1. Sachanalyse: Sonnensystem, Meteoriten und Mond
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Arbeitsmappe zur Ausstellung focusTerra Erdwissenschaftliches Forschungs- und Informationszentrum der ETH Zürich Sonnensystem, Meteoriten, Mond Pascal Christen und Jens Kuster, PHZ Luzern Ziel Die Arbeitsmappe wurden als Begleitung für einen Besuch des erdwissenschaftlichen Forschungs- und Informationszentrums focusTerra an der ETH Zürich erstellt (www.focusterra.ethz.ch). Zielgruppe sind Schülerinnnen und Schüler der Sekundarstufe I. Publikationsrechte Diese Arbeit entstand im Rahmen der Masterarbeit von Pascal Christen und Jens Kuster an der Pädagogischen Hochschule Zentralschweiz, Luzern. Betreut wurde die Arbeit von Dr. Marianne Landtwing Blaser. Alle Rechte zur Weiterveröffentlichung dieser Arbeit in einer geographischen, geographiedidaktischen oder didaktischen Publikation liegen bei den oben genannten Personen. Verbreitung Eine gekürzte Version diese Arbeitsmappe (ohne Sachanalyse) kann heruntergeladen werden unter www.focusterra.ethz.ch. Die erweiterte Version mit der Sachanalyse zum Thema ist verfügbar unter http://focusterra.jimdo.com oder kann bei Pascal Christen, Jens Kuster oder Marianne Landtwing angefordert werden. Autoren Pascal Christen Jens Kuster [email protected] [email protected] Betreuung Dr. Marianne Landtwing Blaser Dozentin PHZ Luzern [email protected] Dr. Veronika Klemm ETH Zürich Dank Wir danken Dr. Marianne Landtwing Blaser und Dr. Veronika Klemm für die tatkräftige Unterstützung bei der Entstehung dieser Arbeitsmappe! Inhaltsverzeichnis: 1. Sachanalyse: Sonnensystem, Meteoriten und Mond .............................................. 4 1.1 Einführung:........................................................................................................ 4 1.2. Definitionen und Kernfragen: ........................................................................... 4 1.3 Glossar.............................................................................................................. 9 1.4 Literaturverzeichnis: ........................................................................................ 12 1.5 Abbildungsverzeichnis: ................................................................................... 12 2. Themenbezogene Hinweise zur Ausstellung ........................................................ 13 3. Hinweise zur Fachliteratur und zu den Lehrmitteln ............................................... 14 3.1 Fachliteratur: ................................................................................................... 14 3.2 Lehrmittel und didaktische Unterlagen: ........................................................... 14 4. Diverse didaktische und organisatorische Hinweise ............................................. 16 4.1 Lehrpläne (Stand 2009): ................................................................................. 16 4.2 Adressaten: ..................................................................................................... 16 4.3 Fachliche Vorkenntnisse: ................................................................................ 17 4.4 Lernziele: ........................................................................................................ 17 4.5 Zeitaufwand: ................................................................................................... 17 5. Schülerdossier ...................................................................................................... 18 5.1 Einführung:...................................................................................................... 18 5.2 Aufgaben und Fragen: .................................................................................... 18 6. Lösungen .............................................................................................................. 25 7. Nachbereitungs- und Vertiefungsmaterial............................................................. 