Astro_SterneBewegung

Astronomie
NWT 9
GZG FN
Eine Nacht
Ein Jahr
1
Astronomie, Kl. 9, Sj
09/10
GZG FN W.Seyboldt
Die Drehung der Erde
2
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Der Himmel einer Nacht - Teil 1



Beobachtet man den Sternenhimmel eine oder mehrere Nächte lang,
so stellt man fest, dass die Sterne sich (fast) wie die Sonne bewegen.
Heute wissen wir, dass das davon kommt, dass sich die Erde dreht
und der Rest (fast) stillsteht.
Die Planeten verhalten sich ein wenig anders. Sie wandern. Der
Begriff Planet kommt aus dem Griechischen und heißt Wanderer. Die
Planeten ändern wie der Mond „sehr schnell“ ihre relative Position zu
den Sternen.
Man kann die Sterne gruppieren. Im Jahr 1920 hat man 88
Sternbilder eindeutig festgelegt, die seither weltweit gültig sind
(siehe). Damals wurde der Himmel in 88 Bereiche aufgeteilt, in denen
die klassischen Sternbildfiguren enthalten sind. Einige dieser
Sternbilder sind bei uns die ganze Nacht zu sehen, andere manchmal
oder nie. Letztere können dann nur auf der Südhalbkugel (oder weiter
im Süden) gesehen werden, z.B: das Kreuz des Südens.
3
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Der Himmel einer Nacht - Teil 2





Wir haben Zirkumpolarsternbilder gelernt, mit Ste´llarium und CdC
angeschaut. Z.B. UMa, UMi, Cas, …
Die Sterne dieser Sternbilder drehen sich innerhalb jeder Nacht - bei
uns sichtbar - halb um den Polarstern, am Tag vollführen sie die
restliche Drehung:
Tagsüber sieht man die Sterne aber nicht, da die Sonnenstrahlung
die Atmosphäre erhellt.
Auf dem Mond oder im Weltraum würden wir die Sterne auch am
Tag sehen, sogar neben der Sonne. Bei uns überstrahlt das in der
Atmosphäre abgelenkte Licht der Sonnen die Sterne.
Außerdem kennen wir inzwischen 6 Wintersternbilder, die am besten
im Winter zu beobachten sind: Ori, Tau, Aur, Gem, CMi, CMa. Die
sechs hellsten Sterne dieser Sternbilder (Rigel, Aldebarn, Capella,
Pollux, Prokyon, Sirius) bilden das Wintersechseck, siehe
4
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Der Himmel einer Nacht - Teil 3



Des weiteren haben wir weitere Sternbilder
gelernt, z.B: Peg, And, Boo, Lyr, Cyg, Aql, Vir,
Leo, Sco, die man teilweise am besten im
Sommer beobachtet.
Die drei hellsten Sterne der Sternbilder Cyg, Lyr,
Aql, die Sterne Deneb (im Scwan), Wega (in der
Leier) und Altair (im Adler) bilden das
Sommerdreieck.
Im Sternbild Andromeda finden wir den
Andromedanebel M31 (Galaxien und Nebel
schauen wir möglichst mit Stellarium an).
5
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Arbeitsauftrag „Eine Nacht“

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinTag.doc die
Kapitel
–
–
–
–
1.
2.
3.
4.
Bewegung mit Stellarium
Grundeinstellungen CDC, Planetensymbole
Bewegung der Sterne mit CDC
Bewegung der Sterne in einer Nacht in FN
6
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Der Himmel – an einem anderen Ort




Wenn man sich an einem anderen Ort auf der Erde befindet, so
bewegen sich die Sterne sichtbar anders. Auf der Südhalbkugel
wandert die Sonne von Ost nach Nord, nach West, sie dreht sich
anders herum!
Am Nordpol steht der Polarstern im Zenit, am Äquator am Horizont.
Es gibt dort keine Sterne, die immer zu sehen sind, dafür sehen wir
alle Sterne im Lauf des Jahres einmal.
Auf dem Nordpol (oder dem Südpol) steigt die Sonne im Lauf eines
Jahres langsam an und geht wieder nach unter. Die Sonne ist ein
halbes Jahr lang am Stück zu sehen, Man sieht nur die Hälfte aller
Sterne, die allerdings alle zirkumpolar sind.
Bearbeite AB_EinTag.doc Kap. 5
– 5.
Bewegung der Sterne an anderen Orten auf der Erde
7
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Die Sternbewegung im Jahr

Bevor wir uns theoretisch überlegen, welche
Konsequenzen sich aus der Bewegung der Erde
um die Sonne für den Nachthimmel ergeben,
schauen wir uns mit CdC an, was uns auffällt,
wenn wir den Himmel ein Jahr lang immer
wieder betrachten.

