleine) lässt sich ohne große Umrechnerei ein maßstäbliches Bild von den Entfernungen der
Planeten erhalten.
Unabhängig von der Länge ist stets dasselbe Verfahren anwendbar:
1) Die beiden Enden des Streifens oder des Seils mit SONNE und PLUTO bezeichnen
2) Streifen/Seil in der Mitte falten und die Faltstelle mit URANUS bezeichnen.
3) Die Strecke Uranus-Pluto mittig falten und die Faltstelle mit NEPTUN bezeichnen
4) Die Strecke Sonne-Uranus mittig falten und die Faltstelle mit SATURN bezeichnen.
5) Die Strecke Sonne-Saturn mittig falten und die Faltstelle mit JUPITER bezeichnen.Schulinfo Kosmische Dimensionen 3
6) Die Strecke Sonne-Jupiter mittig falten und die Faltstelle mit Ceres oder Asteroiden
bezeichnen.
7) Die Strecke Sonne-Ceres mittig falten und die Faltstelle mit MARS bezeichnen.
8) Die Strecke Sonne-Mars mittig falten und die Faltstelle mit VENUS bezeichnen.
9) Mitten zwischen Sonne und Venus den MERKUR markieren.
10) Welcher Planet fehlt noch zwischen Venus und Mars? → ERDE
Der Astronomische Hintergrund:
Die Bahnen der Planeten zeigen häufig Entfernungsverhältnisse von 1:2 oder 1:1,5. Dadurch lassen
sich die gegenseitigen Abstände durch geschickte Halbierung oder Verdoppelung in guter Näherung
reproduzieren. Als praktischer Maßstab gilt die in der Astronomie des Sonnensystems übliche
„Astronomische Einheit“ (AE) als Standardentfernung der Erde zur Sonne (150 Mio. km).
Als Merkhilfe für die Reihenfolge der Planeten kann man die Buchstaben folge M V E M J S U N P
oder den Merkspruch Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere neun Planeten an die Tafel
schreiben.
Dieser Merkspruch mag für den Aufbau des Sonnensystem-Modells noch zweckmäßig sein, er ist
aber nicht mehr aktuell. Gemäß einer Definitionsänderung im Jahre 2006 ist Pluto kein Planet mehr,
sondern trägt die Bezeichnung „Zwergplanet“. Als veränderte Merksätze bieten sich an:
Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unseren Nachthimmel.
oder Mein Vater erklärt mir jeden Sonntag unsere Nachbarplaneten.
Es macht den Kindern auch Freude, neue Sprüche auf Grundlage der Buchstabenreihe
M V E M J S U N zu erfinden. Im Internet findet man zahllose Varianten.
Planetenwege
An mehreren Orten lassen sich anhand von Lehrpfaden die Dimensionen des Sonnensystems
wortwörtlich durchlaufen. Modelle und Erläuterungen zu den Planeten ergänzen die Erfahrung einer
Wanderung durch das verkleinerte Sonnensystem.
In der Umgebung von Stuttgart sind folgende Planetenwege zu finden:
Ludwigsburg bis Bietigheim
Welzheim
Weil der Stadt
Bad Liebenzell
Donzdorf
Erkenbrechtsweiler
Gomadingen
In vielen Fällen wird dafür ein Maßstab von 1:1 Milliarde gewählt, sodass der fernste Planet Neptun
4,5 Kilometer von der Sonne entfernt ist.
