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Buxtehude, den 7. Oktober 2005

Die Tagungsleitung

 

astrobux 2005

Bisher verbindlich angemeldete Vorträge

schwarz: Fachvorträge
blau: Vorträge zur Didaktik und Unterrichtspraxis
rot: Öffentliche Vorträge

 

 

Prof. Dr. Udo Backhaus, Universität Duisburg-Essen, Fachbereich Physik

Der Venustransit am 8. Juni 2004  -
Bericht über ein weltumspannendes Beobachtungsprojekt und seine Ergebnisse

Zwei Jahre lang hat sich eine internationale Gruppe von Lehrern, Amateur­astronomen und Hochschulangehörigen auf die Beobachtung, das Fotografieren und das Auswerten des Venustransits vorbereitet (http;// didaktik.physik.uni-essen.de/~backhaus/VenusProject.htm). Als der Transit schließlich fast überall bei optimalem Wetter ablief, beteiligten sich Schul­klassen und Gruppen von Schülern auf der ganzen Welt an den Messungen. Ziel war es, aus den Beobachtungen und den mit einfachen Mitteln gewonne­nen Bildern einen möglichst guten eigenen Wert für die Entfernung zur Sonne zu gewinnen. Dabei sollten die historischen Gedankengänge nachvollzogen und ein Verständnis für die mit der Messung verbundenen Schwierigkeiten gewonnen werden. Wenn möglich, sollten auch alle in die Berechnung einflie­ßenden astronomischen Größen selbst gemessen werden. Im Vortrag wird über Erlebnisse, Probleme und Ergebnisse berichtet. Außerdem sollen erste Unterrichtsmaterialien vorgestellt werden, die auf dem gewonnenen empiri­schen Material aufbauen.

 

Dr. Hans-Otto Carmesin, unter Mitwirkung von Schüler(inne)n des Gymnasiums Athenaeum, Stade

Schülerprojekt: Wir machen unsere Sternwarte durch das Internet steuerbar

Ausgangspunkt waren eine manuell zu bewegende Kuppel mit 2 m Durchmesser, eine Montierung Gemini 40, ein C8-Teleskop sowie über 60 beobachtungshungrige Schülerinnen und Schüler der Arbeitsgemeinschaft für Astronomie, Zum Glück taten sich meine Arbeitsgemeinschaft für Jugend forscht und mein Informatikkurs unter meiner Leitung zusammen und erweiterten die knappe Beobachtungszeit, indem sie die Sternwarte über das Internet zugänglich machten. Gemeinsam lernten wir in Projekten so manches über Sensoren, Hardware, Software, Programmierung und Teamwork Wir erreichten unser Ziel, das ein einzelner so kaum zustande gebracht hätte. Darüber wollen wir berichten,

Folgende Probleme wurden durch je eine Gruppe gelöst:

-    Errichtung der Mechanik und Elektrik durch zwei Firmen

-    Bestimmung der Kuppelposition durch Lichtschranken

-    Einrichtung von Sensoren zur Kollisionsvermeidung des Teleskops

-    Entwurf und Bau von Windsensoren ohne bewegliche Teile

-    Entwicklung eines Sensors zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeiten des Teleskops

-    Entwurf und Bau von Sensoren zur Bestimmung der Teleskopposition zum Zweck der Absolutsteuerung

-    Erstellung von Programmen zur Kuppelsteuerung

-    Erstellung von Programmen, zur Teleskopsteuerung

-    Erstellung von Programmen für diverse Datenübertragungen und Koordinatentransformationen

-    Einrichtung einer geeigneten Internetverbindung

 

Dr. Werner Curdt, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Das System Erde-Sonne: Klima und andere Katastrophen

- Das elektromagnetische Spektrum der Sonne

- Die Sonne und das Ozonloch

- Die Sonne und das Erdklima im Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

- Weltraumwetter

 

Thilo Elsner, Sternwarte Bochum, Direktor des Instituts für Umwelt- und Zukunftsforschung Bochum

Go Mars mit der P5A-Mission an der Sternwarte IUZ Bochum

Im Sommer 2002 hat die AMSAT-Deutschland grünes Licht gegeben, in einem Startfenster 2009 eine eigene Raumsonde zum roten Planeten zu schicken. Sie soll als Funkrelais um den Mars fliegen, Bilder machen, wissenschaftliche Experimente durchführen und Nutzlasten (z.B. einen Ballon) auf die Marsoberfläche absetzen.

Mit ihren bislang vier Erdsatelliten hat die AMSAT-DL die Grundlagen für diesen ersten interplanetaren Raumflug gelegt, der privat und ehrenamtlich durchgeführt wird.

P5A-Leitstationen in Bochum

Der 20-m-Parabolspiegel der Sternwarte Bochum (IUZ) wird für die P5A-Mission der AMSAT-DL als zentrale Bodenstation zur Verfügung stehen. Die AMSAT-DL hat gemeinsam mit der Sternwarte IUZ die Anlagen mit der für Deep-Space-Missionen nötigen Steuerungs- und Hochfrequenztechnik ausgestattet.

Die Antenne konnte mittlerweile zahlreiche Deep-Space-Sonden live empfangen und wurde für erste radioastronomische Experimente genutzt. Die Anlage hat damit ihre Tauglichkeit für die P5A-Mission bewiesen.

Im Rahmen seines Vortrages wird Thilo Eisner. Direktor der Sternwarte IUZ Bochum, die Empfangsanlage in Bochum und die geplante Mission zum Roten Planeten vorstellen.

 

NN (Schülervortrag), betreut von Martin Falk, Albert-Einstein-Gymnasium Buchholz i.d.N.

