Orientierung am Sternenhimmel

1. Objekte am Himmel identifizieren, klassifizieren und zur Orientierung verwenden

In den folgenden sechs Stunden lernen die Schüler mit der drehbaren Sternkarte zu arbeiten und erhalten einen Überblick über die markantesten Sternbilder.

Vorbereitung (Stunde 1 von 6):

Programm: Stellarium (Freeware: http://stellarium.org/de/ )

Unterrichtsablauf (Stunde 1 von 6):

Mit dem Programm Stellarium wird der aktuelle Abendhimmel dargestellt (Der genaue Ort sollte vorher eingestellt sein, sonst schaut man von Paris aus - ist auch nett).

Mit dem Scrollrad kann man den Anblick erweitern

Gegebenenfalls finden manche Schüler den Großen Wagen.

Man lässt die Schüler beschreiben, was sie erkennen (Unterschiedliche Helligkeiten, Farben, Sternansammlungen…)

Klickt man auf das Atmosphärensymbol, vermeidet man, dass es bei schnellem zeitlichem Vorlauf Tag wird. Man kann den Himmel in seiner scheinbaren Bewegung verfolgen. Bei schnellem Vorlauf erkennt man, dass ein Stern vermeintlich still steht (POLARSTERN: POLARIS). Dieser lässt sich über die Verlängerung der vorderen Sterne des Wagenkastens des Großen Wagens auffinden. Er hat (fast) die Richtung der gedachten Verlängerung der Erdachse.

Möglicher Tafelanschrieb:

Hinweis:

Der Große Wagen ist, wie der Kleine Wagen, kein Sternbild, sondern nur eine Sternformation. Sie sind Teile der Sternbilder (in den dargestellten Grenzen) Großer Bär, bzw. Kleiner Bär. ( s. hierzu Bemerkung auf: 13_euw_ab_sternbilder_erkennen_loesung )

Als Möglichkeit bietet sich ggf. auch an, Sternbilder durch Schüler präsentieren zu lassen:

Arbeitsblatt: 08_euw_ab_sternbilder_referat

Dies beansprucht aber viel Zeit und geht nicht mit dem folgenden Plan konform und ist auch noch nicht von mir ausprobiert worden.

Auf dem Arbeitsblatt sind alle in Mitteleuropa prinzipiell sichtbaren Sternbilder genannt, es kann auch ohne Arbeitsauftrag nur zur Information dienen.

2. Technische Hilfsmittel zur Orientierung und Identifizierung von Objekten am Himmel

Vorbereitung (Stunde 2 von 6):

Kopieren der Arbeitsblätter:

• 09_euw_ab_drehbare_sternkarte_bauanleitung.docx, (2 Seiten)

• 10_euw_ab_drehbare_sternkarte_uebung.docx.

• Kopieren der Vorlagen aus dem Ordner 15_euw_ab_sternkarte_baumaterial:

• 01_euw_sternkarte_map.pdf - sollte auf dickeres Papier (100 g/m²),

• 02_euw_sternkarte_mask.pdf - auf blaues Papier kopiert werden.

• 03_euw_sternkarte_deklinationsskala_vorlage_36-Stück.docx – einmal (!) aufFolie kopieren

Die Deklinationszeiger müssen ausgeschnitten werden.

Benötigt werden zusätzlich Schere, Klebstoff, Overheadfolie (je Schüler DinA5), Musterbeutel-Klammern mit Rundkopf, gegebenenfalls etwas, um die Löcher auszustanzen.

Unterrichtsablauf (Stunde 2 von 6):

Zusammenbau der Sternkarte nach der Bauanleitung: 09_euw_ab_drehbare_sternkarte_bauanleitung

Erstes Kennenlernen der Möglichkeiten der Sternkarte (Der Deklinationszeiger spielt noch keine Rolle) – Beispiele:

• Einstellen des aktuellen Abendhimmels: Uhrzeit des Sichtbarkeitsfensters (blau) (z.B. 21:00 Uhr) muss zu dem zugehörigen Datum der Sternkarte gedreht werden. Prinzipiell müsste man die Sternkarte über den Kopf halten, daher sind auch Ost und West scheinbar vertauscht.

• Beobachten wie die Sterne am Osthimmel aufgehen und im Westen untergehen, während man die Zeit langsam am entsprechenden Datum weiterdreht.