Dimensionen jenseits des Sonnensystems
Interstellare und galaktische Entfernungen
Interplanetare Distanzen sind bereits sehr groß für das menschliche Vorstellungsvermögen. Sie
werden jedoch von interstellaren Entfernungen um mindestens drei Zehnerpotenzen übertroffen. Kein
Planeten weg vermag die Entfernung eines Fixsterns zu veranschaulichen, denn man müsste mehr
als tausend Kilometer weit laufen.Schulinfo Kosmische Dimensionen 4
Erst bei einem Maßstab von 1:1015 werden die Verhältnisse nachvollziehbar: Das Sonnensystem
schrumpft auf die Größe eines Hemdenknopfes (1 cm). Alpha Centauri ist dann 40 m entfernt. Unser
Milchstraßensystem als Ansammlung von vielen hundert Milliarden Sternen sprengt bereits wieder die
Vorstellung, denn sie wäre in diesem Maßstab bereits eine 160 km dicke Scheibe von 1000 km
Durchmesser.
Stellt man sich die Milchstraße als Frisbee-Scheibe vor, so schwebte die Andromeda-Galaxie als
weitere Frisbee etwa 6,2 m von ihr entfernt im Raum. Das überschaubare Universum bis zu den
fernsten Galaxien reichte in diesem Maßstab dann immer noch ca. 30.000 km weit in alle Richtungen.
Mit einem Lichtstrahl durch All
In der Alltagswelt gibt man gelegentlich die Entfernung zu einem Ort an, indem man die Fahrtzeit mit
dem Auto andeutet:
Frage: „Wie weit ist es von Stuttgart nach Mannheim?“
Antwort: „Über die Autobahn knapp eineinhalb Stunden.“
Intuitiv schließt man aus der Zeitangabe und der Erfahrung, die man aus bisherigen Autofahrten
besitzt, das es etwa 130 km sein müssen.
In der Astronomie bedient man sich gerne der Geschwindigkeit des Lichtes, um Entfernungen zu
veranschaulichen. Man verwendet die Lichtgeschwindigkeit, weil die Entfernungen im All sehr groß
sind und nur das höchste mögliche Tempo überhaupt geeignet ist, um kosmische Entfernungen
darzustellen.
In einer Sekunde legt ein Lichtstrahl knapp 300.000 km zurück. Zum Mond ist es mit
Lichtgeschwindigkeit also nur wenig mehr als 1 Sekunde.
Ein Sonnenstrahl erreicht die Erde nach 8 Minuten. Beim zehnmal weiteren Saturn ist das Licht der
Sonne erst nach rund 80 Minuten angekommen. Die fernen Planeten Uranus und Neptun sind 2,5
bzw. 4 „Lichtstunden“ von der Sonne entfernt.
Das Licht der Sterne ist demgegenüber tausende Male weiter weg. Allein der sonnenächste Fixstern
(ein dreifaches System von Sonnen) namens Alpha und Proxima Centauri ist mehr als 4 Lichtjahre
entfernt.
Noch viel größer sind die Dimensionen unseres Milchstraßensystems, dessen Durchmesser
mindestens 100.000 Lichtjahre beträgt. Die nächste Spiralgalaxie (M31 im Sternbild Andromeda) ist
so weit weg, dass ihr Licht 2,5 Mio. Jahre benötigt, um zu uns zu kommen. Die fernsten
beobachtbaren Objekte im All sind über 13 Milliarden Lichtjahre entfernt. Genau genommen müsste
man sagen: Wir sehen das Licht von 13 Mrd. Lichtjahre entfernten Objekten. Wegen der Laufzeit des
Lichtes und der allgemeinen Ausdehnung des Weltraums sind diese Gebilde heute noch sehr viel
weiter von uns weg, aber das Licht, welches heute von ihnen ausgesandt wird, kommt erst in ganz
ferner Zukunft bei uns an.
Kosmische Zeitskalen
Verkürzen wir das Alter des Universums (knapp 14 Milliarden Jahre) auf einen Arbeitstag von 12
Stunden und beginnen am Morgen um 6.00 Uhr mit dem Urknall.
Um 6.52 Uhr erleuchten die ersten Sterne im Universum und vergehen wieder sehr schnell als
Supernovaexplosionen.