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinJahr.doc die beiden
Punkte
– 1 Bewegung der Sternbilder im Lauf eines Jahres.
– 2 Der Sternentag.
8
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Warum bleibt die Sonne zurück?
• Während die Erde sich dreht,
wandert sie auf ihrer Bahn
weiter.
• Nach 23 h und 56 min ist für
einen Beobachter auf der Erde
der (unendlich weit entfernte
Stern) wieder an derselben
Stelle. Aber erst 4 min später ist
für ihn die Sonne wieder an
derselben Stelle.
9
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Was sollten wir gelernt haben?





Wir wissen, dass die Sterne nach 24h nicht wieder an
der gleichen Stelle stehen, sondern sich ein wenig nach
rechts verschoben haben, etwas 4 min.= 1°. Die Sonne
ist allerdings wieder an derselben Stelle. Die Sterne und
die Sonne drehen sich scheinbar nicht gleich schnell.
Wir wissen, dass sich die Sterne alle 23 h, 56min und 4s
an genau derselben Stelle befinden. Die Erde dreht sich
also in 23 h 26min und 4 s einmal um ihre Achse.
Die Sonne bleibt relativ zu den Sternen zurück, sie ist
„rechtläufig“.
Wir wissen, die Planeten laufen komplizierter (mal
vorwärts, mal rückwärts im Vergleich zur Sonne).
Der Mond bewegt sich nochmals anders, er bleibt jeden
Tag knapp 15° = 1h relativ zu den Sternen zurück.
10
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Aufgaben
1)
2)
3)
4)
5)
Wie viel Erdenstunden sind vergangen, wenn
24 h Sternenzeit vorbei sind?
In welchem Sternbild liegt der Stern Chaph.
Wie viele Tage müssen vergehen, bis die
Sterne genau eine Stunde früher am Himmel
stehen?
Begründe, warum der Sternentag kürzer sein
muss, wie der Sonnentag
Wie oft wandern die Sterne in einem Jahr (365
Tagen) über den Himmel?
11
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Bewegung der Sonne im Jahr

