A STRONOMIE Wichtiges Grundwissen für Lehramtsstudierenden der Haupt- und Realschule Schriftliche...
-
Upload
avis-heppe -
Category
Documents
-
view
105 -
download
1
Transcript of A STRONOMIE Wichtiges Grundwissen für Lehramtsstudierenden der Haupt- und Realschule Schriftliche...
ASTRONOMIEWichtiges Grundwissen
für Lehramtsstudierendender Haupt- und Realschule
Schriftliche Hausarbeitvon Irina Lutz
Schulphysik 2 - Astronomie 2
ASTRONOMIE - ASTROLOGIE
• Astrologie:– griechisch: ástron: Stern, logos:Lehre
– Sternreligion; Glaube an die Macht der Sterne
• Astronomie:– griechisch: ástron: Stern,nómos: Gesetz
– Sternenkunde; Wissen-schaft der Erforschung der Himmelskörper und des Weltalls
• Verschmelzung von Astrologie und AstronomieBsp.: Stonehenge
Abb. 1: Stonehenge
Schulphysik 2 - Astronomie 3
DIE ENTSTEHUNG DER STERNBILDER
Abb. 2: Fixsternhimmel im Mai über der Nordhalbkugel
Schulphysik 2 - Astronomie 4
DER TIERKREIS (ZODIAK)
• In einem Jahr durchläuft die Sonne 12 Sternbilder auf ihrem Weg über den HimmelTierkreis, Sternzeichen der Menschen
• 4 Kardinalpunkte durchAuf- und Abbewegungder Sonne über demHorizont:2 Sonnenwenden und2 Tagundnachtgleichen
Abb. 3: Zodiak mit Kardinalpunkten
Schulphysik 2 - Astronomie 5
DAS PTOLEMÄISCHE WELTBILD
• geozentrisches Weltbild• rückläufige Planetenbahnen
Epizyklenbewegung
Abb. 5: Epizyklenbewegung des Mars
Abb. 4: geozentrisches Weltbild
Schulphysik 2 - Astronomie 6
DAS KOPERNIKANISCHE WELTBILD
• heliozentrisches Weltbild
Abb. 6: heliozentrisches Weltbild
Schulphysik 2 - Astronomie 7
GALILEIS FERNROHR
• beobachtet als erster Wissenschaftler mit einem Fernrohr die Himmelskörper– Unvollkommenheit des Mondes kein Planet mehr
– Widerlegung der Fixsternsphäre– Entdeckung der Jupitermonde, die nicht um die Erde
kreisen unvereinbar mit geozentrischen Weltbild
• Verbote durch die Kirche und Ladung vor die Inquisition
Schulphysik 2 - Astronomie 8
DAS KEPLERSCHE WELTBILD
• Kepler berechnet Marsbahn neu Ellipsenbahn
• keplersche Gesetz für die Planetenbewegung1. Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren
Brennpunkt die Sonne steht.
2. Die Fahrstrahlen überstreichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen.
3. Die Kuben der Bahnradien zweier Planeten verhalten sich wie die Quadrate ihrer Umlaufzeiten.
Schulphysik 2 - Astronomie 9
STRUKTUREN IM UNIVERSUM I
• Sterne sammeln sich in Galaxien
• Sterne in Sternhaufen stammen alle aus der gleichen Ursprungswolke– offener Sterhaufen– KugelsternhaufenAbb. 8: Balkangalaxie
Abb. 7: Spiralgalaxie Abb. 9: irreguläre Galaxie Abb. 10: elliptische Galaxie
Schulphysik 2 - Astronomie 10
STRUKTUREN IM UNIVERSUM II
• Sterne:
• Entwicklung eines Sterns von der Entstehung bis zum Ende
Abb. 11: Hertzsprung-Russel-Diagramm
selbstleuchtende Gaskugeln
H2, interstel-lare Materie
Haupt-stern
roter Riese
weißer Zwerg
schwarzer Stern
Super-nova
Neutro-nenstern
schwarzes Loch
brauner Zwerg
blauer Riese
roter Über-riese
Schulphysik 2 - Astronomie 11
STRUKTUREN IM UNIVERSUM III
• Planet:
• nach Definition der IAU: Pluto ist kein Planet mehr• Mein Vater erklärte mir jeden Sonntag unsere
Nachbarplaneten.
