Astronomie Wichtiges Grundwissen für Lehramtsstudierenden der Haupt- und Realschule Schriftliche Hausarbeit von Irina Lutz.

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1 Astronomie Wichtiges Grundwissen für Lehramtsstudierenden der Haupt- und Realschule Schriftliche Hausarbeit von Irina Lutz

2 Astronomie - Astrologie
griechisch: ástron: Stern, logos:Lehre Sternreligion; Glaube an die Macht der Sterne Astronomie: griechisch: ástron: Stern, nómos: Gesetz Sternenkunde; Wissen-schaft der Erforschung der Himmelskörper und des Weltalls Verschmelzung von Astrologie und Astronomie Bsp.: Stonehenge Abb. 1: Stonehenge Schulphysik 2 - Astronomie

3 Die Entstehung der Sternbilder
Abb. 2: Fixsternhimmel im Mai über der Nordhalbkugel Schulphysik 2 - Astronomie

4 Der Tierkreis (Zodiak)
In einem Jahr durchläuft die Sonne 12 Sternbilder auf ihrem Weg über den Himmel Tierkreis, Sternzeichen der Menschen 4 Kardinalpunkte durch Auf- und Abbewegung der Sonne über dem Horizont: 2 Sonnenwenden und 2 Tagundnachtgleichen Abb. 3: Zodiak mit Kardinalpunkten Schulphysik 2 - Astronomie

5 Das ptolemäische Weltbild
geozentrisches Weltbild rückläufige Planetenbahnen Epizyklenbewegung Abb. 4: geozentrisches Weltbild Abb. 5: Epizyklenbewegung des Mars Schulphysik 2 - Astronomie

6 Das kopernikanische Weltbild
heliozentrisches Weltbild Abb. 6: heliozentrisches Weltbild Schulphysik 2 - Astronomie

7 Schulphysik 2 - Astronomie
Galileis Fernrohr beobachtet als erster Wissenschaftler mit einem Fernrohr die Himmelskörper Unvollkommenheit des Mondes  kein Planet mehr Widerlegung der Fixsternsphäre Entdeckung der Jupitermonde, die nicht um die Erde kreisen  unvereinbar mit geozentrischen Weltbild Verbote durch die Kirche und Ladung vor die Inquisition Schulphysik 2 - Astronomie

8 Das keplersche Weltbild
Kepler berechnet Marsbahn neu  Ellipsenbahn keplersche Gesetz für die Planetenbewegung Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren Brennpunkt die Sonne steht. Die Fahrstrahlen überstreichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen. Die Kuben der Bahnradien zweier Planeten verhalten sich wie die Quadrate ihrer Umlaufzeiten. Schulphysik 2 - Astronomie

9 Strukturen im Universum I
Sterne sammeln sich in Galaxien Sterne in Sternhaufen stammen alle aus der gleichen Ursprungswolke offener Sterhaufen Kugelsternhaufen Abb. 10: elliptische Galaxie Abb. 7: Spiralgalaxie Abb. 9: irreguläre Galaxie Abb. 8: Balkangalaxie Schulphysik 2 - Astronomie

10 Strukturen im Universum II
Sterne: Entwicklung eines Sterns von der Entstehung bis zum Ende selbstleuchtende Gaskugeln H2, interstel-lare Materie Haupt-stern roter Riese weißer Zwerg schwarzer Stern Super-nova Neutro-nenstern schwarzes Loch brauner Zwerg blauer Riese roter Über-riese Abb. 11: Hertzsprung-Russel-Diagramm Schulphysik 2 - Astronomie

11 Strukturen im Universum III
Planet: nach Definition der IAU: Pluto ist kein Planet mehr Mein Vater erklärte mir jeden Sonntag unsere Nachbarplaneten. Trabanten: Bahn um die Sonne, rund, kein Mond, bereinigte Bahn M V e m j S u N Monde; Himmelskörper die durch Gravitation an einen Planeten gebunden sind Schulphysik 2 - Astronomie

12 Strukturen im Universum IV
Asteroiden planetenähnliche Brocken (bis Ø1000 km) Bahn um die Sonne Meteoriden Kleinstkörper aus Metall und/oder Gestein Eintritt in Erdatmosphäre: Sternschnuppen /Meteore Kometen exzentrische Bahn um die Sonne aus Eis und Staub Abb. 12: schematischer Kometenaufbau Schulphysik 2 - Astronomie

13 Unser Sonnensystem Milchstraße Spiralgalaxie
roter Pfeil: unser Sonnensystem Zentralgestirn (Sonne) mit 8 Planeten Planetenebene = Ekliptik Abb. 13: Vogelperspektive der Milchstraße Abb. 14: unser Sonnensystem (nicht maßstabsgetreu) Schulphysik 2 - Astronomie