Der Tanz der Spektrallinien von b-Aurigae (Menkalinan), spektroskopischer Doppelstern

Drei Mitglieder der Astro-AG (11 Mädchen, 2 Jungen, 16-18 Jahre alt) haben mit einem 50 Jahre alten Spektrographen (Geschenk der TU Hamburg-Harburg) und neu entwickelter Lichtleiter-Technik (dank Prof. Ulrich, Buchholz) den spektrographischen Doppelstern b-Aurigae (Periode 3,9 d) untersucht, um die Aufspaltung der Mg-Linie (l = 448 nm) nachzuweisen.

Die Arbeit ist im Wettbewerb "Catch a star" 2004 der ESO/ESTEC/EAAE mit dem 6. Preis ausgezeichnet worden.

Englische Fassung unter www.eso.org/catchastar/grp.no.236

 

NN (Schülervortrag), betreut von Martin Falk, Albert-Einstein-Gymnasium Buchholz i.d.N.

Radioastronomie mit einer "Very Large Array"-Antenne auf dem Schulhof

Drei Abiturienten (Jahrgang 2005) haben im Rahmen von "Jugend forscht" eine interferometrische Antennenanlage für Radioastronomie (Basis 6 m!) entwickelt. Zur Zeit wird die Anlage automatisiert (Internetsteuerung), um dann hauptsächlich die Sonnenatmosphäre im Spektralbereich l = 2,7 cm zu dokumentieren.

Im Wettbewerb wurde die Arbeit mit dem 2. Preis Landeswettbewerb Niedersachsen ausgezeichnet.

Details: www.gemini-astronomie.de/wiss.Arbeiten/2005

 

Dr. Olaf Fischer, Uhlstädt-Kirchhasel

Das WiS!-Projekt - Astronomische Faszination für den Physik-Unterricht

Die Faszination und die Vernetzungskraft der Astronomie sind Faktoren, die dem Schulunterricht, speziell der Physik, zugute kommen müssen. Diesem Ziel folgend, werden im Rahmen des Projektes „Wissenschaft in die Schulen!" (WiS!) didaktische Materialien entwickelt, die sich an den Bedürfnissen der Schule ausrichten und zugleich der Forderung nach aktuellem Unterricht entsprechen.

Im Vortrag wird vorgestellt, mit welchen Zielsetzungen und unter welchen Rahmenbedingungen die didaktischen Materialien zum WiS!-Projekt entstehen.

 

Dr. Olaf Fischer, Uhlstädt-Kirchhasel

Der Flaschenglobus - Anblick und Bewegung des Sternenhimmels im Freihandmodell

Erfahrungen aus der Arbeit mit dem Flaschenglobus belegen, dass die Grundlagen der sphärischen Astronomie für Schüler durchaus kurzweilig und gut vorstellbar vermittelt werden können. Die Einfachheit des Modells ermöglicht eine zielgerichtete Nutzung und eine Nahbarkeit, die zur Nachahmung anregt.

Im Rahmen des Vortrags werden verschiedene Möglichkeiten zur Anwendung des Flaschenglobus vorgestellt. Dabei geht es u. a. um den Anblick des Sternenhimmels, um die Dämmerungsdauer oder um Probleme mit der Mondsichel an verschiedenen Orten der Erde.

 

Dieter Frisch, Pusteblume-Grundschule, Berlin

Die Vermittlung astronomischer Grundkenntnisse im Fach Naturwissenschaften

Im Schuljahr 2004/05 wurde das Fach Naturwissenschaften an den Grundschulen des Landes Berlin, beginnend mit der Klassenstufe 5, eingeführt. Der Rahmenlehrplan weist in mehreren Themenfeldern inhaltliche Bezüge zu den Bewegungsvorgängen und zu astrophysikalischen Prozessen im Sonnensystem aus. Die Schüler sollen Kompetenzen bezüglich grundlegender astronomischer und astrophysikalischer Sachverhalte sowie zur Beobachtung astronomischer Objekte erwerben. Die inzwischen erschienenen Lehrbücher und Arbeitsmaterialien bieten zu den Themenfeldern mit physikalisch-technischem Schwerpunkt eine Fülle von Material zur Vermittlung astronomischer Grundkenntnisse an. Der Rahmenlehrplan ermöglicht es den Lehrern darüber hinaus, beim Erarbeiten eines schulischen Curriculums ca. 40 Prozent der Inhalte, die zur Ausprägung der Kompetenzen dienen sollen, selbst zu bestimmen.

Durch fach- und jahrgangübergreifende Unterrichtsprojekte können die erworbenen Kompetenzen noch vertieft und ergänzt werden.

Die Pusteblume-Grundschule in Berlin-Hellersdorf unterrichtet nach dem Vierzig-Minuten-Modell. Dadurch entstehen Freiräume für zusätzliche Unterrichtsangebote und Unterrichtprojekte. So wurde bereits im Schuljahr 2004/05 für die Schüler der Klassenstufe 6 auch naturwissenschaftlicher Unterricht erteilt.

An mehreren Beispielen, wie "Die Entstehung der Jahreszeiten", „Mond- und Sonnenfinsternisse" und "Die Wirkung solarer Energie" sollen didaktische Hinweise zur Gestaltung des Unterrichts im Fach Naturwissenschaften in den Jahrgangsstufen 5 und 6 gegeben und über erste Erfahrungen aus dem Unterricht berichtet werden.

 

Dr. Achim Gandorfer, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Moderne beobachtende Sonnenphysik

Bei keinem anderen Stern können wir astrophysikalische Prozesse so detailliert untersuchen wie bei unserer Sonne. Satellitenmissionen eröffnen neue Wellenlängenbereiche, die vom Erdboden nicht zugänglich sind, wie Röntgen- oder Vakuum-UV.

Gleichzeitig stellen aber erdgebundene Beobachtungen nach wie vor eine sehr effiziente Forschungsmethode dar. Techniken zur Verbesserung der Bildqualität, neue Methoden der Spektroskopie und der Polarimetrie erlauben uns heute eine noch nie da gewesene Sicht auf unseren Stern.