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinJahr.doc den
Punkt
–
3 Bewegung der Sonne durch die Sternbilder des
Tierkreises.
(Lösung von 3b siehe nächste Folien)
12
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Wann ist die Sonne in welchem Sternbildern?
13
Name
Bez.
lat. Name
Längenbereich
Breite
Sonne im Bereich von - bis
Fische
Psc
Pisces
351,6°–28,8°
37,2°
12. März–19. April (38 Tage)
Widder
Ari
Aries
28,8°–53,5°
24,7°
19. April–14. Mai (25 Tage)
Stier
Tau
Taurus
53,5°–90,2°
36,7°
14. Mai–21. Juni (38 Tage)
Zwillinge
Gem
Gemini
90,2°–118,1°
27,9°
21. Juni–20. Juli (29 Tage)
Krebs
Cnc
Cancer
118,1°–138,2°
20,1°
20. Juli–11. August (22 Tage)
Löwe
Leo
Leo
138,2°–173,9°
35,7°
11. August–17. September (37 Tage)
Jungfrau
Vir
Virgo
173,9°–218,0°
44,1°
17. September–31. Oktober (44 Tage)
Waage
Lib
Libra
218,0°–241,0°
23,0°
31. Oktober–23. November (23 Tage)
Skorpion
Sco
Scorpius
241,0°–247,7°
6,7°
23. November–30. November (7 Tage)
Schlangenträger
Oph
Ophiuchus
247,7°–266,3°
18,6°
30. November–18. Dezember (18 Tage)
Schütze
Sgr
Sagittarius
266,3°–299,7°
33,4°
18. Dezember–20. Januar (33 Tage)
Steinbock
Cap
Capricornus
299,7°–327,6°
27,9°
20. Januar–16. Februar (27 Tage)
Wassermann
Aqr
Aquarius
327,6°–351,6°
24,0°
16. Februar–12. März (24 Tage)
Sternbilder siehe etwa: http://home.arcor.de/hpj/Tabellen/tab19.html
Tabelle von http://home.arcor.de/hpj/Lexikon-der-Astronomie1.html
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Wann ist die Sonne in welchem Tierkreiszeichen?
Name
Bez.
lat. Name
Längenber.
Sonne im Bereich von - bis
Widder
Ari
Aries
0°-30°
20./21. März–19./20. April (30 Tage, 11 h)
Stier
Tau
Taurus
30°-60°
19./20. April–20./21. Mai (30 Tage, 23 h)
Zwillinge
Gem
Gemini
60°–90°
20./21. Mai–20./21. Juni (31 Tage, 13 h)
Krebs
Cnc
Cancer
90°–120°
20./21. Juni–22./23. Juli (31 Tage, 6 h)
Löwe
Leo
Leo
120°–150°
22./23. Juli–22./23. August (31 Tage, 7 h)
Jungfrau
Vir
Virgo
150°–180°
22./23. August–22./23. September (30 Tage, 21,5 h)
Waage
Lib
Libra
180°–210°
22./23. September–23. Oktober (30 Tage, 9,5 h)
Skorpion
Sco
Scorpius
210°–240°
23. Oktober–22. November (29 Tage, 22 h)
Schütze
Sgr
Sagittarius
240°–270°
22. November–21./22. Dezember (29 Tage, 13 h)
Steinbock
Cap
Capricornus
270°–300°
21./22. Dezember–20. Januar (29 Tage, 11 h)
Wassermann
Aqr
Aquarius
300°–330°
20. Januar–18./19. Februar (29 Tage, 14 h)
Fische
Psc
Pisces
330°–360°
18./19. Februar–20./21. März (29 Tage, 23 h)
14
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Wann war die Sonne 150 v.Chr in den Sternbildern?
15
Name
Bez.
lat. Name
Längenbereich
Breite
Sonne im Bereich von - bis
Fische
Psc
Pisces
351,6°–28,8°
37,2°
14. Febr–23. März (38 Tage)
Widder
Ari
Aries
28,8°–53,5°
24,7°
23. März–17. April (25 Tage)
Stier
Tau
Taurus
53,5°–90,2°
36,7°
17. April–25. Mai (38 Tage)
Zwillinge
Gem
Gemini
90,2°–118,1°
27,9°
25. Mai –23. Juni (29 Tage)
Krebs
Cnc
Cancer
118,1°–138,2°
20,1°
23. Juni–15. Juli (22 Tage)
Löwe
Leo
Leo
138,2°–173,9°
35,7°
15. Juli–21. August (37 Tage)
Jungfrau
Vir
Virgo
173,9°–218,0°
44,1°
21. August–4. Oktober (44 Tage)
Waage
Lib
Libra
218,0°–241,0°
23,0°
4. Oktober–27. Oktober (23 Tage)
Skorpion
Sco
Scorpius
241,0°–247,7°
6,7°
27.Oktober –3. November (7 Tage)
Schlangenträger
Oph
Ophiuchus
247,7°–266,3°
18,6°
3. November–21. November (18 Tage)
Schütze
Sgr
Sagittarius
266,3°–299,7°
33,4°
21. November–24. Dezember (33 Tage)
Steinbock
Cap
Capricornus
299,7°–327,6°
27,9°
24. Dezember –20. Januar (27 Tage)
Wassermann
Aqr
Aquarius
327,6°–351,6°
24,0°
20. Januar –13. Februar (24 Tage)
Sternbilder siehe etwa: http://home.arcor.de/hpj/Tabellen/tab19.html
Tabelle von http://home.arcor.de/hpj/Lexikon-der-Astronomie1.html
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Ein Jahr
•
•
•
16
Innerhalb eines Jahres bewegt sich die Erde um die Sonne (links). Die Ebene in der
sie um die Sonne kreist heißt Ekliptik.
Siehe Simulation
Die Rotationsachse der Erde ist dabei um 23,44° gegen diese Ebene geneigt. Damit
ist die Ekliptik etwa um 23,5° gegen den Himmeläquator geneigt.
Oft versteht man unter der Ekliptik auch die scheinbare Bahn der Sonne an der
Himmelkugel im Lauf des Jahres – wenn man von der Rotation der Erde absieht,
d.h. wenn man so tut, wie wenn die Sterne immer an derselben Stelle stehen, d.h.
die Himmelskugel rotiert nicht mit der Erde mit. Sie ist der Schnitt der
Erdbahnebene mit der fixen Himmelskugel (rechts). Die Ekliptik wird in zwölf
GZG FN W.Seyboldt
9, Sj 09/10
Teile eingeteilt, inAstronomie,
die zwölfKl.Tierkreissegmente,
die jeweils 30° groß sind.
Schiefe der Ekliptik
• Die Sterne drehen sich in Kreises um den
Polarstern, der aber immer gleich hoch steht.
Die Polhöhe φ (phi) ist genau so groß, wie die
geographische Breite, an der sich der Benutzer befindet.
In FN ist die Polhöhe also 47,5°.
Damit ist die Höhe des Himmelsäquators im
Süden genau 90°-Polhöhe = 90°-47,5°=42,5
•
Im Sommer steht die Sonne mittags 23,5° höher als im Frühjahr, im Winter
23,5° tiefer als im Herbst. Im Frühjahr steht sie mittags 42,5° hoch. Damit
ändert sich die Sonnenhöhe am Mittag in FN zwischen 19° und 75°.
Die Kulminationshöhe der Sterne ist immer gleich hoch.
•
17
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
Die scheinbare Sonnenbahn
(Ekliptik) ist eine Bahn, die gegen
den Himmeläquator um 23,5°
geneigt ist. Sie schneidet den
Himmelsäquator im Frühling und
im Herbst.
Siehe Internet /
GZG FN W.Seyboldt
Weg der Sonne
• Auf dem Weg der Erde um die Sonne, läuft
die Sonnescheinbar durch 13 verschiedene
Sternbilder, von denen 12 Namen mit den
Tierkreiszeichen übereinstimmen.
• Die in der Astrologie verwendeten Tierkreiszeichen sind keine
Sternbilder, sondern Namen für 12 gleich lange Wegstücke der Sonne.
Vor etwa 2000 Jahren standen an diesen Stellen etwa die Sterne der
Sternbilder gleichen Namens. Aufgrund der Präzession der Erdachse –
die Erde ist ein Kreisel- ändern die Sterne ihre Lage am Himmeläquator
im Lauf der Jahrhunderte.
18
Siehe Simulation
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Tierkreiszeichen