Um 14 Uhr bildet sich das Sonnensystem aus einer kosmischen Gas- und Staubwolke. Eine halbe
Stunde später stößt die Ur-Erde mit einem anderen Ur-Planeten zusammen. Aus den
davonfliegenden Kollisionsresten bildete sich unser Mond.
Gegen 16.00 Uhr ist die Erde soweit abgekühlt, dass sich eine feste Oberfläche bildet, auf der sich im
Laufe der Zeit Wasserflächen ansammeln.Schulinfo Kosmische Dimensionen 5
Die Geschichte der Menschheit der letzten 10.000 Jahre sind in diesem Maßstab nur die letzten 0,03
Sekunden vor dem Ende des Modelluniverums.
Folgende Themengebiete können zur Vertiefung im Unterricht abgeleitet werden:
Allgemeine Astronomie und Himmelskunde
Wechsel von Tag und Nacht
Die Drehung der Erde sorgt für das Auf- und Untergehen der Gestirne. Tagsüber steigt die
Sonne im Osten auf, erreicht ihren größten Abstand vom Horizont mittags im Süden und geht
abends im Westen unter.
Scheinbare Drehung des Sternenhimmels
Nachts vollzieht der Sternenhimmel dieselbe Bewegung wie tagsüber die Sonne. Auch die
Sterne gehen am östlichen Horizontbereich auf, erreichen die höchste Stellung im Süden und
sinken danach wieder zum Horizont. Viele Sterne gehen am westlichen Horizontbereich unter,
aber einige stehen dem Himmelspol (beim Polarstern) so nahe, dass sie auch im Norden nicht
den Horizont berühren. Man sagt, sie sind zirkumpolar.
Sternbilder des Nordhimmels
. Ausgehend vom Großen Wagen lässt sich der Polarstern finden, dessen Position die
Himmelsrichtung Nord erschließt. Der Schwung der Deichsel des Großen Wagens führt zum
Stern Arktur im Bootes, dem Rinderhirten. Noch weiter führt der Bogen zu
Neben den zirkumpolaren Sternbildern (z.B. Großer und Kleiner Wagen, Kassiopeia) sind auch
jahreszeitliche Sternbilder zu sehen, die nur in bestimmten Monaten über dem Horizont stehen.
Bekannte Frühlingssternbilder: Löwe, Rinderhirt (Bootes), Jungfrau. Sommersternbilder:
Herkules, Leier, Schwan, Adler, Schlangenträger. Herbststernbilder: Pegasus, Andromeda,
Perseus.
Unterschiede zwischen Planeten und Fixsternen
Planeten sind Mitglieder des Sonnensystems. Sie geben kein eigenes Licht ab, sondern
reflektieren nur das Sonnenlicht. Alle Planeten sind klein im Vergleich zur Sonne: 109
Erdkugeln nebeneinander ergäben den Durchmesser der Sonne!
Sterne sind ferne Sonnen. Ebenso wie die Sonne handelt es sich um heiße Gaskugeln, die in
ihrem Inneren Energie erzeugen und dadurch leuchten. Die Entfernungen zu den Sternen sind
so groß, dass ihr Licht Jahre benötigt, um zu uns zu gelangen, während die Planeten nur
höchstens einige Lichtstunden weit weg sind.
Sonderthemen
Geburtstagssterne
Der Blick ins All ist gleichzeitig ein Blick in die Vergangenheit. Die Entfernungen der Sterne
sind so groß, dass ihr Licht jahrelang unterwegs ist, bis es bei uns ankommt. So kann man
jedem Stern ein bestimmtes Jahr zuordnen, an dem das Licht, das wir heute sehen, den Stern
verlassen hat.
Im Weltall lassen sich Sterne finden, die so viele Lichtjahre von der Erde entfernt ist, wie es
dem Alter eines Menschen entspricht. Einen solchen Stern nennen wir „Geburtstagsstern“,
denn im betreffenden Lebensjahr kann man das Licht sehen, welches der Stern im Jahr der
Geburt ausgestrahlt hat, denn so lange war das Licht von dort zur Erde unterwegs.