In diesem Vortrag sollen einige dieser Techniken vorgestellt werden, beginnend mit erdgebundenen Beobachtungen. Danach wollen wir den Erdboden verlassen, zuerst mit dem Ballonexperiment "SUNRISE", um uns schon einmal auf die fernere Zukunft vorzubereiten, auf den ESA Satelliten "Solar Orbiter", der uns der Sonne ganz nahe bringen soll.

 

Dr. Björn Grieger, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Unter den Wolken Titans -  Die Huygens-Sonde lüftet den Schleier des Saturnmondes

Am 14. Januar 2005 ist die europäische Raumsonde Huygens auf dem Saturnmond Titan gelandet. Während des zweieinhalbstündigen Fallschirmabstiegs durch die Atmosphäre und noch über eine Stunde nach der Landung haben sechs wissenschaftliche Instrumente an Bord der Sonde Messungen durchgeführt. Die Daten wurden zum US-amerikanischen "Mutterschiff" Cassini gesendet, das sie später zur Erde weitergeleitet hat. Das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Katlenburg-Lindau ist an einem der Huygens-Instrumente beteiligt, nämlich am "Descent Imager/Spectral Radiometer" (DISR). Das DISR ist eine komplexe Kombination von insgesamt elf verschiedenen Kameras, Spektrometern und Fotometern. Das Licht von vier Kameras und zwei Spektrometern wird durch Glasfasern auf eine gemeinsam genutzte CCD geleitet, die federführend am MPS entwickelt worden ist.

Die Mission Huygens ist insgesamt betrachtet ein großer Erfolg, auch wenn mehrere Probleme zu einem teilweisen Verlust von Daten geführt haben. Für das DISR bedeutet das, dass die Auswertung der erhaltenen Daten wesentlich aufwendiger wird als erwartet. Vorläufige Aufwertungen haben aber bereits zu sehr überraschenden Ergebnissen geführt. So unterscheidet sich die Größe und Verteilung der aus organischen Molekülen bestehenden Schwebteilchen, die Titans orangefarbene Dunstschicht bilden, stark von den bestehenden Modellvorstellungen. Anders als die von Cassini aus der Umlaufbahn aufgenommenen Bilder erwarten ließen, wirkt die Oberfläche Titans aus der Nähe verblüffend erdähnlich. Der Grund ist wohl, dass auf Titan - wie auch auf der Erde und auf sonst keinem Planeten des Sonnensystems - Erosion durch Flüssigkeiten am Werk ist. Trotz dieser scheinbaren Ähnlichkeit ist Titan aber ein sehr fremdartiger Ort voller exotischer Stoffe.

 

stud. rer. nat. Inga Gryl, Universität Jena

Astronomische Entfernungsbestimmung im Unterricht

Es werden astronomische Entfernungsbestimmungen zu ausgewählten Objekten vorgestellt. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie durch didaktische Reduktion und konkrete Aufgabenstellungen diese Methoden im Unterricht durch den Schüler an Hand von Originaldaten nachvollzogen werden können.

 

Ernst Hauber, DLR-Institut für Planetenerkundung, Berlin-Adlershof

Mars Express  -  Neue Bilder vom roten Planeten

Mars Express ist die erste europäische Sonde zu einem fremden Planeten. Seit fast zwei Jahren liefert sie kontinuierlich neue Daten, die schon wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung des Planeten erbracht haben. Der Vortrag wird auf einige dieser Resultate näher eingehen, wobei ein Schwerpunkt auf den Daten der deutschen Kamera HRSC (High Resolution Stereo Camera) liegen wird.

 

Dr. Marc Hempel, Astrophysikalisches Institut der Universität Jena

Das Leben unserer Sonne

Ein flüchtiger Blick zur Sonne läßt sie gelb, rund und etwas langweilig erscheinen. Bei genauerem Hinsehen erkennt man auf der Sonnenoberfläche jedoch eine Vielfalt von Phänomenen wie Flecken, Explosionen und turbulente Strömungen, die unter dem Begriff Sonnenaktivität zusammengefaßt werden. Daraus ergeben sich Fragen, deren Antworten auch das Leben auf der Erde unmittelbar beeinflussen: Wie alt ist die Sonne überhaupt? Sah die Sonne schon immer so aus? Oder zeigt sie Veränderungen, die einen Einfluß auf das Erdklima haben können? Und schließlich: Wie lange wird die Sonne leben und was passiert dann mit der Erde?

Im Vortrag werden Instrumente und Methoden der Sonnenforschung erläutert sowie aktuelle Forschungsergebnisse diskutiert.

 

Prof. Dr. Dieter B. Herrmann, Archenhold-Sternwarte Berlin

Das Rätsel der himmlischen Feuers
(Festvortrag zur Eröffnung der
astrobux)

Weshalb leuchten die Sterne? Woher stammt die Energie der Sonne? Diese Fragen beschäftigen die Wissenschaft seit langem. Doch die Lösung dieses Rätsels bedurfte vieler Voraussetzungen und kam erst nach manchem Um- und Irrweg zustande. Glänzende Namen berühmter Forscher pflastern den Weg zur Erkenntnis. Helmholtz und Kelvin legten den Grund. Ihre physikalischen Hypothesen ließen den Sternen jedoch nicht genügend Zeit.

Mit der Entdeckung der Radioaktivität brach deshalb das scheinbar wohlgefügte Gebäude wieder zusammen. Nun galt es, diverse astronomische Beobachtungstatsachen und die neu erstandenen physikalischen Gesetze unter einen Hut zu bringen. Bahnbrechendes auf diesem Gebiet leistete vor allem der englische Astrophysiker Eddington. Doch besitzen wir heute ein wirklich zutreffendes Bild über die Prozesse, die das „himmlische Feuer" nähren?

