Die bereits 1926 gestartete "Sonneberger Himmelsüberwachung" (Sky Patrol) beruht auf der Idee des deutschen Astronoms Paul Guthnick (1879-1947), den gesamten nördlichen Sternenhimmel per Astrofotografie zu überwachen. Nach mehr als 80 Jahren fotografischer Überwachung des Himmels lagern mehr als 275.000 Fotoplatten im Sonneberger Archiv - der zweitgrößten Sammlung der Welt - die die Geschichte des Lichtwechsels der bei etwa 50 Grad nördlicher Breite sichtbaren Himmelsobjekte (bis zur 14. Größenklasse) dokumentieren. Diese ?Chronik des Sternenhimmels? ist ein einmaliger Datenschatz, der noch viele Geheimnisse in sich birgt. Auf seiner Basis erstellen Schülerinnen und Schüler Lichtkurven eines veränderlichen Sterns vom Mira-Typ. Sie vergleichen diese mit Daten von Amateurastronomen aus dem Internet und planen eigene Beobachtungen von Mira und Algol. Das eigene Tun, die Arbeit mit Originaldaten und das Erfolgserlebnis sollen die Motivation und das Interesse an den Naturwissenschaften und der Mathematik fördern.
Veränderliche Sterne - Lichtkurven selbst gemacht
Auf der Basis digitalisierter Fotoplatten aus der Sammlung der Sternwarte Sonneberg (Thüringen) erstellen und interpretieren die Schülerinnen und Schüler Lichtkurven veränderlicher Sterne. Und natürlich werden Veränderliche auch im Original beobachtet.
- Mathematik / Rechnen & Logik / Physik / Astronomie
- Sekundarstufe II
- 12 Unterrichtsstunden
- Ablaufplan, Arbeitsblatt, Projekt
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Unterrichtsablauf
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Motivation, Recherche; 10 min
Aussage: Im Sternbild Walfisch gibt es den Stern Mira, was zu Deutsch "Wunderbare" bedeutet. Warum heißt dieser Stern so?
Lernende recherchieren Information (ausgelegte Printmedien, Internet)
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Zielorientierung; 5 min (15 min)
Ergebnisvergleich, Thema des Unterrichtsprojektes vorstellen
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Reaktivierung, Sicherung des Ausgangsniveaus, Erarbeitung; 10 min (25 min)
Was ist ein Stern?
Wann ist ein Stern ein Veränderlicher?
Definition: Schülerinnen und Schüler erarbeiten eine Definition, Lehrkraft schreibt eine Zusammenfassung der Definition an Tafel; "Warum die Einschränkung 'Jahrhunderte'"? (Sternentwicklung ist anderes Phänomen!)
Geschichtliche Fakten: Tafelschrieb
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Erarbeitung; 20 min (45 min)
Wo am Himmel sind die Veränderlichen Sterne omikron Ceti (Mira), beta Persei, delta Cephei, alpha Orionis und beta Lyrae?
Schülerinnen und Schüler erkennen in der Sternkarte des Arbeitsblattes die Sternbilder, suchen die Veränderlichen auf und markieren und beschriften sie.
(Kontrolle in der Folgestunde)
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Wissenstransfer
Himmelsbeobachtung: Schülerinnen und Schüler suchen mithilfe ihrer Sternkarte (Arbeitsblatt) Veränderliche am Sternenhimmel auf (dies kann entweder zu Hause oder - falls möglich - im Anschluss an die Stunde erfolgen).
Didaktisch-methodischer Kommentar
Die an der Sternwarte Sonneberg seit 2004 durchgeführte Digitalisierung von Fotoplatten der Sonneberger Himmelsüberwachung eröffnet die Möglichkeit, Himmelsaufnahmen an jedem Computer "in die Hand zu nehmen" und Veränderlichenforschung in jeder Schule zu betreiben. Für das hier vorgestellte Projekt stellte die Sternwarte eine Auswahl der Plattenscans zur Verfügung. Das Projekt basiert auf didaktischen Materialien, die im Rahmen des Projektes Wissenschaft in die Schulen! entwickelt wurden. Der Einsatz der Argelander Stufenschätzmethode wurde im Rahmen eines Astronomiekurses der deutschen Schülerakademie (Thema: "Lichtsignale aus dem All - Veränderliche Sterne", Marburg 2005) und bei Lehrerfortbildungen (Sonneberg 2004, MNU Karlsruhe 2006) erfolgreich getestet.
- Methoden, Fertigkeiten und Computereinsatz
Im Rahmen des Projektes wird die Nutzung des Computers als nützliches Werkzeug auf vielfältige Art gefördert. - In der Astronomie beginnt (fast alles) mit der Beobachtung
Mit Sternkarten oder Planetariumsprogrammen werden Positionen und Sichtbarkeiten von Veränderlichen bestimmt. - Der Lichtwechsel von Veränderlichen
Lichtkurvendiagramme und Ursachen der Veränderlichkeit von Sternen werden vorgestellt und mithilfe einfacher Modelle erklärt. - Der fotografierte Himmel
Original-Fotoplatten aus dem Sonneberger Archiv werden untersucht. Ein Veränderlicher wird aufgespürt und Helligkeitsschätzungen werden vorbereitet. - Die Argelander Stufenschätzmethode
Aus 23 Stufenschätzungen erstellen die Schülerinnen und Schüler eine beispielhafte Lichtkurve des Veränderlichen R Cassiopeia. - Der Veränderliche R Cassiopeia
Auf der Basis von 83 Schätzfeldern werden das Stufenwert-Helligkeit-Diagramm und die Lichtkurve von R Cas dargestellt (Millimeterpapier oder Tabellenkalkulation). - Was uns die Lichtkurve verrät
Lichtkurven von R Cassiopeia werden interpretiert und verglichen. Details zu den Mira-Sternen und den Ursachen ihres Lichtwechsels werden berichtet. - Rückkehr zur Beobachtung: Mira und Algol
Die Schülerinnen und Schüler planen die Beobachtung der Veränderlichen Sterne Mira und Algol.
Unterrichtsmaterial "Veränderliche Sterne" zum Download
- lichtkurven_materialien.zip
Fast alle Materialien in einem Rutsch: Wegen der Dateigrößen laden Sie die Fotoplatten, die Animation und die Präsentation zur Stufenschätzmethode bitte einzeln auf den jeweiligen Unterseiten herunter (Der fotografierte Himmel, Die Argelander Stufenschätzmethode).
Im Classroom-Manager speichern
Vermittelte Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- basierend auf digitalisierten Fotoplatten der Sternwarte Sonneberg die Lichtkurve eines veränderlichen Sterns erstellen und dabei die Argelander Stufenschätzmethode anwenden.
- eine wissenschaftliche Arbeitsweise erleben, die über Jahrzehnte im Zentrum der Forschungsarbeit vieler Sternwarten stand.
- sich mit der Messfehlerproblematik auseinandersetzen.
- die Typen Veränderlicher Sterne kennen lernen und die Ursachen der Veränderlichkeit verstehen.
- Veränderliche Sterne beobachten.
Internetadressen
- Sternwarte Sonneberg
Informationen zur Geschichte und zur wissenschaftlichen Arbeit der 1925 eingeweihten Sternwarte
Veränderliche
- Wikipedia: Veränderlicher Stern
Informationen zur Einteilung der Veränderlichen: Bedeckungsveränderliche, Rotationsveränderliche, Pulsationsveränderliche und Eruptive Veränderliche
