Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10 GZG FN W.Seyboldt 1 Astronomie NWT 9GZG FN Eine Nacht Ein Jahr

Astronomie NWT 9 GZG FN

Eine NachtEin Jahr

Astronomie, Kl. 9, Sj 09/10 GZG FN W.Seyboldt2

Die Drehung der Erde


Der Himmel einer Nacht - Teil 1 Beobachtet man den Sternenhimmel eine oder mehrere Nächte lang,

so stellt man fest, dass die Sterne sich (fast) wie die Sonne bewegen. Heute wissen wir, dass das davon kommt, dass sich die Erde dreht und der Rest (fast) stillsteht.

Die Planeten verhalten sich ein wenig anders. Sie wandern. Der Begriff Planet kommt aus dem Griechischen und heißt Wanderer. Die Planeten ändern wie der Mond „sehr schnell“ ihre relative Position zu den Sternen.

Man kann die Sterne gruppieren. Im Jahr 1920 hat man 88 Sternbilder eindeutig festgelegt, die seither weltweit gültig sind (siehe). Damals wurde der Himmel in 88 Bereiche aufgeteilt, in denen die klassischen Sternbildfiguren enthalten sind. Einige dieser Sternbilder sind bei uns die ganze Nacht zu sehen, andere manchmal oder nie. Letztere können dann nur auf der Südhalbkugel (oder weiter im Süden) gesehen werden, z.B: das Kreuz des Südens.


Der Himmel einer Nacht - Teil 2 Wir haben Zirkumpolarsternbilder gelernt, mit Ste´llarium und CdC

angeschaut. Z.B. UMa, UMi, Cas, … Die Sterne dieser Sternbilder drehen sich innerhalb jeder Nacht - bei

uns sichtbar - halb um den Polarstern, am Tag vollführen sie die restliche Drehung:

Tagsüber sieht man die Sterne aber nicht, da die Sonnenstrahlung die Atmosphäre erhellt.

Auf dem Mond oder im Weltraum würden wir die Sterne auch am Tag sehen, sogar neben der Sonne. Bei uns überstrahlt das in der Atmosphäre abgelenkte Licht der Sonnen die Sterne.

Außerdem kennen wir inzwischen 6 Wintersternbilder, die am besten im Winter zu beobachten sind: Ori, Tau, Aur, Gem, CMi, CMa. Die sechs hellsten Sterne dieser Sternbilder (Rigel, Aldebarn, Capella, Pollux, Prokyon, Sirius) bilden das Wintersechseck, siehe


Der Himmel einer Nacht - Teil 3

Des weiteren haben wir weitere Sternbilder gelernt, z.B: Peg, And, Boo, Lyr, Cyg, Aql, Vir, Leo, Sco, die man teilweise am besten im Sommer beobachtet.

Die drei hellsten Sterne der Sternbilder Cyg, Lyr, Aql, die Sterne Deneb (im Scwan), Wega (in der Leier) und Altair (im Adler) bilden das Sommerdreieck.

Im Sternbild Andromeda finden wir den Andromedanebel M31 (Galaxien und Nebel schauen wir möglichst mit Stellarium an).


Arbeitsauftrag „Eine Nacht“

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinTag.doc die Kapitel – 1. Bewegung mit Stellarium– 2. Grundeinstellungen CDC, Planetensymbole– 3. Bewegung der Sterne mit CDC– 4. Bewegung der Sterne in einer Nacht in FN


Der Himmel – an einem anderen Ort

Wenn man sich an einem anderen Ort auf der Erde befindet, so bewegen sich die Sterne sichtbar anders. Auf der Südhalbkugel wandert die Sonne von Ost nach Nord, nach West, sie dreht sich anders herum!

Am Nordpol steht der Polarstern im Zenit, am Äquator am Horizont. Es gibt dort keine Sterne, die immer zu sehen sind, dafür sehen wir alle Sterne im Lauf des Jahres einmal.

Auf dem Nordpol (oder dem Südpol) steigt die Sonne im Lauf eines Jahres langsam an und geht wieder nach unter. Die Sonne ist ein halbes Jahr lang am Stück zu sehen, Man sieht nur die Hälfte aller Sterne, die allerdings alle zirkumpolar sind.