 

Prof. Dr. Dieter B. Herrmann, Archenhold-Sternwarte Berlin

Steckbriefe der Sterne  -
Geschichte und Bedeutung des Hertzsprung-Russel-Diagramms

Die Untersuchung der Spektren der Sterne verrät uns viel über die physikalische und chemische Beschaffenheit kosmischer Objekte. Doch erst die Idee, nach Kombinationen zwischen den spektralen Eigenschaften und den wirklichen Helligkeiten der Sterne zu fragen, ließ uns hinter die Kulissen des kosmischen Entwicklungsgeschehens blicken: Riesen- und Zwergsterne wurden entdeckt und als Entwicklungsstadien erkannt. Die Geschichte dieser Entdeckung ist spannend und noch keineswegs abgeschlossen.

Der Vortrag schildert die objektiven Hintergründe der Geschichte des Diagramms, aber auch die teils paradoxen persönlichen Umstände, unter denen die Sternriesen und -zwerge gefunden wurden, und erklärt die Bedeutung dieser Entdeckung für unser Naturverständnis.

 

Dipl.-Phys. Susanne M. Hoffmann, Archenhold -Sternwarte, Berlin-Treptow

Astronomische Jugendarbeit der VEGA/VdS

Seit der Sonnenfinsternis 1999 führt der größte deutsche Astronomieverein, die Vereinigung der Sternfreunde e.V. (VdS), in jedem Sommer ein 14-tägiges Ferienlager durch. Den Teilnehmern im Alter zwischen 14 und 24 Jahren wird ein vielfältiges und breit gefächertes Programm von Arbeitsgruppen, Gastvorträgen, Kurzworkshops, Beobachtungen und Freizeitaktivität geboten. Das naturwissenschaftliche Seminar für Jugendliche vermittelt ihnen außerdem Kontakte zu Gleichgesinnten aus dem gesamten deutschsprachigen Raum und zu professionellen und Amateur-Astronomen. Viele wurden bereits zu "Jugend forscht"-Projekten oder zur Wahl naturwissenschaftlicher Schwerpunkte in der Schule bzw. im Studium angeregt

Dieses Sommerlager und zahlreiche weitere Jugendtreffen und Kurse werden von der VdS-Fachgruppe VEGA, der Vereinigung für Jugendarbeit in der Astronomie, veranstaltet. In diesem Vortrag sollen die VEGA - und besonders ihr Sommerlager - vorgestellt werden.

 

Dr. Olaf Kretzer, Schul- und Volkssternwarte  Suhl

Kann man in einem hohen Schornstein am Tage Sterne sehen? - Was kann man tagsüber am Himmel astronomisch beobachten?

Bereits Aristoteles behauptete, daß man am Boden tiefer Schächte tagsüber Sterne beobachten könne. Seit jener Zeit gibt es viele Diskussionen um dieses Problem. Im Vortrag wird das Problem nach theoretischen und experimentellen Gesichtspunkten untersucht. Dabei wird schwerpunktmäßig auf das Beobachten astronomischer Objekte am Tage eingegangen. Diese Beobachtungen sind für Schüler und astronomisch Interessierte immer wieder überraschend. Viele Tipps und Tricks sollen das Tagesbeobachten leichter machen.

 

Dr. Harald Krüger, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Staubteilchen - Boten ferner Welten

Der scheinbar leere Weltraum ist mit einer Vielzahl mikroskopisch kleiner Materieteilchen angefüllt, sogenanntem kosmischem Staub. Diese Teilchen werden in unserem Planetensystem von zahlreichen Himmelskörpern wie den Kometen, Asteroiden und Monden freigesetzt. Interstellarer Staub dringt aber auch von außen in unser Planetensystem ein. Staubteilchen tragen wichtige Informationen über ihren Ursprungsort und über Veränderungen, die sie im Laufe ihrer Entwicklung erfahren haben. Bei der Bildung unseres Sonnensystems vor 4,6 Mrd. Jahren war kosmischer Staub ein wesentlicher Bestandteil des Baumaterials, aus dem die Sonne, die Planeten und die übrigen Himmelskörper unseres Sonnensystems entstanden sind. Untersuchungen des kosmischen Staubs können daher wesentliche Informationen über die Prozesse liefern, die bei der Entstehung von Planetensystemen eine Rolle spielen. 

 

Prof. Dr. Dierck-Ekkehard Liebscher, Gast am Astrophysikalischen Institut Potsdam

Geometrie mit der Zeit - und der kürzeste Weg zu E = m·c2

Mit geometrischen Mitteln, die nicht mehr als die Schulgeometrie der Sekundarstufe voraussetzen, kann man exakt aber formelfrei bis zur Erklärung des Zwillingsparadoxons und der Geschwindigkeitsabhängigkeit der trägen Masse gelangen. Der Vortrag soll Mut machen, Geometrie anzuwenden, und zeigen, daß die Relativitätstheorie wegen ihrer prinzipiellen Einfachheit genial ist.

www.aip.de/~lie/

 

Dr. Klaus Lindner, Leipzig

Aus Fehlern lernen -
Plädoyer für einen fehlerfreundlichen Astronomieunterricht

1.  Ein fehlerfreundlicher Unterricht respektiert Fehler und nutzt sie  für den Erkenntnisprozeß.

2.  Fehler helfen erkennen.

3.  Typische Fehler bei der Aneignung astronomischer Fakten und Zusammenhänge

4.  Multiple Choice - Das Für und Wider der Auswahlantwortmethode

 

Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze, Universität Jena

Albert Einstein - Chefingenieur des Universums

Mit seinen "Kosmologischen Betrachtungen zur Allgemeinen Relativitätstheorie" hat Albert Einstein 1917 eine neue Epoche der wissenschaftlichen Kosmologie begründet. Zwei Jahre später erlangte er durch die Beobachtung, daß Sternenlicht im Schwerefeld der Sonne abgelenkt wird, Weltruhm.

