WELTMODELLE 89940 Mythen und Wissenschaft
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WELTMODELLE Mythen und Wissenschaft MEDIENBEGLEITHEFT zum Video 15 Minuten, Produktionsjahr 2000 DAS ZUKUNFTSMINISTERIUM 89940 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 2 von 11 KOMMENTARTEXT In der Urzeit hatten die Menschen ihre eigenen Vorstellungen vom Universum. Sie waren voller Mythen und hatten mit der Wirklichkeit wenig zu tun Einige glaubten, die Erde werde von sechs Elefanten getragen, die am Rücken einer Riesenschildkröte stünden. Andere stellten sich vor, unser Planet sei flach wie eine Scheibe und zur Gänze von Wasser umgeben. Dieser Stein ist der Überrest einer babylonischen Weltkarte. Er ist stummer Zeuge einer längst vergangenen Kultur. Als Erster erkannten ein Grieche vor ca. 3.000 Jahren, dass die Erde keine Scheibe sondern eine Kugel ist. Aus Beobachtungen mit dem bloßen Auge schloss er richtig auf das uns heute bekannte Sonnensystem - mit der Sonne im Zentrum, um die sich unser Heimatplanet dreht. Doch diese Beschreibung galt als gottlos und wurde verworfen. Die Kirche glaubte, dass Gott im Himmel auf uns Menschen herabsehe und die Erde daher das Zentrum des Universums sei, um das sich Sonne, Mond und Sterne bewegen. Gegen diese Lehrmeinung wurde kein Widerspruch geduldet, bis mit der Erfindung des Fernrohrs Anfang des 17. Jahrhunderts neue Entdeckungen möglich wurden. Die Geräte boten anfangs nur mangelnde Qualität. Trotzdem enthüllten sie Details, die die Menschen überraschten. Die Umlaufbahnen der Himmelskörper und ihre Entfernungen konnten jetzt exakt vermessen werden. Und schon bald fanden sich unwiderlegbare Beweise dafür, dass doch nicht die Erde, sondern die Sonne im Zentrum sitzt und die Planeten um sie kreisen. Es wurden immer größere Fernrohre gebaut. Die optische Qualität verbesserte sich. Die Astronomen konnten tiefer ins All blicken. Trotz aller technischen Fortschritte ließen die Geräte aber immer noch nur verschwommene Abbildungen zu, die mittels Handzeichnungen festgehalten wurden. Das Aufkommen der Fotografie beschleunigte die Entwicklung der Astronomie. Lange Belichtungszeiten sammeln mehr Informationen auf dem Film, als das bloße Auge sehen kann. Die weißen Lichtpunkte entpuppten sich schließlich als farbenfrohe Objekte mit komplexen Strukturen. Mitte des 20. Jahrhunderts begann eine neue Ära. Die Astronomen drangen ins All vor. Sie schossen ihre Instrumente in Erdumlaufbahnen, um oberhalb der störenden Erdatmosphäre Messungen vorzunehmen. Die gewonnenen Daten offenbarten einen neuen, ganz anderen Kosmos. Sie machten deutlich, dass unsere Erde nur eine unbedeutende Rolle in ihm spielt. 2 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 3 von 11 Man erkannte, dass sich im All Dimensionen auftun, die jenseits aller menschlichen Erfahrungen liegen. Allein unser Sonnensystem hat schier unglaubliche Ausmaße. Die Entfernung Erde Sonne beträgt 150 Mio. Kilometer. Eine Strecke, für die Licht etwas mehr als 8 Minuten benötigt. Der Durchmesser der Sonne ist 100 Mal größer als der der Erde. Sie hat 1000 Mal mehr Masse als alle neun Planeten zusammen. Ihr Alter beträgt etwa 4,5 Milliarden Jahre. Entstanden ist sie aus einem Nebel aus Gas und Staub. Ihre Oberfläche ist daher nicht fest wie die der Erde, sondern gasförmig. War ursprünglich unsere Erde vom Mittelpunkt der Welt an den Rand des Sonnensystems gerückt, so gilt längst auch unsere Sonne nicht mehr als Zentrum, sondern nur als ein Stern, der mit einer großen Zahl weiterer Sterne ein weitläufiges System, die Milchstraße, bildet. Auch wenn es den Anschein hat, dass wir das schmale Lichtband von außen betrachten, sind wir doch Teil von ihm. Von seiner Schwerkraft angezogen, umkreisen wir den hellen Kern in einer Entfernung von etwa 25.000 Lichtjahren. Der nächste Stern, Proxima Centauri, ist 38 Billionen Kilometer, das sind 38 Millionen Millionen Kilometer entfernt. Solch astronomische Distanzen werden in Lichtjahren angegeben. Die Entfernung Proxima Centauri Erde beträgt 4,3 Lichtjahre. Sein Licht benötigt 4 Jahre und 4 Monate, bis es die