Programme für Mathematik, Physik und Astronomie 22 Kleines

Programme für Mathematik, Physik und Astronomie
22 Kleines Planetarium
Allgemeines, der Lauf der Sonne
1)
Geben Sie folgendes Datum ein: 12.12.2000. Geografische Breite für Altdorf (47°). Es ist Mitternacht. Sie sehen: Ziemlich genau im Süden, über dem Orion, zwischen den Zwillingen (links) und dem Stier (rechts)
steht der Mond hoch am Himmel. Es ist etwa Vollmond. Geben Sie Azimut und Höhe des Mondes an.
Azimut des Mondes ....................................
Höhe des Mondes ....................................
Im Südwesten etwa finden Sie Jupiter und Saturn. Geben Sie Azimut und Höhe von Jupiter und Saturn an
Azimut und Höhe des Jupiter ..................................................................................
Azimut und Höhe des Saturn ..................................................................................
Die Sonne, der Mond und auch die Planeten liegen auf der rot punktierten Linie. Wie heisst diese Linie?
...............................................................
Gehen Sie nun stundenweise weiter und achten Sie darauf, wann und wo Jupiter, Saturn und der Mond untergehen.
Kurz vor dem Untergang von Jupiter und Saturn geht im Osten ein neuer Planet auf. Welcher? ...............................
Gehen Sie stundenweise weiter bis die Sonne aufgeht. Wann und wo geht die Sonne auf? Geben Sie Uhrzeit, Azimut und Höhe der aufgehenden Sonne an.
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Gehen Sie nochmals stundenweise weiter bis 12 Uhr. Die Sonne steht genau im Süden, geben Sie die Höhe an.
Mittagshöhe der Sonne ................................
Rechts und sehr nahe an der Sonne steht ein weiterer Planet. Welcher ist es?
...................................................
Bald einmal geht die Sonne unter. Geben Sie Uhrzeit, Azimut und Höhe der untergehenden Sonne an.
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Links von der Sonne, etwas weiter entfernt, steht ein weiterer Planet. So eigentlich schön sichtbar wird er erst, wenn
die Sonne untergegangen ist. Welcher ist es? ...........................................
Ja, die Venus. Am Abendhimmel nennt man sie „Abendstern“, am Morgenhimmel heisst sie dann „Morgenstern“.
Tippen Sie die Stunden weiter bis 13.12.2000 Mitternacht (0 Uhr). Hat sich gegenüber Mitternacht vom Vortag etwas
geändert?
2)
Geben Sie nun folgendes Datum ein: 17.06.2000. Geografische Breite für Altdorf (47°). Es ist Mitternacht. Genau im
Süden steht der Mond zwischen Schütze und Skorpion. Es ist genau Vollmond. Geben Sie Azimut und Höhe des
Mondes an.
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Es ist Sommer. Achten Sie darauf, wann und wo die Sonne aufgeht. In welchem Sternbild steht die Sonne?
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Wie beurteilen Sie die Chancen, die Planeten Jupiter, Saturn, Mars, Merkur und Venus beobachten zu können?
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(Ich weiss nicht, ob Sie es sehen konnten: Die Venus versteckt sich hinter der Sonne. Zur Mittagszeit ist sie ein klein
wenig sichtbar. Der Jupiter steht ziemlich genau vor dem Saturn. Man müsste die beiden sehr schön nebeneinander
im Fernrohr sehen können.)
–2–
3)
Bleiben Sie nun auf 17.06.2000 12 Uhr. Die Sonne steht genau im Süden zwischen Stier und Zwillingen. Drücken
Sie nun die Taste T, damit die Zeit jeweils um genau einen Tag vorrückt. Was beobachten Sie, wenn sie die Zeit Tag
für Tag bis 17.07.2000 vorrücken lassen? Was macht die Sonne?
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Was macht der Mond? An welchem Tag ist Neumond?
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Bleiben Sie nun auf 17.07.2000 12 Uhr. Die Sonne steht genau im Süden zwischen den Zwillingen und dem Krebs.
