Zehnhoch Mikrokosmos & Makrokosmos mit Hilfsmitteln erschließen

Präsentation zum Thema: "Zehnhoch Mikrokosmos & Makrokosmos mit Hilfsmitteln erschließen"—  Präsentation transkript:

1 Zehnhoch Mikrokosmos & Makrokosmos mit Hilfsmitteln erschließen
Eine Reise vom Menschen aus in die Welt der größten Dinge und wieder zurück bis in die Welt der kleinsten Dinge Nach einer Idee und mit Bildern von: Philip & Phylis Morrison, ZehnHoch, Heidelberg, Präsentation erstellt von Gregor Svoboda, 10/2003

2 Um bei dieser Präsentation in der richtigen Reihenfolge weiter zu kommen, bitte immer genau auf die Bilder klicken und nicht auf die freie Folie.

3 Aufbau einer Folie 1011 Meter 100 Millionen Kilometer
Größenordnung in Potenzen & Einheiten 1011 Meter 100 Millionen Kilometer Aufbau einer Folie Hilfsmittel zur Sichtbarmachung des Objektes Zusätzliche Bilder, passend zur jeweiligen Größenordnung Zentrales Bild Nähere Erläuterung zum Bild Die farbigen Linien stehen symbolisch für die Umlaufbahnen der inneren Planeten unseres Sonnensystems. Die grüne Linie bezeichnet die Bahn der Erde.

4 In der Mitte von fast allen Hauptbildern befindet sich ein rotes Quadrat. Es symbolisiert immer die Größe des vorangegangenen (10hoch+) oder nach-folgenden (10hoch-) Bildausschnittes. D.h., es zeigt immer die Größe der niedrigeren 10er Potenz.

5 Mit bloßem Auge erkennbar.
Hilfsmittel, die man i.d.R. in den verschiedenen Größenordnungen benötigt, um einen Gegenstand zu betrachten: Über Satelliten- oder Großteleskope erkennbar. Mit bloßem Auge erkennbar. Einfache optische Vergrößerungen erforderlich. Einfache optische Vergrößerungen erforderlich. Vielfache optische Vergrößerungen erforderlich. Vergrößerung durch Lichtmikroskop erforderlich. Über Elektronenmikroskop oder Experimente indirekt erkennbar. Nur über längere Belichtung erkennbar. Über Modelle, Theorien oder Ideen vorstellbar. Über Strahlung oder Radiowellen erkennbar.

6 100 Meter 1 Meter

7 101 Meter 10 Meter

8 102 Meter 100 Meter

9 103 Meter 1000 Meter

10 104 Meter 10 Kilometer

11 105 Meter 100 Kilometer

12 106 Meter 1000 Kilometer Millionen Meter

13 107 Meter Kilometer

14 108 Meter Kilometer

15 Umlaufbahn des Mondes um die Erde
109 Meter 1 Millionen Kilometer Umlaufbahn des Mondes um die Erde

16 1010 Meter 10 Millionen Kilometer
Die Bahn des Mondes (blau) vor dem Hintergrund der symbolisch dargestellten Bahn der Erde um die Sonne (grün).

17 1011 Meter 100 Millionen Kilometer
Die farbigen Linien stehen symbolisch für die Umlaufbahnen der inneren Planeten unseres Sonnensystems. Die grüne Linie bezeichnet die Bahn der Erde.

18 1012 Meter 1 Milliarde Kilometer
Die Bahnen der der inneren Planeten Merkur, Venus, Erde & Mars, eingeschlossen von der Bahn des Jupiters.

19 Die Bahnen der Planeten Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto.
1013 Meter 10 Milliarden Kilometer Die Bahnen der Planeten Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto.

20 Umlaufbahnen der äußeren Planeten Uranus, Neptun & Pluto.
1014 Meter 100 Milliarden Kilometer Umlaufbahnen der äußeren Planeten Uranus, Neptun & Pluto.

21 1015 Meter 1 Billion Kilometer
Der helle Punkt in der Mitte ist die Sonne. Die Planeten sind nicht mehr zu erkennen.

22 Als strahlender Stern hebt sich die Sonne von den übrigen Sternen ab.
1016 Meter 10 Billionen Kilometer ~ 1 Lichtjahr Als strahlender Stern hebt sich die Sonne von den übrigen Sternen ab.