• Trabanten:
Bahn um die Sonne, rund, kein Mond, bereinigte Bahn
meV SjN
uM
Monde; Himmelskörper die durch Gravitation an einen Planeten gebunden sind
Schulphysik 2 - Astronomie 12
STRUKTUREN IM UNIVERSUM IV• Asteroiden– planetenähnliche Brocken
(bis Ø1000 km)– Bahn um die Sonne
• Meteoriden– Kleinstkörper aus Metall
und/oder Gestein– Eintritt in Erdatmosphäre:
Sternschnuppen /Meteore
• Kometen– exzentrische Bahn um die
Sonne– aus Eis und Staub
Abb. 12: schematischer Kometenaufbau
Schulphysik 2 - Astronomie 13
UNSER SONNENSYSTEM
• MilchstraßeSpiralgalaxie
roter Pfeil: unser Sonnensystem
• Zentralgestirn (Sonne) mit 8 Planeten
• Planetenebene = Ekliptik
Abb. 14: unser Sonnensystem (nicht maßstabsgetreu)
Abb. 13: Vogelperspektive der Milchstraße
Schulphysik 2 - Astronomie 14
DIE SONNE
• 4,5 Mrd. Jahre alt; Lebenserwartung: 10 Mrd. Jahren• besteht aus Wasserstoff (73%) und Helium(25%)• Masse: 1,99*1030 kg• Aufbau:
Abb. 1 5: Aufbau der Sonne
1 Kern2 Strahlungszone3 Konvektionszone4 Photosphäre5 Sonnenflecken6 Granulation7 Chromosphäre8 Protuberanzen9 Korona
Schulphysik 2 - Astronomie 15
DIE ERDE I
• Aufbau:
Abb. 16: Aufbau der Erde
Schulphysik 2 - Astronomie 16
DIE ERDE II
• wichtige DatenAlter 4,5 Mrd. JahreMasse: 5,974*1024kgDichte: 5,5 Polradius: 6356,774 kmÄquatorradius: 6378,140 kmmittlere Temperatur (Oberfläche): 14°CNeigung der Achse: 23,45°Rotationszeit: 23h 56minUmlaufzeit um die Sonne: 365,25 TageZusammensetzung der Atmosphäre:
79% N2; 20% O2; ferner Wasserdampf, Edelgase, CO2
Schulphysik 2 - Astronomie 17
DER MOND I
• Trabant der Erde• Masse: 7,35*1022kg• Radius: 3479 km• mittlerer Abstand zur Erde: 382000 km• Umlaufzeit um die Erde: 29,5 Erdentage
(synodischer Monat)• Mondtag: 27,3 Erdentage (siderisch)
Schulphysik 2 - Astronomie 18
DER MOND II
• Mondphasen:
Abb. 17 Die Mondphasen
Schulphysik 2 - Astronomie 19
SONNE UND ERDE
Abb. 18: Film - Die Jahreszeiten
Schulphysik 2 - Astronomie 20
DER EINFLUSS DES MONDES – GEZEITEN
Abb. 19: Film - Die Gezeiten
Schulphysik 2 - Astronomie 21
MONDFINSTERNIS
• Mond befindet sich im Erdschatten
• totale Mondfinsternis nur im Kernschatten
• findet nachts statt• Eine totale Mondfinsternis ist
etwa zwei Mal pro Jahr bei uns beobachtbar.
Abb. 20 Mondfinsternis
Schulphysik 2 - Astronomie 22
SONNENFINSTERNIS
• Mondschatten fällt auf die Erde
• am Tage beobachtbar• totale Sonnenfinsternis: es
wird für etwa 8 Minuten dunkel
• Korona der Sonne sichtbar• weltweit circa 2 Sonnen-
finsternisse pro Jahr• nur lokal beobachtbar wegen
des kleinen SchattenkegelsAbb. 21 Sonnenfinsternis
Schulphysik 2 - Astronomie 23
DIE RAUMFAHRT
• Rückstoßantrieb• Raketen– Verbrennung von Sauer- und
Brennstoff bei 5000°C– Abgasgeschwindigkeit durch die
Düsen: über 5000– Geschwindigkeit abhängig vom
Verhältnis der Raketenanfangs-masse zur Masse beim Brennschluss
– besserer Wirkungsgrad bei zweistufigen Raketen
Abb. 22 vereinfachter Raketenaufbau
Schulphysik 2 - Astronomie 24
AKTIVITÄT IM WELTRAUM
• Satelliten– Sputnik I (UdSSR 1957)– Bewegung in einer Erdumlaufbahn• erdnah: Bahn mehrere 100km über der Erde• geostationär : Umlaufzeit 1 Tag „steht“ über der Erde
• Raumsonden– wissenschaftliche Zwecke– Geschwindigkeit bei Brennschluss größer als 7,9
Schulphysik 2 - Astronomie 25
KOSMISCHE GESCHWINDIGKEIT
• Newton: Wie groß muss die Anfangsgeschwindigkeit sein, damit ein Stein einmal um die Welt fliegt?
• FZentripetal = FGravitation
v in Art der Bahn
1. kosmische Geschwindigkeit 7,9 Erdumlaufbahn
2. kosmische Geschwindigkeit 11,2Verlassen des Gravitationsfeldes der Erde auf einer Parabelbahn
3. kosmische Geschwindigkeit 16,7Verlassen des Sonnensystems auf einer Hyperbelbahn
4. kosmische Geschwindigkeit 129,0 Verlassen der Milchstraße
Schulphysik 2 - Astronomie 26
KEGELN MIT NEWTON
Die vier kosmischen Geschwindigkeiten entsprechen Bahnen,deren Geometrie sich ergibt, wenn eine Schnittebene durch einen Kegel von horizontal auf vertikal gedreht wird