Die heutigen Tierkreissymbole sollen aus der ägyptisch-babylonischen
Kulturepoche (2000 bis 4000 v.Chr.) stammen und 1600 bis 1400
v.Chr. zuletzt geändert worden sein. Das älteste gefundene Horoskop
soll für den 29.04.410 v.Chr. erstellt worden sein und die
Vervollständigung der Planetenzuordnung zu den 12 Zeichen findet
sich zuerst bei Poseidonios.
19
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Bilder und Zeichen

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinJahr.doc den
Punkt
–
4 Sternzeichen und Sternbild
(Lösung von 4c siehe nächste Folie)
20
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Lösungen von 3h

Welches Sternzeichen gilt, in welchem Sternbild steht
die Sonne
–
–
–
–
–
am 15.9.08
Tierkreiszeichen: Jungfrau (Virgo) (22.8-22.9)
Sternbild: Löwe Leo (11.8.-17.9.)
am 18.9.08
Tierkreiszeichen: Jungfrau (Virgo) (22.8-22.9)
Sternbild: Jungfrau Vir (11.9.-31.10.)
am 28.12.08
Tierkreiszeichen: Steinbock (Capricornus), (21.12-20.1)
Sternbild: Schütze Sgr (18.12.-20.1.)
am 21.3.09
Tierkreiszeichen: Widder (Aries), (21.3-20.4)
Sternbild: Fische Pis (12.3.-19.4.)
am 19.4.09
Tierkreiszeichen: Widder (Aries), (21.3-20.4)
Sternbild: Widder Ari (19.4.-4.5.)
21
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Präzession der Erdachse 1

Die Erde hat keine exakte Kugelform.
Sie hat einen „Äquatorwulst“ von 21
km. Dadurch bewirken die
Gezeitenkräfte von Mond und Sonne
ein Drehmoment, welches die
Erdachse aufzurichten versucht und
zur Präzession der Erdachse führt
(auch als Lunisolare Präzession
bezeichnet, in der Zeichnung mit P
markiert). Für einen vollen
Kegelumlauf benötigt die Erdachse
um die 25.700–25.800 Jahre.
22
Astronomie, Kl. 9, Sj 10/11
GZG FN W.Seyboldt
Präzession der Erdachse 2


Gegenwärtig zeigt die Erdachse recht genau in Richtung
des Polarsterns, so dass alle Fixsterne scheinbar eine
Kreisbahn um ihn beschreiben. Als Folge der Präzession
liegt der Himmelspol aber nicht fest beim Polarstern,
sondern er wandert auf einem Kreis mit einem Radius
von 23,5° (Schiefe der Ekliptik) um den Ekliptikpol. In
12.000 Jahren wird er sich bei der Wega im Sternbild
Leier befinden
Dieser Effekt ist schon seit über 2000 Jahren bekannt.
Der griechische Astronom Hipparchos verglich etwa um
150 v. Chr. die Sternörter seines neu gemessenen
Kataloges mit den Daten aus mehrere hundert Jahre
alten Aufzeichnungen und stellte Unterschiede fest.
23
Astronomie, Kl. 9, Sj 10/11
GZG FN W.Seyboldt
Präzession der Erdachse 3