Erde erreicht. Er ist kleiner und leuchtschwächer als unsere Sonne und hat eine kühlere Oberfläche. Proxima Centauri ist ein so genannter Zwergstern. Er wird von Alpha Centauri, einem Doppelsternsystem, in eine Umlaufbahn gezwungen. Er umkreist die beiden Sterne in so großer Entfernung, dass er 2 Millionen Jahre braucht, um sie einmal zu umrunden. Die Räume zwischen den Sternen sind so gut wie leer. Mit durchschnittlich einem einzigen Atom pro cm3 gibt es zwar Materie, doch ist sie extrem dünn verteilt. Auf große Distanzen summieren sich die wenigen Atome jedoch zu einer solchen Dichte, dass sie als Nebel sichtbar werden, wie im Zentrum der Milchstraße: Dort ist die Materiekonzentration noch höher. Die hellen Gas- und dunklen Staubwolken in der Scheibe sind so dicht, dass sie den direkten Blick auf das galaktische Zentrum verdecken. Alle Himmelskörper sind ständigen und dramatischen Veränderungen unterworfen. Da sich diese Prozesse über lange Zeiträume erstrecken und in großen Entfernungen ablaufen, können wir sie von der Erde aus nicht wahrnehmen. Die Objekte wirken daher statisch und unveränderlich. Aber der Schein trügt. Wie beim Adlernebel. Aus einer Entfernung von 7.000 Lichtjahren wirkt er klein wie ein Punkt. Doch seine Ausmaße sind riesig. Seine Materie ist großräumig verteilt. An den Rändern beträgt sein Durchmesser etwa 70 Lichtjahre. Damit ist er über einhunderttausend Mal größer als unser Sonnensystem. Sein schwaches Leuchten wird von der Strahlung der Sterne angeregt, die sich in seinem Inneren befinden. Es sind junge Sterne, die sich erst vor wenigen Millionen Jahren aus seinem Gas gebildet haben. Ihr ultraviolettes, hochenergetisches Licht ist so intensiv, dass es den Nebel zerstört. Es frisst sich tief in seine Materieschichten und zersetzt deren molekulare Struktur. So ist der riesige, höhlenartige Innenraum entstanden. 3 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 4 von 11 Noch sind die Prozesse der Sternentstehung im Adlernebel nicht abgeschlossen. Neben den bereits fertig gebildeten Himmelsobjekten gibt es eine Vielzahl von Protosternen, die sich im Frühstadium ihrer Entwicklung befinden. Die meisten von ihnen sitzen in den drei Türmen im Zentrum. Nur die größten und hellsten von ihnen machen sich als schwach schimmernde Lichtpunkte bemerkbar. Die Protosterne wachsen unaufhaltsam, indem sie mit ihrer Schwerkraft große Mengen des Materials an sich ziehen, das sich hauptsächlich aus gasförmigem Wasserstoff und mikroskopisch kleinen Staubpartikeln zusammensetzt. Das ist der Rohstoff, den die Sternenembryos für ihre Entwicklung brauchen, an deren Ende viele von ihnen solch gigantische Ausmaße besitzen werden wie unsere Sonne. Während sie zu immer größeren Gaskugeln heranwachsen, fressen sie die Türme von innen her auf. Diese Prozesse gehen langsam vor sich, denn jeder der Türme hat das Ausmaß von etwa einem Lichtjahr und besitzt große Mengen an Gas und Staub. Von außen sind die Nebel der aggressiven Strahlung der fertigen Sterne ausgesetzt. Obwohl sie mehrere Lichtjahre weit entfernt sind, ist ihr Licht so energiereich, dass es die äußeren Schichten der bizarr geformten Molekülwolken aufheizt: das bewirkt, dass der Wasserstoff seine Verbindung mit dem Staub löst und verdampft. Bis sich die Protosterne fertig gebildet haben, dauert es noch mehrere Millionen Jahre. Sie befinden sich heute in jener Frühphase, die unsere Sonne vor etwa 4,5 Milliarden Jahren durchlaufen hat. Die Milchstraße ist eine Spiralgalaxie. Sie besteht aus 100 Milliarden Sternen. Ihr Durchmesser beträgt 100.000 Lichtjahre. Das System rotiert mit 220 Kilometer pro Sekunde. Jeder Lichtpunkt außerhalb unserer Milchstraße ist eine weitere Galaxie. Jede von ihnen umfasst ebenfalls Hundert Milliarden Sterne und mehr. Heute schätzen wir die Zahl der Galaxien im gesamten Universum auf über 100 Milliarden. 