• Zirkumpolare Sternbilder und -STERNE finden (Kassiopeia, Großer Bär, Kepheus, Drache, DENEB, KAPELLA)

• Prüfen wann der Stern ARKTUR (Sternbild Bärenhüter auch: Rinderhirte / Bootes genannt - „links vom Großen Wagen“) aufgeht: ARKTUR wird an die „Ostkante“ des Sichtbarkeitsfensters gedreht. Nun kann man zum Datum die Uhrzeit (zweitäußerster Ring) ablesen z.B. 20. Februar: 20:00 Uhr oder 10. August: 09:00 Uhr (das wird wohl dann nichts mit Beobachten…)

Vorbereitung (Stunde 3 von 6):

Kopieren der Arbeitsblätter:

• 11_euw_ab_himmelszeiger_großer_wagen.docx,

• 12_euw_ab_himmelszeiger_kassiopeia_orion.docx

• 03_euw_ppt_orientierung_am_sternhimmel

Unterrichtsablauf (Stunde 3 von 6):

Die Idee der Verlängerung von scheinbaren Sternabständen (es handelt sich um Winkel!) um andere Sternbilder und Besonderheiten zu finden, lässt sich fortsetzen:

Die Arbeitsblätter, zunächst 11_euw_ab_himmelszeiger_großer_wagen und dann 12_euw_ab_himmelszeiger_kassiopeia_orion, folgen dieser Idee. Hierfür benötigt man die drehbare Sternkarte und lässt die Schüler mit Lineal die Verlängerungen ausmessen und in die Arbeitsblätter eintragen.

Anschließend kann man mit 03_euw_ppt_orientierung_am_sternhimmel die Ergebnisse besprechen und weitere nette Strukturen erkennen (Frühlings-, Sommerdreieck, Herbstviereck, Wintersechseck).

Vorbereitung (Stunde 4 und 5 von 6):

Kopieren des Arbeitsblattes:

• 13_euw_ab_sternbilder_erkennen.docx

Stellarium

Unterrichtsablauf (Stunde 4 und 5 von 6):

Ohne weitere Hilfsmittel (Sternkarte o.ä.) versuchen die Schüler zunächst, die Sternbilder zu benennen. Anschließend sollen sie mithilfe der Sternkarte das Arbeitsblatt vervollständigen. Die Ergebnisse werden verglichen.

Die Schüler erfahren, dass die Himmelsobjekte Koordinaten haben. Als Ursprung dient der Frühlingspunkt (Schnittpunkt zwischen Himmelsäquator, das ist die Projektion des Erdäquators an den Himmel, und Ekliptik). Da die Erdachse um 23,5° geneigt ist, haben auch Himmelsäquator und Ekliptik gegeneinander einen Winkel von 23,5° und schneiden sich dementsprechend zwei Mal). Am 21. März (Frühlingsanfang: Tag- und Nachtgleiche) steht die Sonne in diesem Punkt. Am 23. September (Herbstanfang: Tag- und Nachtgleiche) steht die Sonne im Schnittpunkt „gegenüber“ (Herbstpunkt).

Die „x-Achse“ des Koordinatensystems ist der Himmelsäquator und ist in 24 h aufgeteilt, jede Stunde in 60 Minuten und jede Minute in 60 Sekunden (Rektaszension α). Man muss den Schülern deutlich machen, dass es sich nicht um Zeitangaben handelt. (24h entsprechen 360°, 1h entspricht demnach 15°, bzw. 4 Minuten: 1°)

Die „y-Achse“ ist der „Weg“ vom Himmelsäquator zum Himmelsnordpol („Polarstern“) und geht von 0° bis 90° (Deklination δ). Negative Werte liegen unterhalb des Himmelsäquators und gehören zum Südsternhimmel. Teile dieses Südsternhimmels können wir, aufgrund unserer geographischen Lage, sehen.

Koordinatenbeispiele:

Frühlingspunkt RA: 0h 00min, DE: 0° 0´ 0´´

Herbstpunkt RA: 12h 00 min, DE: 0° 0´ 0´´

Himmelsnordpol: RA: 0h 00 min, DE: 90° 0´ 0´´

Möglicher Tafelanschrieb:

Abbildung 7: Sven Hanssen

Mithilfe von Stellarium kann man sich das Koordinatensystem darstellen lassen:

Taste [E] (Äquatoriales Koordinatennetz)

Durch Hervorheben der Ekliptik und des Himmelsäquators kann man auch den Frühlings- und Herbstpunkt verdeutlichen:

Mit [F4] öffnet man das Himmels- und Anzeigeoptionsfenster, klickt auf „Markierungen“ und macht Haken bei „Äquator zum Datum“ und „Ekliptik zum Datum“.

Gibt man zusätzlich noch das Datum des 21. März ein ([F5]: „Datum/Zeit-Fenster“ sieht man, dass die Sonne etwa im Schnittpunkt steht, die Uhrzeit sollte dann tagsüber gewählt sein (sonst ist die Sonne nicht über dem Horizont) und die Atmosphäre (Taste [A]) sollte nicht vorhanden sein. (Bem.: Eine Abweichung der Sonnenstellung vom Schnittpunkt hängt u.a. mit der Uhrzeit und der Ellipsenbahn der Erde zusammen).