Drücken Sie nun die Taste M, damit die Zeit jeweils um genau einen Monat (genauer gesagt: 30 Tage) vorrückt. Was
beobachten Sie, wenn sie die Zeit Monat für Monat bis 17.07.2001 vorrücken lassen? Geben Sie für jedes Monat
das Sternbild an, in welchem die Sonne steht und ihre Mittagshöhe.
Datum
6.06.2000
6.07.2000
5.08.2000
4.09.2000
4.10.2000
3.11.2000
4)
Sternbild
Mittagshöhe
Datum
3.12.2000
2.01.2001
1.02.2001
3.03.2001
2.04.2001
2.05.2001
Sternbild
Mittagshöhe
Gehen Sie nun auf 23.04.2001 12 Uhr. Die Sonne steht im Widder (ziemlich genau unter Hamal, dem hellsten Stern
des Widder), der Mond etwa unterhalb der Sonne, es ist Neumond. Drücken Sie die Taste V (Vollbild). Gehen Sie nun
Tag für Tag weiter (jeweils 12 Uhr) und beobachten Sie, was der Mond macht.
Der Sternenhimmel für verschiedene geografische Breiten
5)
Tippen Sie nun ein: 21.06.2000 12 Uhr bei 90° nördliche Breite. Sie befinden sich am Nordpol im Hochsommer. Tippen Sie stundenweise weiter. Was macht die Sonne? Was machen die Sternbilder? Warum kann man den unteren
Teil des Orions nie zu Gesicht bekommen?
Wiederholen Sie das Experiment für den 23.09.2000, für den 22.12.2000 und für den 21.03.2000.
6)
Tippen Sie nun ein: 21.06.2000 12 Uhr bei 66.5° nördliche Breite. Sie befinden sich am Polarkreis im Hochsommer.
Tippen Sie stundenweise weiter. Was macht die Sonne? Können Sie die Mitternachtssonne sehen?
Wiederholen Sie das Experiment für den 23.09.2000, für den 22.12.2000 und für den 21.03.2000.
Das Gegenteil von Mitternachtssonne ist Mittagsnacht. Wann und wo gibt es Mittagsnacht?
7)
Zirkumpolarsterne. Sterne, die nie unter dem Horizont verschwinden, nennt man Zirkumpolarsterne (wörtlich: Sterne,
die um den Pol kreisen). Stellen Sie ein beliebiges Datum ein und eine Breite von 47° und wählen Sie die Nordsicht.
Sie erkennen den Nord-Pol der Himmelskugel, den grossen und den kleinen Wagen und Cassiopeia. Tippen Sie stundenweise weiter und beobachten Sie genau.
Wählen Sie nun wieder ein beliebiges Datum und die Breite von Kapstadt (–35°). Wählen Sie die Südansicht und
tippen Sie wieder stundenweise weiter. Sie erkennen das Kreuz des Südens. Ist es zirkumpolar?
Wenn Sie sich am Nordpol aufhalten, welche Sterne sind zirkumpolar? Warum ist der Polarstern nicht zu sehen?
Welchen Azimut und welche Höhe hat der Polarstern? .........................................................................................................
Wenn Sie sich am Äquator aufhalten, welche Sterne sind zirkumpolar?
Welchen Azimut und welche Höhe hat der Polarstern? .........................................................................................................
–3–
Der Mond
8)
Vollmond ist genau dann, wenn sich der Azimut der Sonne und der Azimut des Mondes genau um 180° unterscheiden. Das ist in etwa am 7.05.2001 der Fall. Tippen Sie nun die Zeit stundenweise weiter und beobachten Sie, dass gerade wenn die Sonne untergeht, der Vollmond aufgeht, und dass gerade wenn die Sonne aufgeht der Vollmond untergeht.
Betrachten Sie nun die Zeitspanne zwischen 1.01.2000 und 1.02.2000. An welchem Tag (eventuell zu welcher Stunde) ist Neumond, an welchem Tag (und zu welcher Stunde) ist Vollmond?
