Unterrichtsverlauf

Überblick

Als am 16. Juli 1969 die Saturn V mit der Apollo 11-Mission abhob, um am 20. Juli die ersten Menschen auf den Mond zu bringen, war dies nicht nur „a giant leap for mankind“, sondern insbesondere ein geniales Zusammenspiel und Ausnutzung der grundlegendsten physikalischen Gesetze.

Raumfahrzeuge unterliegen wie Monde, Planeten und alle anderen Himmelskörper in erster Linie den drei Keplergesetzen. Reisen im Weltall folgen den durch diese Gesetze vorgegebenen Flugbahnen.

Es bietet sich hier an, das insbesondere auch für Schüler spannende Thema Raumfahrt aufzugreifen und anhand dieser Thematik die „Physik des Weltalls“ erfahrbar zu machen: Ausgehend von den Keplergesetzen und dem Gravitationsgesetz wird im Unterricht verdeutlicht, wie Reisedauern im Weltall hierdurch festgelegt sind, dass Geschwindigkeiten und Positionen von Satelliten und notwendig zu erreichende Geschwindigkeiten durch recht einfache physikalische Hintergründe erklärbar werden.

Die Fluchtgeschwindigkeit, mit der das Gravitationsfeld eines Objektes verlassen werden kann, kann allerdings auch für Licht zur Hürde werden. Ist dies der Fall, haben wir ein Schwarzes Loch gebastelt. Dies liefert einen nahtlosen Übergang zum Thema der Sternentwicklung, die je nach Sternmasse zu unterschiedlichen Endstadien führt, bis hin zum Schwarzen Loch.

In Klasse 9 (II.1. Die habitable Zone der Sonne) haben die Schüler einen hierfür notwendigen Riesenstern mit dem „Circumstellar Habitable Zone Simulator“ (http://astro.unl.edu/naap/habitablezones/animations/stellarHabitableZone.html) nachgestellt, nun bekommen sie einen Überblick über das Thema Sternentwicklung, das später im Wahlfach Astronomie vertieft wird.

Diesbezüglich werden, wie auch bereits in Klasse 8 (I. 4. Das Sonnensystem als Teil der Milchstraße), Exoplaneten angesprochen. Eine der Entdeckungsmethoden wird hier vorgestellt und erklärt.

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