100 Milliarden Galaxien mal 100 Milliarden Sterne. Wo die Grenzen des Kosmos tatsächlich liegen, wissen wir noch nicht. Abspann: Buch und Regie: Gerald Kargl Wissenschaftliche Beratung: Dr. Jörg Colberg Max-Planck-Institut, Garching Univ. Prof. Dr. Hans Michael Maitzen Univ. Prof. Dr. Maria Gertrude Firneis Dr. Hans Göbel Institut für Astronomie Universitäts-Sternwarte Wien 4 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 5 von 11 Didaktische Beratung: Prof. Mag. Hertha Craigher Redaktion: Mag. Walter Olensky Animationen: k-Effects Digital Matte Paintings: Robert Kriegler CG Supervisor: Ron Moreland Artistic Consultation Services – re: Sources Archivmaterial: NASA Johnson Space Center Space Telescope Science Institute Hubble Heritage Project Yuuji Kitahara Gerald Rheemann Prof. Mag. Wolfgang Wöss European Southern Observatory Very Large Telescope National Optical Astronomy Observatories National Science Foundation Archivsuche: Reinhard Lomberger Angelika Romauch Photografische Reproduktion: Karl Pany Schnitt: Robert Oberbichler Michael Goles Musik: Hermann Langschwert Gerald Kargl Sound Design: Tonstudio Saturn Sprecher: Rolf Schult Hergestellt von Gerald Kargl Ges.m.b.H. Filmproduktion, Vienna Im Auftrag des Bundesministerium für Bildung, Wissenschaft und Kultur © 2000 ENDE 5 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 6 von 11 Begleitmaterial zu „Weltmodelle Mythen und Wissenschaft“ 1) Was weißt die über die früheren Vorstellungen der Menschen bezüglich des Universums? Bevor ich den Film gesehen habe: Nachdem ich den Film gesehen habe: 2) Wann erkannte man erstmals, dass die Erde eine Kugel ist, und dass die Sonne im Zentrum steht? Bevor ich den Film gesehen habe: Nachdem ich den Film gesehen habe: 3) Was konnte man am Anfang des 17. Jahrhunderts mit Hilfe des Fernrohrs erkennen? ........................................................................................................................................... 4) Welchen Vorteil brachte die Entwicklung der Fotografie? ........................................................................................................................................... 6 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 7 von 11 5) Welchen weiteren Vorteil brachte die Entwicklung der Raumfahrt? ........................................................................................................................................... 6) Wie lange braucht das Licht von der Sonne zur Erde? ........................................................................................................................................... 7) Die Entfernung Sonne – Erde beträgt daher ........................................................................................................................................... 8) Welchem Himmelsobjekt gehört unser Sonnensystem an? ........................................................................................................................................... 9) Welche Entfernung (in Lichtjahren) hat der sonnennächste Stern? ........................................................................................................................................... 10) Wie dicht ist die Materie zwischen den Sternen? ........................................................................................................................................... 11) Warum wirken Sterne und Galaxien statisch und unveränderlich? ........................................................................................................................................... 12) Wie weit ist der Adlernebel entfernt? ........................................................................................................................................... 13) Wie groß ist der Durchmesser des Adlernebels? ........................................................................................................................................... 14) Vergleiche die Größe des Adlernebels mit der unseres Sonnensystems. ........................................................................................................................................... 15) Wie entsteht das Leuchten des Adlernebels? ........................................................................................................................................... 