28 7.1 Weblinks: ........................................................................................................ 28 7.2 Filme: .............................................................................................................. 28 7.3 Unterrichtsideen: ............................................................................................. 28 8. Evaluation ............................................................................................................. 28 Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 3/28 1. Sachanalyse: Sonnensystem, Meteoriten und Mond 1.1 Einführung: Das Universum ist vor rund 14 Milliarden Jahren entstanden. Eine kosmische Explosion führte zur Konzentration der gesamten Materie und Energie in einem einzigen Punkt. Wissenschafter gehen davon aus, dass nach diesem Urknall (Big Bang) die Bildung einer Galaxie und der Sterne begonnen hat (Abbildung 1 a). Vor ca. 4.6 Milliarden Jahren entstand unser Sonnensystem, bestehend aus der Sonne, den Planeten, ungefähr 500'000 Planetoiden und den Monden die um die Planeten kreisen (Schertenleib und Egli-Broz, 2004). 1.2. Definitionen und Kernfragen: Wie entstand unsere Sonne? Vor 4.6 Mrd. Jahren entstand unser Sonnensystem nach Ansicht verschiedener Wissenschaftler. Unser Sonnensystem mit dem Stern Sonne und den umlaufenden Planeten haben sich zu dieser Zeit unter Einwirkung der Gravitationskräfte aus einem sogenannten solaren Nebel gebildet (Press & Siever, 2003). Dabei zog sich diese Materiewolke aus Wasserstoff, Helium und Staub immer mehr zusammen. Die Materiewolke wurde dabei von der Gravitationskraft beherrscht, wodurch sich die Teilchen der Wolke gegenseitig anzogen. Diese Kontraktion führte zu einer Beschleunigung und zugleich zu einer Rotation der Teilchen. Dies wiederum verwandelte die Gas- und Staubwolke zu einer Scheibe. Das Material verbündete sich im Zentrum. Druck und Temperatur stiegen so hoch an, dass die Kernfusionsreaktion einsetzte. Die Sonne entstand (Abbildung 1 b). Der oben beschriebene Prozess erklärt die Entstehung des Sonnensystems vor 4.6 Mrd. Jahren. Dieser Prozess wird auch als Nebular - Hypothese bezeichnet (Press & Siever, 2003). Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 4/28 Wie entstanden die Planeten? Der grösste Teil der Materie aus dem ursprünglichen solaren Nebel konzentrierte sich auf die Sonne. Ein kleiner Teil verband sich als Kondensate des solaren Nebels in den Planeten. Durch die Massenanziehung fanden sie sich allmählich zu grösseren Körpern zusammen, bis schliesslich Kilometer grosse Materialklumpen, sogenannte Planetesimale entstanden (Abbildung 1 c). Diese kollidierten und blieben aneinander haften. Es entstanden Körper von der Grösse des Mondes. Aufgrund katastrophaler Zusammenstösse bedingt durch die Massenanziehung dieser grossen Körper, zogen diese weitere Planetesimale an sich. Es entstanden die Planeten auf ihren heutigen Umlaufbahnen (Abbildung 1 d). Urknall Abbildung 1: Solarer Nebel Planetesimale Entstehung des Sonnensystems (Hasler & Egli, 2004). Planeten Zu den inneren Planeten gehören die Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars. Sie sind in der Nähe der Sonne entstanden und sind im Vergleich zu den äusseren Planeten eher klein. Sie bestehen aus Gesteinsmaterial und Metallverbindungen. Man spricht auch von den ‚terrestrischen Planeten’. Die äusseren Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun bestehen hauptsächlich aus gasförmigen Substanzen wie etwa Sauerstoff, Helium, Wasserstoff, Methan und Ammoniak. Diese Stoffe haben sich bei der Entstehung der Planeten von den erdähnlichen inneren Planeten verflüchtigt. Sie sind in die kälteren, äusseren Regionen des Sonnensystems entwichen. Die Planeten bestehen aus kondensierten Gasen und Eis und werden daher auch ‚Gasplaneten’ genannt (Press & Siever, 2003). Auch Pluto gehört zu den äussern Planeten, wobei die Debatte, ob Pluto ein Planet oder ein Kleinplanet ist, noch nicht entschieden ist. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 5/28 Abbildung 2: Abfolge und Grössenvergleich der neun Planeten, wobei die Bedeutung des Planeten Pluto ist im Moment wissenschaftlich in Frage gestellt wird (www.astroklaus.de, 2008). Ca. 500'000 kleinste Himmelskörper bewegen sich auf Ellipsenbahnen um die Sonne, die meisten von ihnen zwischen den Umlaufbahnen der Planeten Mars und Jupiter. Diese überlebenden Planetenbausteine nennt man Asteroiden oder auch Planetoiden. Sie haben einen Durchmesser von 20 bis 40 km und sehen felsbrockenartig aus. Meteoriten aus diesen Asteroiden bestehen ebenfalls aus der Planeten Urmaterie (Wieler, 2008). Was sind Meteoriten? Heute können Wissenschaftler sagen, dass Sonne und Planeten vor 4.6 und 4.5 Milliarden Jahren entstanden sind. Beruhend auf Beobachtungen von Gas und Staubwolken, welche neue Sterne bilden und von Rechenmodellen, kann man diese Zahlen belegen. Aber die eigentlich wichtigsten Boten der Frühzeit sind die Meteoriten. Diese stammen meist von Asteroiden ab und haben sich im Gegensatz zu den Planeten nicht mehr verändert. Sie bestehen immer noch aus der Urmaterie. Man unterscheidet dabei Eisenmeteoriten und Steinmeteoriten. Eisenmeteoriten werden nach ihrer Zusammensetzung Nickel- Eisenmeteoriten genannt und machen etwa 5% aller Meteoriten aus. Steinmeteoriten bestehen aus Mineralien und machen ca. 94% aller Meteoriten aus. Meteoriten belegen die Vorgänge im Sonnensystem Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 6/28 und mit ihrer Hilfe hat man auch das Alter des Sonnensystems bestimmen können (Wieler, 2008). Abbildung 3: Asteroid Eros. Die Farben sind vermutlich nicht real (focusterra, 2009). Gibt es Meteoritenfunde? Himmelskörper umkreisen auf eigenen Bahnen die Sonne. Sie bewegen sich also und können darum auch mit anderen Himmelskörpern kollidieren. Einige Asteroiden kreuzen auch die Erdbahn. Somit kollidiert alle paar Millionen Jahre ein grösserer Materieklumpen mit der Erde. Dies kann zu katastrophalen Folgen führen. Vor 65 Millionen ist ein grosser Asteroid mit der Erde kollidiert. Durch den Aufprall und dessen Folgen sind zahlreiche Tierarten ausgestorben. Gelangen kleine Stücke von Materie in die Lufthülle der Erde, so wird eine so genannte Sternschnuppe oder ein Meteor sichtbar. Dabei fangen die Materieklumpen wegen der Reibung an zu glühen. Die meisten Meteore verglühen in der Atmosphäre der Erde. Nur die grösseren Meteore gelangen als Meteoriten an die Oberfläche. Meteoriten schlagen in die Erdoberfläche ein und verursachen je nach Masse kleine oder grosse Krater. Auch der Mond ist von solchen Kratern übersät. Auf dem Mond bleiben solche Krater viel besser erhalten als auf der Erde, weil die Prozesse der Verwitterung viel weniger ausgeprägt sind. Auch heute findet man jedoch auf der Erde noch grössere Krater, Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 7/28 welche von Meteoriteneinschlägen berichten. Ein Beispiel ist der Krater in Arizona USA, welcher einen Durchmesser von 1380 m hat oder den Ries-Meteoritenkrater bei Nördlingen in Süddeutschland mit einem Durchmesser von ca. 25 km. Spuren von Meteoriten findet man überall auf der Erde. Kollisionen von grösseren Meteoriten mit der Erde sind zum Glück aber extrem selten. Dennoch halten Wissenschaftler im Weltraum nach extraterrestrischen Himmelskörpern Ausschau, um im Voraus vor grösseren Himmelskörpern zu warnen. Diese könnten grosse Teile des Lebens auf der Erde vernichten (Schertenleib und Egli-Broz, 2004). Abbildung 4: Meteoritenkrater Barringer aus Nordarizona, USA (focusterra, 2009). Wie entstand unser Mond? Die vermutlich grösste Kollision, welche die Erde erlebte, war die Kollision mit dem Planetenbaustein Theia. Diese fand ca. 60 Millionen Jahre nach der Bildung der Urkondensate im solaren Nebel statt. Dabei wurde Material des extraterrestrischen Körpers Theia und der Erde ins Weltall herausgeschleudert. Auf der Umlaufbahn entstand aus einem Teil dieser Materie innerhalb weniger hundert Jahre der Mond. Das Material vereinigte sich in geschmolzenem Zustand zum Mond. Der Mond besitzt keine Atmosphäre und ist absolut trocken (Wieler, 2008). Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 8/28 1.3 Glossar Begrifflichkeiten: Erklärungen: Asteroiden Synonym Planetoiden. Himmelskörper, die kleiner sind als die Planeten und sich auf elliptischen Bahnen um die Sonne bewegen, vor allem zwischen Mars und Jupiter. Asteroide bestehen meistens vorwiegend aus Gestein. Gasplaneten Zu den äusseren Planeten, auch Gasplaneten genannt, gehören die Planeten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Diese vier Planeten sind viel grösser als die irdischen Planeten. Sie bestehen hauptsächlich aus kondensierten Gasen und Eis gasförmigen der Substanzen Helium, Wasserstoff, Methan und Ammoniak. Diese Stoffe haben sich bei der Entstehung der Planeten von den erdähnlichen inneren Planeten verflüchtigt. Sie sind in die kälteren, äusseren Regionen des Sonnensystems entwichen. Auch Pluto gehört zu den äussern Planeten, wobei die Debatte, ob Pluto ein Planet oder ein Kleinplanet ist, noch nicht entschieden ist. Kometen Himmelskörper, die vorwiegend aus Eis und Staub bestehen und teilweise sehr weit entfernt um die Sonne kreisen. Wenn ein Komet ins innere Sonnensystem abgelenkt wird, bildet er einen Schweif durch verdampfendes Eis und mitgerissenen Staub. Irdische oder terrestrische Planeten Jens Kuster Pascal Christen Die vier inneren Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars. PHZ Luzern 9/28 Meteor Werden auch Sternschnuppen genannt. Leuchterscheinung beim Eintritt eines kleinen Himmelskörpers in die Erdatmosphäre. Wegen der hohen Geschwindigkeit verglüht Material durch Reibung. Kleine Meteore werden durch Staubkörner verursacht, die zu einem grossen Teil von Kometen stammen. Meteoriten Auf die Erdoberfläche stürzende kleine, extraterrestrische Körper Nebular-Hypothese Postuliert, dass das Sonnensystem aus einem Teil einer molekularen Wolke entstanden ist, der sich unter dem Einfluss der Schwerkraft immer mehr verdichtet hat. Eine molekulare Wolke besteht aus Gas (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) und Staub (Silikate und Eiskörner). Um das spätere Zentralgestirn bildete sich eine Scheibe aus Staub und Gas (der solare Nebel), in der die Planeten entstanden. Planeten Haben sich nach der Nebular-Hypothese aus einem sogenannten solaren Nebel gebildet. Der grösste Teil der Materie aus dem ursprünglichen solaren Nebel konzentrierte sich auf die Sonne. Ein kleiner Teil verband sich als Kondensate des solaren Nebels in den Planeten. Durch die Massenanziehung fanden sie sich allmählich zu grösseren Körpern zusammen, bis schliesslich Kilometer grosse Materialklumpen, sogenannte Planetesimale entstanden. Diese kollidierten und blieben aneinander Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 10/28 haften. Es entstanden Körper von der Grösse des Mondes. Aufgrund katastrophaler Zusammenstösse bedingt durch die Massenanziehung dieser grossen Körper, zogen diese weitere Planetesimale an sich. Es entstanden die Planeten auf ihren heutigen Umlaufbahnen. Planetesimale Planetesimale sind Vorläufer und Bausteine von Planeten. Die grössten Planetesimale werden auch Planetenembryos genannt. Planetoiden Synonym zu Asteroiden solarer Nebel Der Begriff des solaren Nebels stammt vom deutschen Philosophen Immanuel Kant. Er hat sich bereits im 18. Jahrhundert Gedanken über die Entstehung des Sonnensystems aus einer Materienwolke gemacht. Daraus entwickelte man später die NebularHypothese. terrestrische Planeten Zu den inneren Planeten, auch terrestrische Planeten genannt, gehören die Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars. Sie sind in der Nähe der Sonne entstanden und sind im Vergleich zu den äusseren Planeten eher klein. Sie bestehen aus Gesteinsmaterial Metallverbindungen. Theia Jens Kuster Pascal Christen und Planetarer Embryo, der laut der Kollisionstheorie der Mondentstehung vor etwa 4.5 Milliarden Jahren mit der Protoerde kollidiert ist. PHZ Luzern 11/28 1.4 Literaturverzeichnis: Hasler, M. & Egli, H. (2004). Geografie: Wissen und verstehen. Ein Handbuch für die Sekundarstufe 2. Bern: Hep-Verlag. Hürlimann, R. & Egli-Broz, H. (2005). Geologie. Zürich: Compendio Bildungsmedien AG. Press, F. & Siever, R. (2003). Allgemeine Geologie. Einführung in das System Erde. Heidelberg: Akademischer Verlag. Schertenleib, M. & Egli-Broz, H. (2004). Grundlagen Geografie. Aufgaben des Fachs, Erde als Himmelskörper und Kartografie. Zürich: Compendio Bildungsmedien AG. Wieler (2008). Modultexte der Ausstellung: Dynamik der Erde. Zürich: focusterra. 