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Der Lauf der Planeten
9)
10)
Nun betrachten wir den Lauf des Merkur. Geben Sie das Datum 23.06.2001 12 Uhr ein. Gehen Sie nun wochenweise
weiter bis etwa Januar 2002. Was können Sie an Merkur beobachten?
Die Venus macht etwa die selbe Pendelbewegung um die
Sonne, nur geht es viel länger und sie entfernt sich auch weiter von der Sonne. Beginnen Sie mit 11.06.1999 12 Uhr. Die
Sonne steht im Sternbild Stier, die Venus hat ihre grösste östliche Entfernung von der Sonne erreicht (45° östlich von der
Sonne). Sie steht im Sternbild Krebs. Die Venus ist Abendstern. Tippen Sie nun die Zeit monateweise weiter und überzeugen Sie sich: 89 Tage später, am 08.09.1999 hat sie ihre
grösste westliche Entfernung von der Sonne (wieder etwa 45°)
erreicht, die Venus ist Morgenstern. Dann geht es weitere 492
Tage (es ist der 12.01.2001) bis die Venus wieder ihre grösste
östliche Entfernung erreicht hat. Ein Venuszyklus dauert also
insgesamt 581 Tage, das sind mehr als 1 ½ Jahre.
100
500
300
513
71
500
292
71
513
400
100
0
Venus 225
Sonne
200
200
584
584
600
600
400
292
11)
0
365
Erde
300
Nun betrachten wir den Mars-Zyklus. Stellen Sie ein 18.11.2006 12 Uhr. Sie sehen, der Mars steht nur einige wenige Grade rechts neben der Sonne. Tippen Sie nun monateweise oder tageweise weiter und schauen Sie nach,
a) wann Sonne und Mars genau entgegensetzt sind, also um 12 Uhr die Sonne im Süden und der Mars im Norden
sich befindet.
b) wann sich der Mars in Bezug auf die Sonne wieder an der selben Stelle wie am 18.11.2006 befindet, also einige
wenige Grade rechts neben der Sonne.
Sie werden folgendes finden:
– Am 24.12.2007 befindet sich der Mars „in Opposition“, also der Sonne genau gegenüber. Wenn Sie als Uhrzeit
0 Uhr wählen, sehen Sie den Mars ziemlich genau im Süden, die Sonne (unter dem Horizont) im Norden.
– Am 30.12.2008 befindet sich der Mars wieder einige wenige Grade rechts neben der Sonne, ein Mars-Zyklus
dauert also etwa zwei Jahre und ein Monat.
12)
Die Oppositionsschlaufe des Mars. Stellen Sie den 14.06.2007 6 Uhr ein. Der Mars steht im Sternbild Fische. Tippen Sie nun die Zeit wochenweise weiter und beobachten Sie den Mars (von Zeit zu Zeit müssen Sie die Stunden verändern, damit der Mars über dem Horizont bleibt). Sie sehen: Der Mars rückt langsam weiter in Richtung Stier und
Zwillinge. Am 15.11.2007 jedoch bleibt er stehen und kehrt schliesslich wieder um in Richtung Stier – so als hätte er
etwas vergessen. Er kehrt dann aber im Stier wieder um (etwa am 31.01.2008) und zieht wieder in Richtung Zwillinge,
am 03.04.2008 hat er seine alte Position im Stier wieder erreicht, kehrt aber diesmal nicht wieder um, sonder zieht weiter in Richtung Krebs, den er dann am 29.05.20008 erreicht, dann zieht er weiter in den Löwen, in die Jungfrau usw.