Es war dies eine Zeit, in der die "Große Weltinseldebatte" darüber in vollem Gange war, ob schwache Nebelflecke wie der Andromeda-Nebel sich außerhalb des Milchstraßensystems befinden oder nicht, und in der auf dem Mt. Wilson in Kalifornien das damals weltgrößte Spiegelteleskop in Betrieb genommen wurde, mit dem u.a. diese Frage beantwortet werden konnte. Einstein war zu dieser Zeit noch ganz der Denktradition verhaftet, daß das Universum der Inbegriff der Ewigkeit und Unveränderlichkeit sei, und er ergänzte die Gleichungen seiner Allgemeinen Relativitätstheorie um ein kosmologisches Glied, damit sie diese Vorstellungen beschrieben. Erst als Hubble die Galaxienflucht entdeckt hatte, respektierte Einstein Friedmans Modelle eines expandierenden Universums aus den frühen 1920er Jahren und nannte seinen kosmologischen Term die "größte Eselei seines Lebens".

Die Lichtablenkung im Schwerefeld wurde inzwischen zu einem Werkzeug der Astrophysik, aber auch Einsteins "größte Eselei" könnte bei der Beantwortung der Frage, woraus der größte Teil der das Universum erfüllenden Materie besteht, noch zu späten Ehren kommen.

 

Prof. Dr. Karl-Heinz Lotze, Universität Jena

Die Sonnenscheinformel

Vorstellungen über die Entstehung der Jahreszeiten sind ein Indikator für wissenschaftliche Allgemeinbildung. Besonders verbreitet ist die Vorstellung, die Jahreszeiten kämen dadurch zustande, daß sich die Erde auf ihrer elliptischen Bahn im Winter am weitesten von der Sonne entfernt. In Wirklichkeit durchläuft sie aber am 4. Januar das Perihel ihrer Bahn.

Mit mathematischen Mitteln, die Schülern der gymnasialen Oberstufe zur Verfügung stehen und die sphärische Trigonometrie nicht voraussetzen, leiten wir die "Sonnenschein-Formel" her, mit der man für jeden Zeitpunkt des Jahres die Höhe der Sonne über dem Horizont berechnen kann. Danach ist die Neigung der Erdachse gegen die auf der Erdbahnebene errichtete Senkrechte für die Entstehung der Jahreszeiten entscheidend.

Außer der Frage nach der Sonnenenergie, die ein Ort in unserer geografischen Breite am 4. Januar und am 4. Juli oder am Polarkreis und am Äquator zu Sommeranfang erhält, lassen sich mit der Sonnenschein-Formel viele andere Fragen beantworten wie z.B. zu welcher Jahreszeit die Tage am schnellsten kürzer oder länger werden.

Das Thema ist ein sinnvolles Beispiel für den interdisziplinären Zusammenhang von Astronomie, Mathematik, Geographie und Physik.

 

Dr. Ernst-Reinhold Mewes, Schleswig

Erdkreisel und Spielzeugkreisel - ein lehrreicher Vergleich

Die Erde führt unter dem Einfluß der Gravitationskraft der Sonne eine Kreiselbewegung durch. Dabei durchlaufen die Himmelspole in Verlängerung der Erdachse ihre Kreise um die ekliptikalen Pole so langsam, daß man den Präzessionsvorgang mit schulischen Beobachtungsmöglichkeiten nicht zeigen kann.

Will man das astronomische Präzessionsphänomen im Unterricht dennoch mit Anschauungsmaterial behandeln, so ist es verlockend, als physikalisches Analogon zur Kreiselbewegung der Erde den Spielzeugkreisel heranzuziehen. Er hat vordergründig den Vorteil, daß an ihm der Präzessionsvorgang in nur wenigen Sekunden demonstriert werden kann. Der schwerwiegende Nachteil ist, daß er zur physikalischen Erklärung der Präzessionsbewegung der Erdachse wenig taugt. Die unterschiedliche Gravitationswirkung der Sonne auf den Erdkreisel und der Erde auf den Spielzeugkreisel wird im Vortrag an einem historischen Himmelsglobus, experimentell und analytisch untersucht.

 

Dr. Ernst-Reinhold Mewes, Schleswig

Der Gottorfer Globus

Der Gottorfer Globus (um 1655), eine drehbare und begehbare Hohlkugel von drei Metern Durchmesser, war von außen Erdglobus und von innen Himmelsglobus.  Er galt europaweit als Weltwunder. Nach dem Ende des Nordischen Krieges (1713) ließ Zar Peter der Große ihn von Schleswig nach St.-Petersburg überführen. Dort fiel er einem Brand zum Opfer und wurde weitgehend  zerstört.

Der Nachbau dieses Globus wurde im Mai 2005 der Öffentlichkeit übergeben. Vorbild für die kartografische Darstellung der Kontinente und die zeichnerische Gestaltung der Sternbilder war ein Globenpaar von Willem Janszoon Blaeu (1571 - 1638) aus der Österreichischen Nationalbibliothek in Wien. Die Sternpositionen im Gottorfer Himmelsglobus wurden nach den Messungen Tycho Brahes, veröffentlicht in den Rudolfinischen Tafeln, eingemessen.