23 1017 Meter 10 Lichtjahre ~ 3 Parsec
Die Sonne ist hier nur ein kleiner Punkt vor dem gleichmäßigen Muster Tausender anderer Sonnen.

24 1018 Meter 100 Lichtjahre Unsere Sonne ist zu lichtschwach, um hier aufzufallen. Einzig Arktur, eine riesige Sonne, ist gut erkennbar. Er ist etwa 40 Lichtjahre von der Erde entfernt.

25 Mehrere Millionen Sterne (Sonnen) unserer Milchstraße.
1019 Meter ~ 1000 Lichtjahre Mehrere Millionen Sterne (Sonnen) unserer Milchstraße.

26 1020 Meter ~ Lichtjahre „Wolken“ aus Sternen, leuchtendem Gas und dunklem Staub am Rande eines Spiralarmes unserer Milchstraße.

27 1021 Meter ~ Lichtjahre

28 1022 Meter ~ 1 Millionen Lichtjahre

29 ~ 10 Millionen Lichtjahre ~ 3 Megaparsec
1023 Meter ~ 10 Millionen Lichtjahre ~ 3 Megaparsec Die hellen Punkte sind weitere Galaxien unserer „lokalen“ Gruppe – einem Galaxienhaufen.

30 ~ 100 Millionen Lichtjahre
1024 Meter ~ 100 Millionen Lichtjahre Die Milchstraße verschwindet hinter einem Haufen von Galaxien, dem Virgohaufen.

31 ~ 1 Milliarde Lichtjahre
1025 Meter ~ 1 Milliarde Lichtjahre Ende? Blick in die Leere unseres Universums. Galaxiepünktchen bieten die einzige Abwechslung. Bei 13 Milliarden Lichtjahren Entfernung ist für uns die sichtbare Grenze erreicht.

32 1024 Meter ~ 100 Millionen Lichtjahre

33 1023 Meter ~ 10 Millionen Lichtjahre ~ 3 Megaparsec

34 1022 Meter ~ 1 Millionen Lichtjahre

35 1021 Meter ~ Lichtjahre

36 1020 Meter ~ Lichtjahre

37 1019 Meter ~ 1000 Lichtjahre

38 1018 Meter 100 Lichtjahre

39 1017 Meter 10 Lichtjahre ~ 3 Parsec

40 1016 Meter 10 Billion Kilometer ~ 1 Lichtjahr

41 1015 Meter 1 Billion Kilometer

42 1014 Meter 100 Milliarden Kilometer

43 1013 Meter 10 Milliarden Kilometer

44 1012 Meter 1 Milliarde Kilometer

45 1011 Meter 100 Millionen Kilometer

46 1010 Meter 10 Millionen Kilometer

47 109 Meter 1 Millionen Kilometer

48 108 Meter Kilometer

49 107 Meter Kilometer

50 106 Meter 1000 Kilometer Millionen Meter

51 105 Meter 100 Kilometer

52 104 Meter 10 Kilometer

53 103 Meter 1000 Meter

54 102 Meter 100 Meter

55 101 Meter 10 Meter

56 100 Meter 1 Meter

57 10-1 Meter 0,1 Meter 10 Zentimeter

58 Hautfalten auf der Hand
10-2 Meter 0,01 Meter 1 Zentimeter Hautfalten auf der Hand

59 Die Oberfläche der Haut unter dem Mikroskop
10-3 Meter 0,001 Meter 1 Millimeter Die Oberfläche der Haut unter dem Mikroskop

60 Stark vergrößerte Aufnahme einer Hautfalte
10-4 Meter 0,0001 Meter 0,1 Millimeter Stark vergrößerte Aufnahme einer Hautfalte

61 10 Mikrometer 10-5 Meter 0,00001 Meter
Blick unter die Hautoberfläche in eine Kapillare der Blutbahn. Abgebildet sind zwei weiße Blutkörperchen (Lymphozyten), die wichtig für das Immunsystem sind.

62 1 Mikrometer 10-6 Meter 0,000001 Meter
Im Innern eines Lymphozyten: Blick auf eine Zellmembran, die den Zellkern umgibt. Deutlich sind Poren in der Membran erkennbar.

63 Mit dem Lichtmikroskop ist hier jetzt Schluss
Mit dem Lichtmikroskop ist hier jetzt Schluss. Weiter kann man direkt nicht sehen. ? Wie geht es weiter?

