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

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Präsentation zum Thema: "A STRONOMIE Wichtiges Grundwissen für Lehramtsstudierenden der Haupt- und Realschule Schriftliche Hausarbeit von Irina Lutz."—  Präsentation transkript:

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

2 A STRONOMIE - A STROLOGIE 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 Schulphysik 2 - Astronomie2 Abb. 1: Stonehenge

3 D IE E NTSTEHUNG DER S TERNBILDER 3Schulphysik 2 - Astronomie Abb. 2: Fixsternhimmel im Mai über der Nordhalbkugel

4 D ER T IERKREIS (Z ODIAK ) 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 Schulphysik 2 - Astronomie4 Abb. 3: Zodiak mit Kardinalpunkten

5 D AS PTOLEMÄISCHE W ELTBILD geozentrisches Weltbild rückläufige Planetenbahnen Epizyklenbewegung Schulphysik 2 - Astronomie5 Abb. 5: Epizyklenbewegung des Mars Abb. 4: geozentrisches Weltbild

6 D AS KOPERNIKANISCHE W ELTBILD heliozentrisches Weltbild Schulphysik 2 - Astronomie6 Abb. 6: heliozentrisches Weltbild

7 G ALILEIS F ERNROHR 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 - Astronomie7

8 D AS KEPLERSCHE W ELTBILD Kepler berechnet Marsbahn neu Ellipsenbahn keplersche Gesetz für die Planetenbewegung 1.Planeten bewegen sich auf Ellipsenbahnen, in deren Brennpunkt die Sonne steht. 2.Die Fahrstrahlen überstreichen in gleichen Zeiten gleiche Flächen. 3.Die Kuben der Bahnradien zweier Planeten verhalten sich wie die Quadrate ihrer Umlaufzeiten. Schulphysik 2 - Astronomie8

9 S TRUKTUREN IM U NIVERSUM I Sterne sammeln sich in Galaxien Sterne in Sternhaufen stammen alle aus der gleichen Ursprungswolke – offener Sterhaufen – Kugelsternhaufen Schulphysik 2 - Astronomie9 Abb. 8: Balkangalaxie Abb. 7: Spiralgalaxie Abb. 9: irreguläre Galaxie Abb. 10: elliptische Galaxie

10 S TRUKTUREN IM U NIVERSUM II Sterne: Entwicklung eines Sterns von der Entstehung bis zum Ende Schulphysik 2 - Astronomie10 Abb. 11: Hertzsprung-Russel-Diagramm 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

11 S TRUKTUREN IM U NIVERSUM III Schulphysik 2 - Astronomie11 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 meVSj N uM Monde; Himmelskörper die durch Gravitation an einen Planeten gebunden sind

12 S TRUKTUREN IM U NIVERSUM 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 Schulphysik 2 - Astronomie12 Abb. 12: schematischer Kometenaufbau

13 U NSER S ONNENSYSTEM Milchstraße Spiralgalaxie roter Pfeil: unser Sonnensystem Zentralgestirn (Sonne) mit 8 Planeten Planetenebene = Ekliptik Schulphysik 2 - Astronomie13 Abb. 14: unser Sonnensystem (nicht maßstabsgetreu) Abb. 13: Vogelperspektive der Milchstraße

14 D IE S ONNE 4,5 Mrd. Jahre alt; Lebenserwartung: 10 Mrd. Jahren besteht aus Wasserstoff (73%) und Helium(25%) Masse: 1,99*10 30 kg Aufbau: Schulphysik 2 - Astronomie14 Abb. 1 5: Aufbau der Sonne 1Kern 2Strahlungszone 3Konvektionszone 4Photosphäre 5Sonnenflecken 6Granulation 7Chromosphäre 8Protuberanzen 9Korona

15 D IE E RDE I Aufbau: Schulphysik 2 - Astronomie15 Abb. 16: Aufbau der Erde

16 D IE E RDE II wichtige Daten Schulphysik 2 - Astronomie16 Alter4,5 Mrd. Jahre Masse:5,974*10 24 kg 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% N 2 ; 20% O 2 ; ferner Wasserdampf, Edelgase, CO 2 Alter

17 D ER M OND I Trabant der Erde Masse: 7,35*10 22 kg Radius: 3479 km mittlerer Abstand zur Erde: km Umlaufzeit um die Erde: 29,5 Erdentage (synodischer Monat) Mondtag: 27,3 Erdentage (siderisch) Schulphysik 2 - Astronomie17

18 D ER M OND II Mondphasen: Schulphysik 2 - Astronomie18 Abb. 17 Die Mondphasen

19 S ONNE UND E RDE Schulphysik 2 - Astronomie19 Abb. 18: Film - Die Jahreszeiten

20 D ER E INFLUSS DES M ONDES – G EZEITEN Schulphysik 2 - Astronomie20 Abb. 19: Film - Die Gezeiten

21 M ONDFINSTERNIS 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. Schulphysik 2 - Astronomie21 Abb. 20 Mondfinsternis

22 S ONNENFINSTERNIS 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 Schulphysik 2 - Astronomie22 Abb. 21 Sonnenfinsternis

23 D IE R AUMFAHRT 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 - Astronomie23 Abb. 22 vereinfachter Raketenaufbau

24 A KTIVITÄT IM W ELTRAUM 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 - Astronomie24

25 KOSMISCHE G ESCHWINDIGKEIT Newton: Wie groß muss die Anfangsgeschwindigkeit sein, damit ein Stein einmal um die Welt fliegt? F Zentripetal = F Gravitation Schulphysik 2 - Astronomie25 v inArt der Bahn 1. kosmische Geschwindigkeit7,9Erdumlaufbahn 2. kosmische Geschwindigkeit11,2 Verlassen des Gravitationsfeldes der Erde auf einer Parabelbahn 3. kosmische Geschwindigkeit16,7 Verlassen des Sonnensystems auf einer Hyperbelbahn 4. kosmische Geschwindigkeit129,0Verlassen der Milchstraße

26 K EGELN MIT N EWTON Schulphysik 2 - Astronomie26 Die vier kosmischen Geschwindigkeiten entsprechen Bahnen, deren Geometrie sich ergibt, wenn eine Schnittebene durch einen Kegel von horizontal auf vertikal gedreht wird


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