Im Planetarium gibt es beim Infostand der Sternwarte Urkunden für die Geburtstagssterne
zwischen 4 und 17 Lichtjahren.Schulinfo Kosmische Dimensionen 6
Kosmischer Kalender
Die in dem Film verwendete Verkürzung des Weltalters auf einen halben Tag ist nur eine von
zahlreichen Möglichkeiten zur Veranschaulichung kosmischer und geologischer Zeitskalen.
Die Idee des „Kosmischen Kalenders“ wurde zuerst von dem amerikanischen Astronomen und
Pulitzer-Preisträger Carl Sagan (1934-96) einer breiten Öffentlichkeit präsentiert. In seinem
Buch „The Dragons of Eden“ (dt.: Die Drachen von Eden, 1978) und später in der Fernsehserie
„Cosmos“ (dt.: „Unser Kosmos“, 1980) benutzte er eine Veranschaulichung kosmischer
Zeitskalen durch die Kompression des Weltalters auf ein Jahr. Dabei setzte er ein Weltalter
von 15 Milliarden Jahren voraus. Heute gilt ein Wert von knapp 14 Mrd. als gesichert. Sagans
immer noch sehr lesenswertes Buch „Unser Kosmos“ (Erstausgabe 1985, anschließend
mehrere Nachdrucke) ist noch als Antiquariatsware erhältlich.
Nach Sagans Popularisierung des Kosmischen Kalenders wurde die Idee vielfach aufgegriffen,
ergänzt und verändert. So ist auch eine Version, die mit der Entstehung der Erde beginnt,
populär. Da sich die Erde aus einer kosmischen Staubwolke bildete, ist das Entstehungsdatum
jedoch schwer festzulegen. Der Vorteil dieser Einteilung ist, dass eine Sekunde des
„Geologischen Kalenders“ noch eine vorstellbare Zeitspanne von ca. 140 Jahren ergibt.
Einzigartigkeit der Erde
Die Schlussszene des Films endet mit den Sätzen: „Fremde Sterne und Galaxien werden für
uns wohl unerreichbar bleiben. Umso mehr müssen wir auf unser Juwel im All achtgeben. Wir
haben nur eins.“
Dies ist eine Anspielung auf die Frage, ob, bzw. wie viele erdähnliche Planeten es geben
könnte, die ebenfalls Leben besitzen. Dieses Thema ist Gegenstand einer komplexen und
kontrovers geführten Diskussion unter Biologen und Astonomen. Sie wird besonders im
Fachgebiet der Astrobiologie behandelt und betrifft eine Grundfrage menschlicher Existenz mit
weit reichenden Verknüpfungen zu anderen Wissenschaften und Weltanschauungen sowie
der Religion. Sollte es non andere Planeten geben, die der Erde ähnlich sind, dürften sie für
uns unerreichbar weit entfernt sein. Diese Erkenntnis führt unmittelbar zur Bewusstseins-
bildung für eine globale Verantwortung gegenüber unserem Heimatplaneten. In Bezug auf
Ressourcenverbrauch oder Umwelt- und Naturschutz benimmt sich die Menschheit insgesamt
nicht so, als wolle sie noch längere Zeit auf diesem Planeten bleiben. Dies führt zu einem
Widerspruch bezüglich unserer sehr beschränkten Mittel, ins Alll vorzustoßen und wirft die
Frage auf, ob die Menschheit jenseits nationaler Egoismen langfristig ein „planetares“
Bewusstsein ausbilden sollte. Die Beschäftigung mit den kosmischen Dimensionen wäre der
erste Schritt für diese Entwicklung.
Hinweis: Bei der Nennung von Weblinks wird keine Verantwortung für deren Inhalte übernommen. Die Linkadressen unterliegen der für das
Internet typischen Vergänglichkeit.Sie können auch lesen