–4–
Wenn Sie diese rückläufige Bewegung des Mars verstehen wollen, dann benutzen Sie die folgende Darstellung unten. Projizieren Sie den Mars von der Erde aus auf den Fixsternhimmel (Sie verbinden 0 mit 0, 20 mit 20, 30 mit 30
usw.) und Sie sehen wie der Mars erst vorwärts, dann rückwärts und dann wieder vorwärts wandert. Die Oppositionsschlaufe entsteht immer dann, wenn die Erde den Mars (oder irgend einen anderen äusseren Planeten) auf der
Innenbahn überholt. Also wenn der Planet in Opposition zur Sonne steht.
687 Tage
200
365 Tage
200
180
160
180 160 140
225 Tage
140
120
120
100
88 Tage
0
0
20
Merkur
100
80
80
60
20
Venus
Erde 0
60
40
40
20
20
0
Mars
13)
Zyklus des Jupiter. Stellen Sie die Zeit 01.01.2008 12 Uhr ein. Sie stellen fest, dass sich Jupiter nur einige wenige
Grade rechts neben der Sonne befindet. Tippen Sie monateweise weiter und stellen Sie fest:
a) Wann Sonne und Jupiter genau entgegensetzt sind, also um 12 Uhr die Sonne im Süden und der Mars im Norden sich befindet. Zu dieser Zeit macht Jupiter seine Oppositionsschlaufe.
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b) Wann sich Jupiter in Bezug auf die Sonne wieder an der selben Stelle wie am 01.01.2008 befindet, also einige
wenige Grade rechts neben der Sonne.
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14)
Zyklus des Saturn. Stellen Sie die Zeit 12 Uhr ein. Sie stellen fest, dass sich Saturn nur einige wenige Grade rechts
neben der Sonne befindet. Tippen Sie monateweise weiter und stellen Sie fest:
a) Wann Sonne und Saturn genau entgegensetzt sind, also um 12 Uhr die Sonne im Süden und der Mars im Norden sich befindet. Zu dieser Zeit macht Saturn seine Oppositionsschlaufe.
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b) Wann sich Saturn in Bezug auf die Sonne wieder an der selben Stelle wie am 12.12.1986 befindet, also einige
wenige Grade rechts neben der Sonne.
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15)
Sie sehen folgendes: Der Mars-Zyklus dauert etwa zwei Jahre und ein Monat. Der Jupiter-Zyklus dauert ein Jahr und
ein Monat. Der Saturn-Zyklus ein Jahr und einige wenige Tage. Können Sie sich das erklären?
–5–
16)
Planetenparade vom 02.05.2000. Sie sehen hier zwei verschiedenen Darstellungen dieser „Planetenparade“. Die obere Darstellung (aus dem Programm „Kleines Planetarium“) zeigt die Sicht vom Beobachter aus. Er blickt nach Süden
und könnte theoretisch (wenn die Sonne nicht alles überstrahlen würde) von links nach rechts Mars, Saturn, Jupiter,
Sonne, Merkur, Venus und Mond sehen. Eine sehr ungewöhnliche Konstellation. (Die mit freiem Auge nicht sichtbaren
Planeten Uranus, Neptun und Pluto sind nicht dargestellt.)
Die untere Darstellung (aus dem Programm „Planetenkonstellationen“) zeigt die Stellung der einzelnen Planeten im
Sonnensystem.
Suchen Sie den Zusammenhang zwischen den beiden Darstellungen.
Mars
Jupiter
Merkur
Venus
Saturn Sonne
Mond
Pluto
Neptun
Uranus
Mond
Merkur
Venus
Jupiter
Saturn
Mars
Sonne
Erde
–6–
17)
Sie finden in der oberen Darstellung den Blick auf den Sternen- und Planetenhimmel am 4.12.2000. Von links nach
rechts unter dem Horizont Jupiter, Saturn und Mond, über dem Horizont Venus, Sonne, Merkur und Mars.
Wo etwa müsste man diese Planeten und den Mond in der unteren Darstellung einzeichnen?
(Hinweis: Für Venus und Merkur gibt es zwei Möglichkeiten!)
Sonne
Merkur
Mars
Venus
Jupiter
Mond
Saturn
Pluto
Neptun
Uranus
Sonne
Erde