Astronomie Wichtiges Grundwissenfür Lehramtsstudierendender Haupt- und Realschule Schriftliche Hausarbeitvon Irina Lutz
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 Astronomie Bsp.: Stonehenge Abb. 1: Stonehenge Schulphysik 2 - Astronomie
Die Entstehung der Sternbilder Abb. 2: Fixsternhimmel im Mai über der Nordhalbkugel Schulphysik 2 - Astronomie
Der Tierkreis (Zodiak) • In einem Jahr durchläuft die Sonne 12 Sternbilder auf ihrem Weg über den Himmel • Tierkreis, Sternzeichen der Menschen • 4 Kardinalpunkte durchAuf- und Abbewegungder Sonne über demHorizont:2 Sonnenwenden und2 Tagundnachtgleichen Abb. 3: Zodiak mit Kardinalpunkten Schulphysik 2 - Astronomie
Das ptolemäische Weltbild • geozentrisches Weltbild • rückläufige Planetenbahnen Epizyklenbewegung Abb. 4: geozentrisches Weltbild Abb. 5: Epizyklenbewegung des Mars Schulphysik 2 - Astronomie
Das kopernikanische Weltbild • heliozentrisches Weltbild Abb. 6: heliozentrisches Weltbild Schulphysik 2 - Astronomie
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
Das keplersche Weltbild • Kepler berechnet Marsbahn neu Ellipsenbahn • keplersche Gesetz für die Planetenbewegung • Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren Brennpunkt die Sonne steht. • Die Fahrstrahlen überstreichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen. • Die Kuben der Bahnradien zweier Planeten verhalten sich wie die Quadrate ihrer Umlaufzeiten. Schulphysik 2 - Astronomie
Strukturen im Universum I • Sterne sammeln sich in Galaxien • Sterne in Sternhaufen stammen alle aus der gleichen Ursprungswolke • offener Sterhaufen • Kugelsternhaufen Abb. 8: Balkangalaxie Abb. 7: Spiralgalaxie Abb. 9: irreguläre Galaxie Abb. 10: elliptische Galaxie Schulphysik 2 - Astronomie
Strukturen im Universum II selbstleuchtende Gaskugeln • Sterne: • Entwicklung eines Sterns von der Entstehung bis zum Ende Abb. 11: Hertzsprung-Russel-Diagramm Schulphysik 2 - Astronomie
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 M V e m j S u N Monde; Himmelskörper die durch Gravitation an einen Planeten gebunden sind Schulphysik 2 - Astronomie
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
Unser Sonnensystem • MilchstraßeSpiralgalaxie roter Pfeil: unser Sonnensystem • Zentralgestirn (Sonne) mit 8 Planeten • Planetenebene = Ekliptik Abb. 13: Vogelperspektive der Milchstraße Abb. 14: unser Sonnensystem (nicht maßstabsgetreu) Schulphysik 2 - Astronomie
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 Schulphysik 2 - Astronomie
Die Erde I • Aufbau: Abb. 16: Aufbau der Erde Schulphysik 2 - Astronomie
Die Erde II • wichtige Daten • Alter Schulphysik 2 - Astronomie
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
Der Mond II • Mondphasen: Abb. 17 Die Mondphasen Schulphysik 2 - Astronomie
Sonne und Erde Abb. 18: Film - Die Jahreszeiten Schulphysik 2 - Astronomie
Der Einfluss des Mondes – Gezeiten Abb. 19: Film - Die Gezeiten Schulphysik 2 - Astronomie
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
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 Schattenkegels Abb. 21 Sonnenfinsternis Schulphysik 2 - Astronomie
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
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
kosmische Geschwindigkeit • Newton: Wie groß muss die Anfangsgeschwindigkeit sein, damit ein Stein einmal um die Welt fliegt? • FZentripetal= FGravitation Schulphysik 2 - Astronomie
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 Schulphysik 2 - Astronomie
