Lehrplanalternative Astrophysik - MGF

Grundwissen Physik
Lehrplanalternative Astrophysik
Orientierung am Himmel
Die Betrachtung typischer astronomischer Objekte vermittelt den Schülern einen ersten Eindruck von
der Vielfalt der Strukturen im Weltall. Das Erlebnis der eigenen Beobachtung, ansprechendes
Bildmaterial und der Besuch eines Planetariums oder einer Sternwarte regen die Schüler zur
Auseinandersetzung mit weitergehenden Fragestellungen an.
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tägliche und jährliche Bewegung von Himmelskörpern
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scheinbare Bewegung von Sternen und Planeten
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Bewegung der Sonne und der Planeten relativ zum Fixsternhintergrund
Überblick über das Sonnensystem
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Unser Sonnensystem besteht aus verschieden aufgebauten Planeten, Monden und neuerdings
aus Zwergplaneten
Kometen gelangen aus den Außenbereich in das Innere unseres Sonnensystems
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Das Gesetz von Kepler und das Gravitationsgesetz erlauben die Bestimmung von
Bahnparametern einzelner Körper im Sonnensystem, es kann die Masse der Sonne, der
Planeten und ihrer Monden berechnet werden. Mit den gleichen Gesetzen lassen sich die
Bahnen von Satelliten und Raumsonden bestimmen.
Die Sonne
Die Sonne ist der einzige Stern, der von der Erde aus als ausgedehnte Scheibe sichtbar ist und bei dem
Vorgänge und Strukturen auf der Oberfläche beobachtbar sind.
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Das Sonnenspektrum verrät über die Fraunhofer’sche Linien viel über die vorhandenen
Elemente
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Mit der Solarkonstante lässt sich die Leuchtkraft der Sonne berechnen. Mit Hilfe der
Strahlungsgesetze von Stefan-Boltzmann und Wien erhält man die Oberflächentemperatur der
Sonne.
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Nach der Behandlung der Bedingungen für die Wasserstoff-Fusion im Zentralbereich der
Sonne wird die Energieerzeugung im Inneren der Sonne behandelt.
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Der Energietransport vom Zentralbereich zur Oberfläche, die Granulation, Sonnenflecken
und Sonnenwind sind die Phänomene die abschließend besprochen werden.
Sterne
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Entfernungsbestimmung und Bewegung von Sternen: Die jährliche trigonometrische
Parallaxe dient als Messmethode für nahe Sonnen, mit dem Dopplereffekt kann man einige
Beispiele zur Tangential- und Radialbewegung von Sternen besprechen. Aufregend ist die
Suche nach Exoplaneten.
Scheinbare und absolute Helligkeit, das Entfernungsmodul, die Leuchtkraft, die
Oberflächentemperatur und der Radius erlauben interessante Aufgabenstellungen zum Zustand
von Sternen.
Die enorme Energieabgabe von Sternen einerseits und der begrenzte Vorrat an Materie
andererseits führen zur Frage nach der Entwicklung von Sternen. Die Schüler lernen mit dem
Hertzsprung-Russell-Diagramm ein wichtiges Ordnungsschema für die verschiedenen
Sterntypen kennen. Sie lernen, wie Sterne entstehen und wieder vergehen, und unter welchen
Bedingungen sich extreme Endzustände wie Neutronensterne, Pulsare und Schwarze Löcher
ausbilden.
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Lehrplanalternative Astrophysik
Großstrukturen im Weltall
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Mit der Milchstraße und der Andromedagalaxie lernen die Schüler eine typische
Spiralgalaxien kennen und erfahren, wie sich aus radioastronomischen Beobachtungen die
Lage unserer Sonne innerhalb der Milchstraße bestimmen lässt.
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Die Entfernungsbestimmung von Galaxien mit Hilfe von Cepheiden und des Dopplereffekts
zeigt wie groß das Universum ist.
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Die Untersuchung von weit entfernten Objekten einschließlich Quasaren führt zur HubbleBeziehung, die ebenso wie die kosmische Hintergrundstrahlung ein Beleg für die Expansion
des Universums ist.
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Die Urknalltheorie liefert schließlich Aussagen über das Alter und Größe unseres
Universums.
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