64 Ab hier können wir nur noch virtuell abbilden und
müssen deshalb mit Modellen arbeiten.

65 10-7 Meter 0,0000001 Meter 1000 Ångström 100 Nanometer
Im Inneren des Zellkerns. Lange Molekülketten bilden die DNA, die das genetische Material enthält.

66 10-8 Meter 0,00000001 Meter 100 Ångström 10 Nanometer
Nahaufnahme der DNA: Zu sehen ist die lange zweigeteilte Molekül-Leiter, die so genannte Doppelhelix. Je nach Anordnung ihrer einzelnen Bausteine (4 Bausteinarten) sind unterschiedliche genetische Informationen enthalten.

67 10-9 Meter 0,000000001 Meter 10 Ångström 1 Nanometer
Modellaufnahme von Molekülen (Verbände von Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen).

68 10-10 Meter 0, Meter 1 Ångström Modellzeichnung eines Atoms. Die weißen Punkte stehen für die Orte, an denen sich die Elektronen des Atoms wahrscheinlich aufhalten. In der Mitte befindet sich, unsichtbar klein, der Atomkern. Die äußeren Elektronen bestimmen die chemischen & physikalischen Eigenschaften des Atoms.

69 10 Picometer 10-11 Meter 0,00000000001 Meter
Modellhafte Abbildung der wahrscheinlichen Aufenthaltsbereiche der inneren Elektronen eines Kohlenstoff-Atoms.

70 1 Picometer 10-12 Meter 0,000000000001 Meter
In der Mitte kann stellen wir uns den Atomkern vor. Er setzt sich aus Protonen und Neutronen zusammen und macht mehr als 99 % der Masse eines Atoms aus.

71 10-13 Meter 0,0000000000001 Meter 0,1 Picometer 100 Femtometer
Je näher wir dem Kohlenstoff-Atomkern kommen, desto mehr erkennen wir am Modell, dass er aus 6 Protonen und (meist) 6 Neutronen besteht.

72 10 Femtometer 10-14 Meter 0,00000000000001 Meter
Eine modellhafte Darstellung der Atomkern-Teilchen „Protonen“ und „Neutronen“. Sie werden auch „Nukleonen“ genannt. Beim genauen Betrachten des Modells wird deutlich, dass auch die Nukleonen wiederum aus kleineren Teilchen bestehen.

73 1 Femtometer 10-15 Meter 0,000000000000001 Meter
Die Protonen & Neutronen bestehen aus kleineren Teilchen, jeweils 3 (unterschiedlichen) Quarks.

74 0,1 Femtometer 10-16 Meter 0,000000000000001 Meter Ende?
Quarks gelten als die „Basisbausteine“ der Materie. Neben den Quarks gibt es noch andere Elementarteilchen, z.B. die Leptonen.

75 Ende der Vorstellung von Elementarteilchen
Ende der Vorstellung von Elementarteilchen. Kleinere Teilchen kennt man bisher nicht.

76

77 Mögliche Lerneffekte dieser Reise
Den Dimensionen des Makro- und Mikrokosmos begegnen: Einblicke in die Astronomie und Einblicke in die Welt der kleinsten Teilchen Größenordnungen begegnen Verständnis für Systeme entwickeln: Ein System ist (immer) Bestandteil eines höheren Systems Vernetztes Denken fördern Die Grenzen unserer Sinnesorgane kennen lernen Einblicke in das Denken mit Hilfe von Modellen Naturphilosophie: Was steckt hinter den Grenzen unserer direkten sinnlichen Erfahrungswelt? Theologie – Philosophie - Physik: Wo hat alles seinen Ursprung? Was ist das Ziel unseres Universums? Ökologie: Unser Planet ist einzigartig und „einsam“ …

78 Quellenangaben P & P Morrison, ZehnHoch, Spektrum, Heidelberg, 1991 Diess., Video ZehnHoch, Spektrum, Heidelberg. (mit Bildern & Ideen für den Unterricht)

79 Abbildungen von DNA-Molekül-Modellen
Abbildungen von DNA-Molekül-Modellen. Deutlich ist die gewundene Struktur der Doppel-Helix zu erkennen.