14 Schulphysik 2 - Astronomie
Die Sonne 4,5 Mrd. Jahre alt; Lebenserwartung: 10 Mrd. Jahren besteht aus Wasserstoff (73%) und Helium(25%) Masse: 1,99*1030 kg Aufbau: Abb. 1 5: Aufbau der Sonne 1 Kern 2 Strahlungszone 3 Konvektionszone 4 Photosphäre 5 Sonnenflecken 6 Granulation 7 Chromosphäre 8 Protuberanzen 9 Korona Schulphysik 2 - Astronomie

15 Schulphysik 2 - Astronomie
Die Erde I Aufbau: Abb. 16: Aufbau der Erde Schulphysik 2 - Astronomie

16 Schulphysik 2 - Astronomie
Die Erde II wichtige Daten Alter 4,5 Mrd. Jahre Masse: 5,974*1024kg Dichte: 5,5 Polradius: 6356,774 km Äquatorradius: 6378,140 km mittlere Temperatur (Oberfläche): 14°C Neigung der Achse: 23,45° Rotationszeit: 23h 56min Umlaufzeit um die Sonne: 365,25 Tage Zusammensetzung der Atmosphäre: 79% N2; 20% O2; ferner Wasserdampf, Edelgase, CO2 Alter Schulphysik 2 - Astronomie

17 Schulphysik 2 - Astronomie
Der Mond I Trabant der Erde Masse: 7,35*1022kg Radius: 3479 km mittlerer Abstand zur Erde: km Umlaufzeit um die Erde: 29,5 Erdentage (synodischer Monat) Mondtag: 27,3 Erdentage (siderisch) Schulphysik 2 - Astronomie

18 Schulphysik 2 - Astronomie
Der Mond II Mondphasen: Abb. 17 Die Mondphasen Schulphysik 2 - Astronomie

19 Sonne und Erde Abb. 18: Film - Die Jahreszeiten
Schulphysik 2 - Astronomie

20 Der Einfluss des Mondes – Gezeiten
Abb. 19: Film - Die Gezeiten Schulphysik 2 - Astronomie

21 Schulphysik 2 - Astronomie
Mondfinsternis Mond befindet sich im Erdschatten totale Mondfinsternis nur im Kernschatten findet nachts statt Eine totale Mondfinsternis ist etwa zwei Mal pro Jahr bei uns beobachtbar. Abb. 20 Mondfinsternis Schulphysik 2 - Astronomie

22 Schulphysik 2 - Astronomie
Sonnenfinsternis Mondschatten fällt auf die Erde am Tage beobachtbar totale Sonnenfinsternis: es wird für etwa 8 Minuten dunkel Korona der Sonne sichtbar weltweit circa 2 Sonnen-finsternisse pro Jahr nur lokal beobachtbar wegen des kleinen Schattenkegels Abb. 21 Sonnenfinsternis Schulphysik 2 - Astronomie

23 Die Raumfahrt Rückstoßantrieb Raketen
Abb. 22 vereinfachter Raketenaufbau Rückstoßantrieb Raketen Verbrennung von Sauer- und Brennstoff bei 5000°C Abgasgeschwindigkeit durch die Düsen: über 5000 Geschwindigkeit abhängig vom Verhältnis der Raketenanfangs-masse zur Masse beim Brennschluss besserer Wirkungsgrad bei zweistufigen Raketen Schulphysik 2 - Astronomie

24 Schulphysik 2 - Astronomie
Aktivität im Weltraum Satelliten Sputnik I (UdSSR 1957) Bewegung in einer Erdumlaufbahn erdnah: Bahn mehrere 100km über der Erde geostationär : Umlaufzeit 1 Tag „steht“ über der Erde Raumsonden wissenschaftliche Zwecke Geschwindigkeit bei Brennschluss größer als 7,9 Schulphysik 2 - Astronomie

25 kosmische Geschwindigkeit
Newton: Wie groß muss die Anfangsgeschwindigkeit sein, damit ein Stein einmal um die Welt fliegt? FZentripetal = FGravitation  v in Art der Bahn 1. kosmische Geschwindigkeit 7,9 Erdumlaufbahn 2. kosmische Geschwindigkeit 11,2 Verlassen des Gravitationsfeldes der Erde auf einer Parabelbahn 3. kosmische Geschwindigkeit 16,7 Verlassen des Sonnensystems auf einer Hyperbelbahn 4. kosmische Geschwindigkeit 129,0 Verlassen der Milchstraße Schulphysik 2 - Astronomie

26 Schulphysik 2 - Astronomie
Kegeln mit Newton Die vier kosmischen Geschwindigkeiten entsprechen Bahnen, deren Geometrie sich ergibt, wenn eine Schnittebene durch einen Kegel von horizontal auf vertikal gedreht wird Schulphysik 2 - Astronomie