3. Stunde - Der fotografierte Himmel
Die Schülerinnen und Schüler untersuchen Original-Fotoplatten aus dem Sonneberger Archiv, entdecken den Veränderlichen R Cassiopeia und bereiten die Helligkeitsschätzungen vor.
Unterrichtsverlauf
Vorkenntnisse
Die Schülerinnen und Schüler sind mit der Betrachtung und Bearbeitung digitaler Bilder und im Umgang mit der verwendeten Bildbearbeitungs-Software vertraut.
Untersuchung einer Fotoplatte
Den Lernenden wird der digitalen Scann der "Platte 300300" aus dem Sonneberger Plattenarchiv aus dem Jahr 1966 vorgestellt (Präsentation per Beamer). Diese Platte zeigt unter anderem das Sternbild Cassiopeia. Die Jugendlichen verbinden am Rechner in Partnerarbeit die hellsten Sterne dieses Sternbildes miteinander (Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken) und vergleichen das Sternbild mit einer Darstellung auf einer Sternenkarte. Bevor die Arbeit mit den Sternfeldaufnahmen beginnt, müssen die Schülerinnen und Schüler für die "Bildprobleme" sensibilisiert werden. Auch die Orientierung auf der Himmelsaufnahme stellt eine Herausforderung dar. In Partnerarbeit und im Unterrichtsgespräch werden folgende Fragen beantwortet:- Woraus kann auf die Sternhelligkeiten geschlossen werden? (Größe und Schwärzung der Scheibchen)
- Die Schwärzungsscheibchen der Sterne verändern ihr Aussehen mit zunehmendem Abstand vom Plattenzentrum. Wie verändern sie sich und wie lässt sich das erklären? (beste Abbildung auf optischer Achse; mit größer werdendem Abstand wird insbesondere der Astigmatismus wirksam)
- Untersuchung von "Platte 300308": Wann wurde diese Platte aufgenommen? Was fällt auf dieser Fotoplatte auf? (14. Oktober 1966; die Fotoplatte zeigt einen kleinen Kometen, siehe Abb. 2)
Die Ergebnisse werden an der Tafel oder auf einer Folie gesichert. Den Jugendlichen soll bewusst werden, dass ein Archiv von Himmelsaufnahmen eine "Chronik der Geschichte des Sternhimmels" darstellt und dass Sternfeldaufnahmen als Grundlage für die Bestimmung von Lichtkurven genutzt werden können.
Aufspüren des Veränderlichen R Cassiopeia
Die Lernenden erleben, dass durch den Wechsel zwischen verschiedenen Aufnahmen ein und desselben Sternfeldes Helligkeitsänderungen "ins Auge springen". Zur Erleichterung der Arbeit wird dafür das interessierende Sternfeld (Schätzfeld) aus der digitalen Fotoplatte am Computer ausgeschnitten. Die resultierenden Bilder werden dann mit geeigneter Software "zum Laufen" gebracht (zum Beispiel mit einem GIF-Animator oder durch den schnellen Bildwechsel mit dem Windows Bildbetrachter Image Viewer). Das Ergebnis ist eine kleine Animation, mit deren Hilfe der Veränderliche "R Cas" (ein Mira-Stern), aufgespürt wird (siehe "r_cas_neg.mov").
Vorbereitung der Helligkeitsschätzung
Die Schülerinnen und Schüler schneiden aus der Aufnahme "fotoplatte_300308.jpg" den im Bild "fotoplatte_300296_teil.jpg" gezeigten Bildausschnitt um R Cas herum aus und beschriften den Veränderlichen sowie die Vergleichssterne A, B, und C. Abb. 3 (Platzhalter bitte anklicken) zeigt die Schätzfelder aus "fotoplatte_300296_teil.jpg" (oben) und "fotoplatte_300307_teil.jpg" (unten). Es handelt sich um zwei Aufnahmen, die in geringem zeitlichen Abstand aufgenommen wurden. Der Helligkeitswechsel von R Cassiopeia (R) ist deutlich zu erkennen.Materialien
- fotoplatte_300308.jpg
Fotoplatte mit Sternfeld um Cassiopeia und R Cas
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Fotoplatte mit Sternfeld um Cassiopeia, Komet und R Cas
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Fotoplatte mit Hervorhebungen (Sternbild Cassiopeia, Schätzfeld um R Cas)
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Animation
- r_cas_neg.mov
Animation zur Demonstration des Lichtwechsels eines Veränderlichen (Bildmitte); die Animation wurde von Eberhard Splittgerber zur Verfügung gestellt.
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Fotoplatten-Auschnitte mit R-Cas-Schätzfeld
- fotoplatte_300296_teil.jpg
Bildausschnitte von Fotoplatten der Himmelsüberwachung; R Cas und Vergleichssterne sind markiert.
Im Classroom-Manager speichern - fotoplatte_300307_teil.jpg
Bildausschnitte von Fotoplatten der Himmelsüberwachung; R Cas und Vergleichssterne sind markiert.
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Bildbearbeitungssoftware
Weiterlesen
- 4. und 5. Stunde - Die Argelander Stufenschätzmethode
Aus 23 Stufenschätzungen erstellen die Schülerinnen und Schüler eine beispielhafte Lichtkurve des Veränderlichen R Cassiopeia.
- 6. bis 9. Stunde - 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).
- 10. und 11. Stunde ? 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.
- 12. Stunde ? Rückkehr zur Beobachtung
Die Schülerinnen und Schüler planen die Beobachtung der Veränderlichen Sterne Mira und Algol.