Abbildung 8: Screenshot Stellarium

Die Schüler bearbeiten nun mithilfe der drehbaren Sternkarte das Arbeitsblatte 10_euw_ab_ derhbare_sternkarte_uebung, indem sie den Deklinationszeiger durch dien entsprechenden Sterne legen. Die Deklination des Sterns ist nun am Zeiger ablesbar. Die Rektaszension erkennt man am Schnitt des Zeigers mit der Rektaszensionsskala der Sternkarte (Äußerer Ring). Vgl. Lösungsblätter: 10_euw_ab_drehbare_sternkarte_uebung_loesung S. 2/2

Die (obere) Kulmination bezeichnet den höchsten Punkt über dem Horizont, den ein Objekt annehmen kann. Dieser Punkt liegt auf dem Meridian in Richtung Süden. Vgl. Lösungsblätter: 10_euw_ab_drehbare_sternkarte_uebung_loesung S. 2/2

Die anschließende Besprechung erfolgt mithilfe von Stellarium, bei der der entsprechende Stern angeklickt wird. Unter den vielen Daten, die links oben erscheinen, findet sich auch „RA/DE“. Das sind die entsprechenden aktuellen Koordinaten - verblüffend, wie gut die Selbstbausternkarte ist!

Vorbereitung (Stunde 6 von 6):

Kopieren des Arbeitsblattes:

• 14_euw_ab_planetenzeigermodell.docx,

Stellarium

Unterrichtsablauf: (Stunde 6 von 6):

Regelmäßig kann man beobachten, dass in den Sternbildern helle „Sterne“ stehen, die nicht auf der Sternkarte auffindbar sind, die zusätzlich ihre Position im Laufe von Tagen bezüglich des Sternbilds deutlich verändern. Diese „Wandelsterne“ hatten wir schon in der Unterrichtseinheit Planetenschleifen (S: 5) kennengelernt. Sie befinden sich immer im Bereich der Ekliptik und durchwandern damit die Sternbilder, die im Volksmund auch Tierkreiszeichen genannt werden. Laut dem astrologischen Unsinn hängen die Positionen der Planeten und die physikalisch völlig unabhängigen Sternbilder (deren Sterne in der Regel auch nichts miteinander zu tun haben, sondern Lichtjahre auseinanderliegen und nur von der Erde aus gesehen diese Struktur haben) mit dem menschlichen Schicksal zusammen…bleiben wir bei sachlichen Dingen:

Mit Stellarium kann man sich einen schicken Fall „zusammenbasteln“, bzw. man schaut nach, wo die Planeten gerade stehen und vergleicht das Sternbild mit dem Aussehen auf der Sternkarte (das Objekt, das „zu viel“ ist, ist in der Regel ein Planet)

Hier im Beispiel (08.10.2023) sind gleich drei Objekte „zu viel“: Im Löwen die Venus, im Krebs der Mond und Jupiter im Widder. (Anmerkung: Auch der Mond hat mit der Ekliptik zu tun, da seine Bahn um nur 5° gegen die Ekliptik geneigt ist-in der Regel verwechselt man ihn aber nicht mit einem Stern…)

Die Schüler sollen im Vergleich mit dem ersten Bild die vermeintlichen Sterne auf ihren Sternkarten suchen und nun Vermutungen über diese Objekte äußern. Sehr schnell kommen neben UFOs und Kugelblitzen auch die Kandidaten Mond bzw. Planeten.

Wo und ob die Planeten zu sehen sind, kann man mithilfe des Arbeitsblattes 14_euw_ab_planetenzeigermodell herausbekommen. Zeichnet man, wie vorgegeben, die Positionen der Planeten für ein bestimmtes Datum ein, kann man erkennen, ob sie bezüglich der Erde auf der Nachtseite (sichtbar) oder Tagseite liegen (Die Sichtbarkeit eines Planeten ist dann abhängig von der Position der Sonne am Morgenhimmel vor Sonnenaufgang, wenn er westlicher von der Sonne ist, bzw. am Abendhimmel, nach Sonnenuntergang, wenn er östlicher als die Sonne steht).

Mithilfe verschiedener Apps, (z.B. SkyMap) kann man, nachdem man dem Gerät gesagt hat wo man ist (GPS), das Smartphone in eine Himmelsrichtung halten und sieht, welche Sterne dort sichtbar sind (oder sichtbar wären), welches Sternbild sichtbar ist, ob der helle Punkt ein Stern oder ein Planet ist,… Außerdem ist es möglich, sich für beliebige Tage und Zeitpunkte darstellen zu lassen, wie der Himmel aussieht und was wann und wo zu sehen ist.

 

Unterrichtsverlauf: Herunterladen [docx][793 KB]

Unterrichtsverlauf: Herunterladen [pdf][2 MB]

 

Weiter zu Kopiervorlagen