In dem Vortrag wird der geografische und astronomische Kenntnisstand aus der Zeit vor 400 Jahren diskutiert, wie er auf den historischen Globen dokumentiert ist:

l         geografische und astronomische Koordinatensysteme einst und jetzt

l         Stand der Entdeckungsgeschichte Australiens

l         Neue Sterne auf alten Globen: Supernovae, entdeckt von Brahe (1572) und Blaeu (1600)

 

Dipl.-Phys. Manfred Mrotzek, Buxtehude

Einsatz einer integrierenden CCTV-Kamera für die Astrofotografie

Die herkömmliche Astrofotografie auf Filmemulsionen wird auch im nicht-professionellen Bereich immer mehr durch die digitale Fotografie verdrängt. Neben teuren, gekühlten CCD-Kameras kommen bei Amateuren und Schulsternwarten vermehrt hochempfindliche und für den Einsatz bei Dunkelheit konzipierte integrierende CCTV-Kameras zum Einsatz. Der Vortrag zeigt, wie diese recht preisgünstigen und leistungsfähigen Kameras für die Astrofotografie eingesetzt werden können. Neben Bildaufnahme und Bildverarbeitung werden lohnende Ziele und die praktische Arbeit diskutiert und durch Bilder illustriert.

 

Prof. Dr. Jürgen Newig, Universität Kiel, Lehrstuhl für Didaktik der Geographie

Das Tellurium N  -  ein Gerät für den Erdkunde- und den Physikunterricht

Ein Tellurium ist ein Gerät für die dreidimensionale Darstellung der Bewegung der Erde um die Sonne und des Mondes um die Erde. Das neue Tellurium N zeichnet sich durch eine extrem helle Beleuchtung aus sowie durch eine Horizontscheibe mit einer Schattenfigur, die u. a. anschaulich den Senkrechtstand der Sonne zeigt. Mit Hilfe einer Lichtpunkteinstellung kann erstmalig auch das „Wenden" der Sonne an den Wendekreisen verdeutlicht werden. Das Tellurium N ist konsequent handlungs- und problemorientiert konstruiert, d. h. alle Vorgänge können und müssen von den Schülern durch „trial and error" selbst ermittelt werden. Ein Filzstift (abwischbare Farbe) hilft, wesentliche Erkenntnisse direkt auf dem Globus einzutragen. Dazu gehören die Hervorhebungen der Wende- und Polarkreise sowie die Eintragung der Lichtschattengrenze bzw. der Stundenabstände.

Das Begleitmaterial enthält 13 ausgearbeitete Unterrichtseinheiten. Diese sind auch unter der Internetanschrift www.tellurium.de veröffentlicht.

 

Dipl.-Geophys. Sabine Preuße, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Wenn Sterne ihren Planeten Dampf machen

Zehn Jahre ist es her, seit der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt wurde. Exotisch war damals nicht nur seine Existenz, sondern vor allem die große Nähe zu seinem Stern. Heute wissen wir, dass er nicht allein ist. Wir kennen viele Planeten, die von Abstand halten nicht viel halten. Wie würde Jupiter innerhalb der Merkurbahn aussehen? Das ist nicht nur eine Herausforderung für Modelle, die für das Sonnensystem entwickelt wurden, sondern wirft Fragen über die Beziehungen zwischen Stern und Planet auf. Im Hinblick auf verschiedene Wechselwirkungen zwischen ihnen gebe ich einen Überblick über den Stand der Forschung eines jungen und dynamischen Gebietes der Planetenphysik. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei unser neues Verständnis von der Beziehung zwischen Stern und Planet.

 

Dr. Markus Roth, Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, Katlenburg-Lindau

Helioseismologie - Neue Blicke in das Innere der Sonne

Seit den 1970er Jahren hat sich die Helioseismologie zu einem wichtigen Zweig der Sonnenphysik entwickelt. Sie ermöglicht, das Sonneninnere allein durch die Beobachtung niederfrequenter Schallwellen, die sich an der Sonnenoberfläche zeigen, seismologisch zu untersuchen.

Diese Seismologie der Sonne basiert darauf, daß die Sonne Resonanzschwingungen aufweist, d.h. die Sonne schwingt wie ein Musikinstrument. Diese Schwingungen erfüllen den ganzen Sonnenkörper. Wie die Klänge charakteristisch für ein Musikinstrument und seine Bauweise sind, so sind auch die Schallwellen, welche die Sonne durchwandern, charakteristisch für die inneren Eigenschaften der Sonne. Umgekehrt ist es möglich, die inneren Eigenschaften der Sonne aus der Untersuchung der durch sie wandernden Schallwellen zu bestimmen. Und tatsächlich gelingt dies mittels Helioseismologie.

Das Sonneninnere wurde in den letzten Jahren sehr genau studiert Die Details, die man damit über das Sonneninnere in Erfahrung brachte, übertreffen bei weitem die Genauigkeit, die man sonst von der Untersuchung astronomischer Objekte kennt.

 

Prof. Dr. Hanns Ruder, Universität Tübingen

Was auch Einstein sicher gern gesehen hätte - Visualisierung relativistischer Effekte

Da wir nicht täglich mit 90 % der Lichtgeschwindigkeit durch ein Wurmloch zu unserem Arbeitsplatz in der Nähe eines Schwarzen Lochs fliegen, sondern in einem durch die Newtonschen Gesetze sehr gut beschriebenen Zwickel des Universums leben, konnten wir leider keinen intuitiven Zugang für die spezielle und allgemeinrelativistische Raumzeit entwickeln. Dank schneller Rechner und moderner Computergraphik können wir aber heute die relativistischen Effekte simulieren und visualisieren. Man "versteht“ sie dadurch zwar auch nicht, aber man sieht sie wenigstens.

 

Prof. Dr. Klaus Schilling, Universität Würzburg, Lehrstuhl für Robotik und Telematik

Die Huygens-Mission zum Saturnmond Titan

Im Juli 2004 kam die Cassini/Huygens-Raumsonde der NASA/ESA nach knapp sieben Jahren im Saturnsystem an und liefert seither interessante Bilder und Messdaten vom Saturn, seinen Ringen und seinen über dreißig Monden. Am 14. Januar 2005 trat die von den Europäern gebaute Abstiegssonde in die Atmosphäre des Saturnmondes Titan ein und erforschte erfolgreich diese erstaunliche Atmosphäre.

