Unterrichtsmaterial

Die als „Titius-Bode-Reihe“ (TBR) bezeichnete Zahlenfolge 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, 196, 388, …. beschreibt mit unterschiedlicher Genauigkeit näherungsweise die relativen Abstände der Planeten des Sonnensystems. Die wissenschaftliche Bedeutung dieser Regel ist von Anfang an umstritten gewesen. Ist diese „Regel“ Ausdruck einer tieferliegenden Gesetzmäßigkeit oder ein reiner Zufall? Die Ergebnisse aktueller Entdeckungen von Exoplanetensystemen eröffnen neue Möglichkeiten, die Gültigkeit der rein empirisch ermittelten TBR zu überprüfen.

In diesem WIS-Beitrag geht es um das chinesische Mondforschungsprogramm, das mit der Landung des Rovers Chang'e-4 auf der Mondrückseite seinen vorläufigen Höhepunkt gefunden hat. Es werden Bastelanleitungen zu diesem Thema vorgestellt.

Aktuelle und zukünftige Sonden und Rover, die den Mars erkunden, werden mit aufwendigen Triebwerksmodulen auf dem Mars gelandet. Warum können ExoMars 2020 und InSight nicht alleine mit Fallschirmen weich auf dem Mars aufsetzen? Mit simplen Rechnungen und einigen vereinfachenden Annahmen berechnen Schülerinnen und Schüler die Fallgeschwindigkeit einer Sonde mit Fallschirm auf dem Mars. Dadurch erkennt man, dass aufgrund der dünnen Marsatmosphäre die Endgeschwindigkeit keine weiche Landung zulässt.

Eine jüngst vorgenommene genaue Beobachtung der Objekte Orcus und Eris samt jeweils einem Mond führt uns in die Welt der Kuipergürtelobjekte am Rande unseres Sonnensystems. Bei so vergleichsweise großer Entfernung lassen sich von der Erde aus nur mit großem Aufwand überhaupt Aufnahmen erstellen, in denen solche Objekte nicht nur als Punktquellen erscheinen — im Falle der neuen Beobachtungen mit dem ALMA-Observatorium in Chile. Die Beschränktheit der Beobachtungsdaten führt uns zu der Frage, welche Eigenschaften solcher und ähnlicher Himmelsobjekte man alleine auf Basis physikalischer Gesetze ableiten kann. Mithilfe eigener Experimente zu Eigenschaften von Eis und flüssigem Wasser leiten wir ein einfaches Kriterium her, ab welcher Größe Himmelsobjekte typischerweise eine runde Form aufweisen.

Der Wechsel der Jahreszeiten ist ein Phänomen, das jeder intensiv erlebt, das sich relativ leicht erklären lässt und im Geographieunterricht mittlerer Schuljahre behandelt wird. Trotzdem wissen viele Menschen nicht, warum es im Sommer wärmer ist als im Winter. Dass es an der elliptischen Erdbahn und der damit verbundenen Veränderung des Abstandes Sonne-Erde läge, ist ein besonders populärer Irrtum. Deshalb regt das vorliegende Projekt an, die Entstehung der Jahreszeiten in späteren Schuljahren in geeigneten Fächern wieder aufzugreifen, zu reaktivieren, unter anderen Gesichtspunkten zu betrachten und zu erweitern. Die Erweiterung besteht in diesem Projekt vor allem in der Tatsache, dass der Wechsel der Jahreszeiten nicht nur auf der Erde zu spüren, sondern auch am Himmel zu beobachten ist. Damit das einstündige Projekt im Geographie-, Astronomie- oder Physikunterricht mit wenig Vorbereitungszeit realisiert werden kann, steht ein Arbeitsblatt zur Verfügung, natürlich mit Lösungen.