1.5 Abbildungsverzeichnis: Abb.1: Entstehung des Sonnensystems. Hasler, M. & Egli, H. (2004). Geografie: Wissen und verstehen. Ein Handbuch für die Sekundarstufe 2.S. 130. Abb. 2: Abfolge und Grössenvergleich der neun Planeten. http://www.astroklaus.de/files/images/newcomer/ssystem.jpg (besucht am 23.09.2008) Abb.3: Asteroid Eros. Focus Terra, 2009 Abb.4: Meteoritenkrater Barringer. Focus Terra, 2009 Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 12/28 2. Themenbezogene Hinweise zur Ausstellung Im D-Geschoss der Ausstellung befinden sich zum Thema Informationen und Exponate. Folgende Themen werden abgedeckt: verschiedene D06 Planeten und Meteoriten: Thementexte 30 Meteoriten in sechs chronologische Gruppen gegliedert, dazu jeweils Grafiken und Bilder. Meteoritenbestimmung für Besucher (Quiz) ein Bildschirm Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 13/28 3. Hinweise zur Fachliteratur und zu den Lehrmitteln 3.1 Fachliteratur: (Anmerkung: Adequate, wissenschaftlich fundierte Literatur ist in diesem Fachgebiet in erster Linie in englischer Sprache.) Grotzinger J. et al. (2007). Allgemeine Geologie. Spektrum Akademischer Verlag (Anmerkung: Kein schlechtes Buch; aber etwas veraltet und deckt nur kleinen Teil des Themas ab). Hartmann, W.K. (2005). Moons and Planet (5th edition). Thomson Brooks/Cole. Press, F. & Siever, R. (2003). Allgemeine Geologie. Einführung in das System Erde. Heidelberg: Akademischer Verlag. Wieler (2008). Modultexte der Ausstellung: Dynamik der Erde. Zürich: focusTerra. 3.2 Lehrmittel und didaktische Unterlagen: Bachofner, D., Batzli, S., Hobi, P. & Rempfler, A. (2005). Das Geo Buch 1. Europa und die Welt. Zug: Klett und Balmer Verlag. Erde und Weltall. S.108 ff. Unser astronomischer Hintergrund. S.134 ff. Hasler, M. & Egli, H. (2004). Geografie: Wissen und verstehen. Ein Handbuch für die Sekundarstufe 2. Bern: Hep-Verlag. Die Erde im Sonnensystem. S.33 ff. Entstehung des Sonnensystems und der Erde. S.130 ff. Hürlimann, R., Egli-Broz, H. (2005). Geologie. Zürich: Compendio Bildungsmedien AG. Entstehung des Sonnensystems – Geburt der Erde. S.14 ff. Kugler, A., Suter, A. (2004). Europa. Menschen, Wirtschaft, Natur. Zürich: Lehrmittelverlag des Kantons Zürich. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 14/28 Die Katastrophe aus dem All, S. 258 ff. Schertenleib, M., Egli-Broz, H. (2004). Grundlagen Geografie. Aufgaben des Fachs, Erde als Himmelskörper und Kartografie. Zürich: Compendio Bildungsmedien AG. Sonnensystem. S.56 ff. Erdtrabant Mond. S.82 ff. Schmidt, H. (2003). So erkläre ich Geografie. Modelle und Versuche einfach anschaulich. Mühlheim an der Ruhr: Verlag an der Ruhr. Himmelskörper. S.124 ff. Spiess. E., (2006). Schweizer Weltatlas. Zürich: Schulverlag blmv AG. Der Mond. S.186 ff. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 15/28 4. Diverse didaktische und organisatorische Hinweise 4.1 Lehrpläne (Stand 2009): Fachberatungsgruppe Geografie der Bildungsregion Zentralschweiz. Lehrplan Geografie. Für das 7. – 9- Schuljahr. Luzern: Selbstverlag. (2004). Die Erde als Planet in unserem Sonnensystem beschreiben und die Folgen der Erdbewegungen begründen. (Grobziel 1b, 7.Schuljahr) Bildungsrat Kanton Zürich. (2007).Volksschullehrplan des Kantons Zürich. Zürich: Selbstverlag. Folgen der Bewegung von Sonne und Erde verstehen. Begriffe: Sonnensystem, Planet, Umlaufbahn, Rotation, Milchstrasse (S.90). Bildungsrat Kanton Zürich. (2007). Lehrplan Mensch und Umwelt. Zürich: Selbstverlag. Naturkundliche Experimente und Untersuchungen planen und durchführen (S.85). Am Wohnort und auf Reisen die erlebbare Umgebung erkunden und sich orientieren (S.89). Informationsträger: Karten, Globus, Modelle, Grafische Darstellungen, Bilder, Filme, Texte, Erzählungen, Reiseberichte, Querschnitte, Fahrpläne, Reiseführer, Nachschlagewerke (S.89). Mit Hilfe verschiedenster Medien Informationen gewinnen, diese verstehen und sowohl untereinander als auch mit der selbsterlebten Wirklichkeit vergleichen (S.89). Realien Sekundarstufe 1: Ergänzungen persönliche Mitteilung, 07.04.2008). zum Lehrplan. (Claudio Zambotti, Bewegung der Erde und Sonnensystem. 