Der Vortrag wird auf die anspruchsvollen technischen Lösungsansätze eingehen, welche diese Mission ermöglichten. Es wird die Bestimmung von Flugbahnen angesprochen, um unter Einsatz von gravitationsgestützten Vorbeiflügen an geeignet positionierten Planeten das fast sechs Tonnen schwere Raumschiff bis ins Saturnsystem zu bringen. Während des siebenjährigen Flugs wurden Probleme in dem Telekommunikationssystem festgestellt und konnten nach Ferndiagnose durch ausgefeilte Bahnänderungen gelöst werden. Der Abstieg der Huygens-Sonde durch vorher wenig bekannte Titan-Atmosphäre stellte aber komplexe Aufgaben an autonome Reaktionsfähigkeiten. Da die Signale vom Titan zur Erde eine Laufzeit von 67 Minuten benötigen, wurden verschiedene Ansätze zur autonomen Steuerung des Fallschirmabstiegs durch das Borddatenverarbeitungssystem entwickelt, um auf aktuell gemessene Atmosphärencharakteristiken reagieren zu können.

 

Prof. Dr. Klaus Schilling, Universität Würzburg, Lehrstuhl für Robotik und Telematik

UWE-1 - der erste deutsche Pico-Satellit

Der "Universität Würzburg's Experimentalsatellit (UWE)" ist ein Würfel mit einer Seitenlänge von zehn Zentimetern und einer Masse unter einem Kilogramm. Derartige Pico-Satelliten bieten für Studenten interessante Herausforderungen zur Anwendung moderner Mikrotechnologie und motivierende Systemdesignaufgaben, um so ihr Wissen aus der Technischen Informatik anzuwenden und einen kompletten Satelliten zu realisieren.

Seine wissenschaftliche Aufgabe ist es

-          Parameter von Internetprotokollen für die Datenübertragung unter Weltraumbedingungen (Verzögerungen, Störungen) anzupassen und zu optimieren,

-          technische Bauteile (GaAs-Solarzellen, MEMS-Sensoren) im All zu testen und zu charakterisieren.

Die Bodenkontrollstation an der Universität Würzburg wird mit anderen, weltweit verteilten Empfangsstationen zu einem über Internet vernetzen System integriert. Die weltweit empfangenen Satellitendaten sollen weiterverarbeitet, fusioniert und in einer zentralen Datenbank integriert werden, um so robust und kontinuierlich die Messdaten des Satelliten bereitstellen zu können.

UWE-1 soll am 27. September vom russischen Plesetsk aus mit einer Cosmos-Rakete zusammen mit dem ESA-Studentensatelliten SSETI Express sowie einem japanischen und einem norwegischen Universitäts-Pico-Satelliten in seine Umlaufbahn geschossen werden.

 

Prof. Dr. Jürgen Schmitt, Hamburger Sternwarte

Röntgenastronomie mit Hilfe von XMM Newton und CHANDRA

Die Röntgenastronomie durchlebt zur Zeit ein goldenes Zeitalter. Mit Großobservatorien wie XMM-Newton und Chandra stehen den Astronomen Beobachtungsinstrumente im Röntgenbereich zur Verfügung, die hinsichtlich Empfindlichkeit, spektraler und räumlicher Auflösung den Instrumenten der bodengebundenen Astronomie nahe oder gleich kommen. Der Vortrag skizziert kurz die instrumentelle Entwicklung der Röntgenastronomie, um den Kontext der instrumentellen Möglichkeiten der modernen Röntgenastronomie aufzuzeigen.  Mit Hilfe zahlreicher aktueller Beispiele wird des weiteren ein Überblick über die mit XMM-Newton und Chandra gewonnenen Erkenntnisse aus den verschiedenen Anwendungsbereichen der Röntgenastronomie gegeben.

 

OStR Dipl.-Phys. Peter Stinner, Kopernikus-Gymnasium, Wissen

CCD-Fotometrie mit schulischen Mitteln

Am Beispiel der Fotometrie offener galaktischer Sternhaufen wird erläutert, dass CCD-Fotometrie mit schulischen Mitteln erfolgreich praktiziert werden und zu brauchbaren quantitativen Ergebnissen führen kann.

In der Schulsternwarte gewonnene CCD-Bilder in B (blau) und V (visuell/grün) von acht offenen Sterhaufen wurden mit der eigens erstellten Software WinStarFinder in Farben-Helligkeits-Diagramme (FHDs) umgesetzt. Unter Berücksichtigung von interstellarer Extinktion und Rötung des Sternlichts konnten dann aus diesen FHDs Alter und Entfernung der beobachteten Sternhaufen abgeleitet werden.

Das beschriebene Vorgehen vermittelt fundierte Einblicke in grundlegende Techniken und Methoden zur Gewinnung und Auswertung astrophysikalischer Daten. Insbeson­dere kann die überragende Bedeutung von FHDs und HRDs (Hertzsprung-Russell-Diagrammen) für das Verständnis der Sternentwicklung verdeutlicht und erfahrbar gemacht werden.

Es wird erläutert, wie  -  basierend auf den vorliegenden CCD-Bildern  -  das Verfahren in Physik- und Astronomiekursen nachvollzogen werden kann. Sämtliche CCD-Bilder, die Auswertesoftware WinStarFinder und eine ausführliche Anleitung liegen in digitaler Form zur Weitergabe vor.

(Auf den Workshop des gleichen Referenten zum gleichen Thema weisen wir ausdrücklich hin.)