Starte CDC, stelle das Datum 50 v. Chr ein.
Blicke in den Zenit, suche den Polarstern
Starte eine Simulation mit der Schrittweite 5 min.
Beobachte, wie sich der Polarstern bewegt.
Stelle nochmals das Jahr 2011 ein und simuliere
die Sternbewegung mit 5 min.
Stelle das Jahr 13300 ein. Welche Sterne
befinden sich jetzt nahe des Pols? Wie bewegt
sich der Polarstern? Ist der große Wagen noch
zirkumpolar?
24
Astronomie, Kl. 9, Sj 10/11
GZG FN W.Seyboldt
Astrologie




In einer Fernsehsendung wurde vier Versuchspersonen
„ein für Sie persönlich erstelltes Horoskop“ ausgeteilt.
Alle vier waren verblüfft, wie genau das Horoskop ihren
Charakter traf – auch die, die Horoskopen skeptisch
gegenüber standen.
Alle Personen hatten dasselbe Horoskop bekommen,
waren aber an ganz anderen Tage geboren wurden.
Das Horoskop war für den belgischen Massenmörder
Marc Dutroux erstellt worden, der 1995 zwei junge
Frauen verhungern ließ.
Quelle: BdW, 6/09 S. 39
25
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Aufgaben
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Wie viele Tierkreiszeichen gibt es?
In wie vielen Sternbildern befindet sich die Sonne im Lauf eines
Jahres?
Vom 20.3. bis 19.4. ist die Sonne im Tierkreiszeichen Widder.
Wann befindet sie sich im Sternbild Widder?
Vor wie vielen Jahren hat die Position des Sternbildes Widder mit
der des Sternzeichens Widder zumindest näherungsweise
übereingestimmt? (Test mit CdC)
Der Grund hierfür ist die Präzession der Erde (die Erde präzediert
wie ein Kreisel, die Achse zeigt also nicht immer in dieselbe
Richtung, positioniere dich z.B. auf den Nordpol und beachte den
Zenit 600 v. Chr. und heute.)
Um wie viel Grad ist die Sonnenbahn gegen den Himmelsäquator
geneigt? Wann scheiden sich die beiden Bahnen?
Wie hoch steht die Sonne bei uns im Winter, im Frühling, im
Sommer am Himmel?
26
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Sonnenhöhe / Zeitgleichung

Starte WS (Zeit bei Eingabe > Datum nicht ändern!)
–
–
–
–
–




Ansicht > Projektionen > Oberer Horizont
Ansicht > Zoom > 150 Grad
Tools > Animationen, Datum 20.3.2009 Zeit auf 12:30, hohe Genauigkeit
Punktspuren, 1d(Tag) wählen und dann auf Start klicken.
Man sieht nun die Bahnen der Sonne und der Planeten. Wir betrachten
aber nur die Bahn der Sonne. Die sich langsam hochschraubt und dann
wieder nach unten wandert. Dabei durchläuft sie eine Achterschleife, ein
Analemma.
Die Ursache für die Sonnenbewegung nach links und rechts ist die
unterschiedliche Bahngeschwindigkeit der Erde.
Die Differenz „wahre Sonne minus mittlere Sonne heißt Zeitgleichung.
Lies bei Wikipedia den Artikel zur Zeitgleichung (dort findest Du auch
einen Abschnitt zum Analemma) und notiere Dir ein paar Sätze im Heft.
Siehe auch http://lexikon.astronomie.info/zeitgleichung/
Benutze CdC, um dir die Uhrzeit des Sonnenhöchststandes (Sonne
genau um Süden) am 3.11. und am 12.2. zu beschaffen, ebenso am
25.12 und am 13.6.
27
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt
Ekliptik – Ebene der Sonne



Die Ekliptik ist um ε=23,44° gegen den Himmeläquator
geneigt (Neigung der Polachse)
Da die Breite von FN 47°39‘ ist , ist die Höhe des Nordpols (Polarstern) 47,6°,
der Winkel zwischen der Normale und der Polachse ist also 42,4°
Sonnenhöchstand am 23.12.: 42,4°-23,4° = 19,0°, (Rekaszension der Sonne: 23,4° )
am 21.6.: 42,4+23,4°=65,8° (Rekaszension der Sonne: -23,4° )
28
Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10
GZG FN W.Seyboldt