4.2 Adressaten: 7. – 9. Schuljahr. Je nach Verarbeitungstiefe variabel. Die Sterne kennzeichnen den jeweiligen Schwierigkeitsgrad der Aufgaben. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 16/28 4.3 Fachliche Vorkenntnisse: Die Schüler haben sich bereits mit dem Thema Sonnensystem, Planeten. Asteroiden und Meteoriten auseinander gesetzt und kennen die elementaren Begriffe der Astronomie. 4.4 Lernziele: Die Schüler können die Entstehung des Universums in eigenen Worten erklären Die Schüler wissen die Unterschiede von Asteroiden und Meteoriten und können diese ohne Hilfsmittel nennen. Die Schüler können die zwei Arten von Meteoriten nennen und können von drei Meteoriten den Fundort und die Eigenschaften aufzählen. Die Schüler kennen verschiedene Theorien zur Entstehung des Mondes. Ausserdem können die Schüler die wirkliche Theorie zur Entstehung des Mondes mit eigenen Worten darlegen. 4.5 Zeitaufwand: Je nach Grösse der Klasse macht es Sinn, die Schüler in zwei oder drei Gruppen zu teilen. Bei zwei Gruppen bearbeitet die eine Gruppe die Fragen der Arbeitsmappe, die andere Gruppe kann selbstständig die Ausstellung anschauen. Bei drei Gruppen arbeiten zwei Gruppen an zwei verschiedenen Arbeitsmappen, eine Gruppe schaut selbstständig die Ausstellung an. Nachher wird gewechselt. Pro Arbeitsmappe rechnet man mit 45 Minuten Zeitaufwand. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 17/28 5. Schülerdossier 5.1 Einführung: Gemäss der Urknall (Big Bang) Theorie ist das Universum vor rund 14 Milliarden Jahren entstanden.. Seither dehnt es sich kontinuierlich aus. Die ersten Sterne und Galaxien bildeten sich vielleicht schon nach einigen hundert Millionen Jahren. Vor ca. 4.6 Milliarden Jahren entstand unser Sonnensystem, bestehend aus der Sonne, den neun Planeten und ihren Monden sowie unzähligen Asteroiden und Kometen. 5.2 Aufgaben und Fragen: 1. Meteoriten – ganz spezielle Gesteine. Ziel: Du kennst verschiedene Typen von Meteoriten und kannst deren Eigenschaften nennen. Ausstellungsmaterial: Meteoritenwand, diverse Meteoritengesteine. Geschosstext „Meteoriten – Boten aus der Frühzeit“. Geschosstext „Bausteine der Planeten“. Das Finden eines Meteoriten ist wie ein 6er im Lotto, daher bekommen wir nur selten solche Gesteine zu Gesicht. Hier hast Du die seltene Gelegenheit eine ganze Sammlung zu studieren und zu anzufassen. a) An der Wand werden verschiedene Meteoritensteine gezeigt. Wie sehen diese aus? Zeichne drei verschiedene Meteoriten auf und notiere dazu die wichtigsten Eigenschaften. Achte bei der Auswahl darauf, dass sich die drei ausgewählten Meteoriten in Aussehen und Eigenschaften unterscheiden (Zum Beispiel bezüglich Zusammensetzung, Bestandteilen, Alter, Fundort, usw.) Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 18/28 Meteoritenname und Skizze b) Eigenschaften Wenn du die Meteoriten betrachtest, unterscheiden sie sich nur wenig von einem irdischen Stein oder einem Metall. Man findet Meteoriten vor allem in Wüsten, im antarktischen Eis oder anders gesagt in kargen Gegenden. Kannst du dir vorstellen, wieso man Meteoriten oft in solchen Gebieten findet? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 19/28 c) Auch in der Schweiz wurden schon Meteoritenfunde gemacht. Nenne zwei Meteoriten und ihre genauen Fundorte. (Achte auf Schweizer Namen). ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ d) Meteoriten stammen meist von Asteroiden ab. Woraus bestehen Asteroiden und wo in unserem Sonnensystem befinden sich diese? Beachte den Text „Bausteine der Planeten“. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ e) Überlege dir nun, wie Meteoriten entstanden sein könnten und welche Bedeutung sie für die Wissenschaft haben. Schreibe deine Erklärungen auf. Der Text „Meteoriten – Boten aus der Frühzeit“ kann dir dabei helfen. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ f) Man unterscheidet zwei verschiedene Arten von Meteoriten. Wie heissen die zwei Arten? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Es gibt Meteoriten und auch Pseudometeoriten. Löse das Quiz der verschiedenen Meteoritenexponate. Versuche die Meteoriten von Pseudometeoriten zu unterscheiden! Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 20/28 2. Meteoriten – Zeugen aus längst vergangener Zeit. Ziel: Du kannst Fakten nennen, wie Wissenschaftler das Alter der Sonne und der Planeten bestimmen konnten. Du kennst die zwei verschiedenen Meteoritenarten, und du weisst, was Asteroiden sind. Ausstellungsmaterial: Thementext „der solare Nebel“. Thementext „Meteoriten – Boten aus der Frühzeit“. Um die Entstehung des Weltalls, unseres Planetensystems und unserer Erde zu verstehen, ist grosse Detektivarbeit nötig. Wie machen die Wissenschafter das nur? a) Die Sonne und die Planeten sind zwischen 4.5 und 4.6 Milliarden Jahre alt. Woher weiss man das? Welche Bedeutung haben Meteoriten für die Wissenschaft? Nenne die zwei Hauptgründe. Beachte den Text „Meteoriten – Boten aus der Frühzeit“. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ b) Im Text „der solare Nebel“ wird beschrieben, wie die ersten erkennbaren Körper des Universums entstanden sind. In der Vitrine findet man nun Teile von Meteoriten (sogenannte Chondren, Nr.07) abgebildet, welche als die älteste Materie unseres Sonnensystems gelten. Wie sehen Chondren aus? Welche Farbe haben sie im Mikroskop? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 21/28 Die hellen Einschlüsse im Meteoriten Allende (Nr.12) sind 4.57 Milliarden Jahre alt. Das ist das älteste Material, dass du je wirst berühren können! 3. Entstehung von Planeten Ziel: Du kannst erklären, wie Planeten entstanden sind. Ausstellungsmaterial: Thementext „die Bausteine der Planeten“. Es gibt neun verschiedene Planeten in unserem Sonnensystem. Doch wie sind diese entstanden? Das wirst du nun erfahren. a) Lies den Text „die Bausteine der Planeten“ und probiere nachher die Lücken des Textes zu füllen. Vor langer Zeit, genauer gesagt vor ca. __________________________ Jahre bildeten sich die ersten Planetenbausteine. Die ersten Teile, genannt _______________________ vereinigten sich langsam im sogenannten solaren Nebel zu immer grösseren ___________________________. Teilweise wurden die entstandenen Gebilde so gross wie die heutigen Planeten ____________________ und __________________________. Somit kann man sagen, dass die ______________________, welche heute zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter um die Sonne kreisen, die überlebenden Planetenbausteine sind. 4. Entstehung des Mondes Ziel: Du kannst erklären, wie der Mond entstanden ist. Ausstellungsmaterial: Infoscreen „Warum steht der Mond am Himmel?“. Thementext „Wie entstand der Mond?“. Der Mond ist steter Begleiter der Erde. Er umkreist die Erde und ist wichtig für die Gezeiten (Ebbe und Flut) der Erde. Doch wie ist er entstanden? Dem gehen wir jetzt auf die Spur. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 22/28 a) Betrachte den Bildschirm zum Thema „Warum steht der Mond am Himmel?“. Es gibt verschiedene Theorien, wie der Mond entstanden sei. Zeichne ein Bild, welches eine Theorie der Entstehung des Mondes zeigt. b) Wie entstand der Mond wirklich? Erkläre in eigenen Worten und benutze folgende Begriffe: Kollision, Planetenbaustein Theia, Erde. ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 23/28 c) 1969 wurde der erste Stein vom Mond in die Schweiz gebracht. Wer brachte diesen Stein vom Mond auf die Erde? (Nr.26) ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 24/28 6. Lösungen Nr.1 a) individuelle Lösungen der Schüler. b) In solchen Gebieten fallen die Meteoriten besonders auf, weil sie aus dem Untergrund herausstechen. (Bsp. Eine mehrheitlich eintönige Eiswüste im Vergleich zum schwarzen Meteoriten) c) Eisenmeteorit Twannberg beim Bielersee, Eisenmeteorit Rafrüti aus dem Emmental. d) Asteroiden, welche heute zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter, dem so genannten Asteroidengürtel, um die Sonne kreisen, sind überlebende Planetenbausteine. Sie bestehen als aus der planetaren Urmaterie. e) Meteoriten stammen meist von Asteroiden ab. Asteroiden sind überlebende Planetenbausteine. f) Steinmeteoriten und Eisenmeteoriten Nr.2 a) Die Erkenntnis, dass die Sonne und die Planeten in einer Zeitspanne zwischen 4.6 – 4.5 Milliarden Jahren vor heute entstanden sind, beruht auf zwei Pfeilern: Zum einen können Astronomen in heutigen Gas- und Staubwolken die Bildung von Sternen direkt beobachten und in Rechenmodellen nachbilden. Zum anderen verfügen wir mit den Meteoriten über Boten aus jener fernen Zeit, welche Zeugnis von den damaligen Vorgängen im Sonnensystem ablegen. Zusammenfassend kann man also sagen, dass das Alter und die Vorgänge im Sonnensystem durch die Meteoriten abgeleitet werden können. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 25/28 b) Nr.3 a) Chondren bestehen aus Mineralen in langgestreckte Balken), welche in Glas eingebettet sind. Chondren sind grau oder schwarz, die Mineralien leuchten aber in einem speziellen Mikroskop in verschiedenen Farben, welche der Identifikation des Minerals dienen. (blau, gelb, weiss, orange) verschiedener Form (z. B. Vor langer Zeit, genauer gesagt vor 4.6 Milliarden Jahren, bildeten sich die ersten Planetenbausteine im sogenannten solaren Nebel. Zuerst vereinigten sich kleine Staubkörner zu immer grösseren Körpern, den Planetesimalen und Planetenembryos. Einige dieser Embryos waren von vergleichbarer Grösse wie die heutigen Planeten Merkur oder Mars. Die Bildung von Planetenembryos dauerte etwa eine Million Jahre. Aus diesen bildeten sich innerhalb viel längerer Zeit, vielleicht während 100 Millionen Jahren, die Planeten wie die Erde und die Venus. Somit kann man sagen, dass die Asteroiden, welche heute zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter um die Sonne kreisen, überlebende Planetenbausteine sind. Nr.4 a) Bild: individuelle Lösungen. Theorie „Rieseneinschlag“: Theia kollidiert mit der jungen Erde. Diese Theorie gilt auch heute noch als richtig. Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 26/28 Die Theorie, dass der Mond aus der jungen Erde herausgerissen wird, ist falsch. b) Der Mond hat sich gebildet, als ein Körper etwa der Grösse des Planeten Mars (genannt Planetenbaustein Theia) mit der jungen Erde kollidierte. c) Der Stein stammt von der Apollo 11 Mission. (Von der ersten Mondlandung der US Amerikaner). Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 27/28 7. Nachbereitungs- und Vertiefungsmaterial Um im Unterricht die Inhalte noch zu vertiefen und weiterzuführen sind hier noch Ideen mit Links und Filmtipps aufgeführt. 7.1 Weblinks: http://www.educ.ethz.ch/lehrpersonen/geographie/unterrichtsmaterialien_geo http://www.allgemeinbildung.ch http://www.webgeo.de 7.2 Filme: Discovery Channel. Feuerkugeln aus dem All. Asteroiden, Kometen, Meteoriten. 52 min. ISBN: B-00-0fQWFJ-8. ORF Universum. Meteorite. Bomben aus dem Weltall. 90 min.2004. ISBN 38312-8985-9. Discovery Geschichte. Wunder des Weltalls. 2006. 325 min. ISBN: B-000JMKDO-C. 7.3 Unterrichtsideen: Das Sonnensystem mit ihren Planeten kennen. Die Geschichte der Raumfahrt kennenlernen. Die erste Mondlandung thematisieren. Bedeutung und Folgen für die Menschheit? Claude Nicollier. Der erste Schweizer im All. Internationale Raumstation ISS kennenlernen. Kometen. Gibt es Wasser auf dem Mars? 8. Evaluation Für die Evaluation der Ausstellung, der Arbeitsmappen und des Lerneffektes kann ein Feedbackbogen online ausgefüllt werden. www.christen.jimdo.com - Feedback Vielen Dank für die Rückmeldung! Jens Kuster Pascal Christen PHZ Luzern 28/28