 

Prof. Dr. Joachim Wambsganss, Universität Heidelberg - Zentrum für Astronomie

Auf der Suche nach der zweiten Erde: Planeten um andere Sterne

Vor 10 Jahren wurde der erste Planet um einen anderen Stern gefunden: 51 Pegasi b. Diese Entdeckung machte weltweit Schlagzeilen. Inzwischen sind mehr als 100 solche "extrasolaren" Planeten bekannt, mit teilweise ganz unerwarteten Eigenschaften: viele befinden sich sehr nahe am Zentralstern, andere bewegen sich auf stark elliptischen Umlaufbahnen. Eines ist klar: unser Sonnensystem ist nicht einzigartig!

Nach einleitenden Bemerkungen zu den Fragen, was denn eigentlich ein Planet sei, oder wann und wie "unsere" Planeten entdeckt wurden, werden die Methoden und ihre physikalischen Prinzipien vorgestellt, mit denen heute nach extrasolaren Planeten gesucht wird. Einige der neuen Planeten werden präsentiert. Schließlich werden weitergehende Themen angesprochen, wie etwa die Frage, ob es anderswo auch erdähnliche Planeten gibt.

 

Prof. Dr. Joachim Wambsganss, Universität Heidelberg - Zentrum für Astronomie

Der Gravitationslinseneffekt als vielseitiges Werkzeug der Astrophysik: Von Machos, Doppelquasaren und Planeten

Einstein sagte in der Allgemeinen Relativitätstheorie voraus, daß Materie Licht ablenkt. Die Messung dieses Effekts während einer Sonnenfinsternis im Jahre 1919 war die sensationelle Bestätigung seiner Theorie. Einstein selbst war allerdings skeptisch gegenüber der Frage, ob "richtige" Gravitationslinsen jemals beobachtet werden würden.

Im Jahre 1979 wurde der erste "Doppelquasar" entdeckt: eine optische Illusion, die dadurch entsteht, daß eine Galaxie zwischen uns und einem weit entfernten Quasar dessen Licht so ablenkt, daß wir zwei Bilder sehen. Inzwischen kennen wir mehr als 100 solche Mehrfach-Quasare.

Eine ganze Reihe weiterer Phänomene des Gravitationslinseneffekts wurde in den vergangenen Jahren entdeckt: faszinierende Beispiele von leuchtenden Bögen, die durch die Lichtablenkungswirkung ganzer Galaxienhaufen erzeugt werden; richtige "Einsteinringe", die durch perfektes Hintereinanderstehen von Linse und Quelle entstehen; oder Mikrolinseneffekte, bei denen die Schwerkraftwirkung einzelner Sterne Helligkeitsänderungen induziert.

Der Gravitationslinseneffekt ist zu einem sehr nützlichen Instrument in der Astrophysik geworden. Er hilft uns bei der Suche nach der Dunklen Materie, wir können mit ihm die Größe und das Alter des Weltalls bestimmen, und jüngst wurden sogar zum erstenmal Planeten um andere Sterne mit der Gravitationslinsenmethode entdeckt. Die vielen Facetten des Gravitationslinseneffekts werden im Vortrag vorgestellt, mit Bildern illustriert und quantitativ angewandt.

 

StD i.K. Dr. Thomas Wenning, St..Pius-Gymnasium, Coesfeld

Liniennetze von Sonnenuhren -
eine Herausforderung an die Analytische Geometrie und den Computer

Der Vortrag beschreibt ein Verfahren, den Schattenverlauf eines beliebigen Gnomons auf einer beliebig orientierten Ebene mit Hilfe des Computers - zumindest prinzipiell - zu bestimmen.

 

Wolfram Wiese, E-Learning-Academy, Münster

Einsatz von Teleskopen im Unterricht - Neue Wege durch eine Kooperation von MEADE Instruments Europe und dem School-Scout.de

"Alle können es nutzen, und keiner macht es kaputt" - Die Verknüpfung modernster Technik mit didaktischen Ansätzen und direkt einsetzbaren Unterrichtsmaterialien - dies stellt die Grundlage der neuen Schulteleskope dar.

Nach einer kurzen Vorstellung des Konzepts wird ein Schüler einen Einblick in die praktische Nutzung des Schulteleskops an seiner Schule geben und dabei einen Schwerpunkt auf den Bereich Astrofotografie setzen.

 

Dr. Uwe Wolter, Hamburger Sternwarte

Astrophysik(er) zum Anfassen - Die Astronomie-Werkstatt an der Hamburger Sternwarte

Seit November 2004 gibt es an der Hamburger Sternwarte in Bergedorf ein neues Angebot für Schülergruppen: Die Astronomie-Werkstatt. Der Vortrag stellt Inhalte und Konzepte der Kurse der Astronomie-Werkstatt vor.

In Zusammenarbeit der Hamburger Behörde für Bildung und Sport mit dem astrophysikalischen Institut Hamburger Sternwarte bieten wir Kurse zu verschiedenen Themen für Schulklassen und -gruppen der Klassenstufen 3-13 an. Die Kurse beinhalten Beobachtungen, Computerarbeit, einfache Auswertung von Beobachtungsdaten usw.; besonderes Gewicht hat die Eigenaktivität der Schüler. Ein Kurs dauert in der Regel 3 Stunden, in dieser Zeit werden die Schüler von professionellen Astronomen betreut.

 

Dr. Uwe Wolter, Hamburger Sternwarte

"Sag' mir, wie die Sternlein aussehen …"  -  Hochauflösende Bilder von Sternoberflächen

Selbst Bilder der derzeit größten Teleskope zeigen nahezu alle Sterne nur als Punkte. Mit Ausnahme der Sonne sind andere Sterne zu weit entfernt, um Details ihrer Oberfläche direkt aufzulösen. Dennoch wissen Astronomen heute, dass viele Sterne, wie unsere Sonne, vielfältige und veränderliche Strukturen auf ihrer Oberfläche zeigen. Wie kann man das herausfinden? Wie sehen diese Strukturen aus? Was bestimmt die Auflösung astronomischer Beobachtungen?

Diese Fragen werden im Vortrag eingehend behandelt.