7 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 8 von 11 16) Wie wächst ein Protostern? .......................................................................................................................................... 17) Vor wie vielen Jahren hatte die Sonne ihre Frühphase? .......................................................................................................................................... 18) Welche Form hat unsere Milchstraße? .......................................................................................................................................... 19) Wie viele Sterne gibt es in unserer Milchstraße? ........................................................................................................................................... 20) Welchen Durchmesser hat unsere Milchstraße? ........................................................................................................................................... 21) Vergleiche den Durchmesser unserer Milchstraße mit dem des Adlernebels. ........................................................................................................................................... 22) Wie bewegt sich unsere Milchstraße? ........................................................................................................................................... 23) Wie viele Galaxien gibt es? ........................................................................................................................................... 8 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 9 von 11 Begleitmaterial zu „Weltmodelle Mythen und Wissenschaft“ (mit Antworten) 1) Was weißt die über die früheren Vorstellungen der Menschen bezüglich des Universums? Bevor ich den Film gesehen habe: Nachdem ich den Film gesehen habe: 2) Wann erkannte man erstmals, dass die Erde eine Kugel ist, und dass die Sonne im Zentrum steht? Bevor ich den Film gesehen habe: Nachdem ich den Film gesehen habe: 3) Was konnte man am Anfang des 17. Jahrhunderts mit Hilfe des Fernrohrs erkennen? Planeten bewegen sich um die im Zentrum stehende Sonne 4) Welchen Vorteil brachte die Entwicklung der Fotografie? Man konnte mehr Information sammeln. 9 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 10 von 11 5) Welchen weiteren Vorteil brachte die Entwicklung der Raumfahrt? Messungen oberhalb der störenden Erdatmosphäre 6) Wie lange braucht das Licht von der Sonne zur Erde? ca. 8 Minuten 7) Die Entfernung Sonne – Erde beträgt daher 8 Lichtminuten. 8) Welchem Himmelsobjekt gehört unser Sonnensystem an? der Milchstraße 9) Welche Entfernung (in Lichtjahren) hat der sonnennächste Stern? 4,3 Lichtjahre 10) Wie dicht ist die Materie zwischen den Sternen? ca. 1 Atom/cm³ 11) Warum wirken Sterne und Galaxien statisch und unveränderlich? Prozesse erstrecken sich über lange Zeiträume 12) Wie weit ist der Adlernebel entfernt? 7000 Lichtjahre 13) Wie groß ist der Durchmesser des Adlernebels? 70 Lichtjahre 14) Vergleiche die Größe des Adlernebels mit der unseres Sonnensystems. Der Adlernebel ist 100 000 mal größer als unser Sonnensystem. 10 Begleitmaterial zu „Weltmodelle – Mythen und Wissenschaft“ Registernummer 89 940 Seite 11 von 11 15) Wie entsteht das Leuchten des Adlernebels? durch das Leuchten junger Sterne in seinem Inneren 16) Wie wächst ein Protostern? durch die Anziehung von Wasserstoff (H 2) und Staub 17) Vor wie vielen Jahren hatte die Sonne ihre Frühphase? vor ca. 4,5 Milliarden Jahren 18) Welche Form hat unsere Milchstraße? Sie ist eine Spiralgalaxie. 19) Wie viele Sterne gibt es in unserer Milchstraße? ca. 100 Milliarden Sterne (10 11 Sterne) 20) Welchen Durchmesser hat unsere Milchstraße? ca. 100 000 Lichtjahre 21) Vergleiche den Durchmesser unserer Milchstraße mit dem des Adlernebels. Milchstraße ca. 1500 mal so groß wie Adlernebel 22) Wie bewegt sich unsere Milchstraße? Sie rotiert mit ca. 220km/s. 23) Wie viele Galaxien gibt es? ca. 100 Milliarden (10 11 Galaxien) (erstellt von Prof. Mag. Hertha Craigher) 11