80 Einfache Modelle von Kohlenstoff-Wasserstoff-Molekülen (Methan-Moleküle, CH4).

81 Elektronenmikroskop-Aufnahme von Grippeviren
Elektronenmikroskop-Aufnahme von Grippeviren. Viren sind etwa 10 bis 240 Nanometer groß (= ca. 0, – 0, Meter).

82 Unterschiedliche Atommodelle

83 Einfache Modelle von einem Kohlenstoff-Atom

84 Zecken im Größenvergleich
                                                             Zecken im Größenvergleich

85 Eine CD-ROM hat einen Durchmesser von ca. 12 cm.

86 Modelllokomotiven haben etwa eine Länge von 10 Zentimetern

87 Edward Aldrin auf dem Mond.
Videoclip (anklicken): Neil Armstrong betritt als erster Mensch den Mond am Armstrong: „I'm going to step off the LM now.“ [Armstrong hat seine Hände an der Leiter des Lunar-Mobils und wird nun erstmals einen Fuß auf die Oberfläche des Monds setzen] Armstrong: „That's one small step for (a) man; one giant leap for mankind.“ Edward Aldrin auf dem Mond.

88 Der Abstand von Mond zu Erde schwankt zwischen
km und km

89 Der Planet Merkur Der Planet Venus

90 Die Magellanschen Wolken, in Namibia fotografiert

91 Der Planet Jupiter mit dem schwarzen Schatten eines seiner Monde.
Ca Kilometer Der Planet Jupiter mit dem schwarzen Schatten eines seiner Monde.

92 Der Planet Saturn, von Voyager 1 aufgenommen

93 Der Planet Neptun von einer Sonde aufgenommen

94 So stellen sich Künstler & Astronomen das Aussehen von indirekt entdeckten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems vor.

95 Die Plejaden, ein „offener Sternhaufen“, ca
Die Plejaden, ein „offener Sternhaufen“, ca. 400 Lichtjahre von der Erde entfernt. Mit nur ca. 100 Millionen Jahren Alter handelt es sich bei diesen Sternen um „Babys“ im Universum.

96 M 1, der Krebs-Nebel im Sternbild Stier, ist das Überbleibsel einer Super-Nova, die wahrscheinlich, wie man aus alten chinesischen Aufzeichnungen schließt, am Juli 1054 v.Chr. beobachtbar war. Ca Lichtjahre von der Erde entfernt.

97 M 51 – „Whirlpool-Galaxie“
Galaxie M 83

98 „Alpha Centauri“, die zweitnächste Sonne zu unserer Sonne, ca
„Alpha Centauri“, die zweitnächste Sonne zu unserer Sonne, ca. 4,4 Lichtjahre entfernt. („Proxima Centauri“ gehört zum gleichen System, ist etwas näher, aber wesentlich kleiner und dunkler.)

99 Die Erde geht über dem Mond auf, aufgenommen von Apollo 8, 1968.

100 Die tiefste Stelle im Meer: Der Marianengraben, 11.035 Meter
Mount Everest, 8850 Meter 8850m Die tiefste Stelle im Meer: Der Marianengraben, Meter

101 Der Bodensee vom Satelliten aufgenommen
Ca. 70 Kilometer Der Bodensee vom Satelliten aufgenommen

102 Ca Kilometer Europa bei Nacht

103 Asien bei Nacht

104 Hurrikan Isabel am 15.09.2003 vor Cuba & Florida

105 Mount Everest, Höhe: 8850 Meter

106 Stromausfall im Nordosten der USA am 15.08.2003
20 Stunden vor dem Blackout 7 Stunden nach dem Blackout Stromausfall im Nordosten der USA am

107 Das „Soldier‘s Field“-Stadion in Chicago (historische Ansicht)

108 Längste Spann-Brücke der Welt: Akashi Kaikyo Brücke (Japan), Länge: 1,9 Kilometer
Die zukünftig längste Brücke der Welt soll Kalabrien mit Sizilien verbinden. Länge: 3,3 Kilometer. Geplante Fertigstellung: 2014.

109

110

111

112 10 Meter

113 93 Meter

114 Theater von Epidauros, Griechenland

115 Handgemalte Karte von Afrika, etwa um 1585 entstanden

116 Die am weitesten von uns entfernten Galaxien
Die am weitesten von uns entfernten Galaxien. Sie bieten mit der Entfernung von ca. 13 Milliarden Lichtjahren einen Einblick in die Frühzeit unseres Universums.