Bearbeite AB_EinTag.doc Kap. 5– 5. Bewegung der Sterne an anderen Orten auf der Erde


Die Sternbewegung im Jahr

Bevor wir uns theoretisch überlegen, welche Konsequenzen sich aus der Bewegung der Erde um die Sonne für den Nachthimmel ergeben, schauen wir uns mit CdC an, was uns auffällt, wenn wir den Himmel ein Jahr lang immer wieder betrachten.

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinJahr.doc die beiden Punkte – 1 Bewegung der Sternbilder im Lauf eines Jahres.– 2 Der Sternentag.


Warum bleibt die Sonne zurück?

• Während die Erde sich dreht, wandert sie auf ihrer Bahn weiter.

• Nach 23 h und 56 min ist für einen Beobachter auf der Erde der (unendlich weit entfernte Stern) wieder an derselben Stelle. Aber erst 4 min später ist für ihn die Sonne wieder an derselben Stelle.


Was sollten wir gelernt haben?

Wir wissen, dass die Sterne nach 24h nicht wieder an der gleichen Stelle stehen, sondern sich ein wenig nach rechts verschoben haben, etwas 4 min.= 1°. Die Sonne ist allerdings wieder an derselben Stelle. Die Sterne und die Sonne drehen sich scheinbar nicht gleich schnell.

Wir wissen, dass sich die Sterne alle 23 h, 56min und 4s an genau derselben Stelle befinden. Die Erde dreht sich also in 23 h 26min und 4 s einmal um ihre Achse.

Die Sonne bleibt relativ zu den Sternen zurück, sie ist „rechtläufig“.

Wir wissen, die Planeten laufen komplizierter (mal vorwärts, mal rückwärts im Vergleich zur Sonne).

Der Mond bewegt sich nochmals anders, er bleibt jeden Tag knapp 15° = 1h relativ zu den Sternen zurück.


Aufgaben

1) Wie viel Erdenstunden sind vergangen, wenn 24 h Sternenzeit vorbei sind?

2) In welchem Sternbild liegt der Stern Chaph.

3) Wie viele Tage müssen vergehen, bis die Sterne genau eine Stunde früher am Himmel stehen?

4) Begründe, warum der Sternentag kürzer sein muss, wie der Sonnentag

5) Wie oft wandern die Sterne in einem Jahr (365 Tagen) über den Himmel?


Bewegung der Sonne im Jahr

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinJahr.doc den Punkt – 3 Bewegung der Sonne durch die Sternbilder des

Tierkreises. (Lösung von 3b siehe nächste Folien)


Wann ist die Sonne in welchem Sternbildern?

Name Bez. lat. Name Längenbereich Breite Sonne im Bereich von - bis

Fische Psc Pisces 351,6°–28,8° 37,2° 12. März–19. April (38 Tage)

Widder Ari Aries 28,8°–53,5° 24,7° 19. April–14. Mai (25 Tage)

Stier Tau Taurus 53,5°–90,2° 36,7° 14. Mai–21. Juni (38 Tage)

Zwillinge Gem Gemini 90,2°–118,1° 27,9° 21. Juni–20. Juli (29 Tage)

Krebs Cnc Cancer 118,1°–138,2° 20,1° 20. Juli–11. August (22 Tage)

Löwe Leo Leo 138,2°–173,9° 35,7° 11. August–17. September (37 Tage)

Jungfrau Vir Virgo 173,9°–218,0° 44,1° 17. September–31. Oktober (44 Tage)

Waage Lib Libra 218,0°–241,0° 23,0° 31. Oktober–23. November (23 Tage)

Skorpion Sco Scorpius 241,0°–247,7° 6,7° 23. November–30. November (7 Tage)

Schlangenträger Oph Ophiuchus 247,7°–266,3° 18,6° 30. November–18. Dezember (18 Tage)

Schütze Sgr Sagittarius 266,3°–299,7° 33,4° 18. Dezember–20. Januar (33 Tage)

Steinbock Cap Capricornus 299,7°–327,6° 27,9° 20. Januar–16. Februar (27 Tage)

Wassermann Aqr Aquarius 327,6°–351,6° 24,0° 16. Februar–12. März (24 Tage)

Sternbilder siehe etwa: http://home.arcor.de/hpj/Tabellen/tab19.html Tabelle von http://home.arcor.de/hpj/Lexikon-der-Astronomie1.html


Wann ist die Sonne in welchem Tierkreiszeichen?

Name Bez. lat. Name Längenber. Sonne im Bereich von - bis

Widder Ari Aries 0°-30° 20./21. März–19./20. April (30 Tage, 11 h)

Stier Tau Taurus 30°-60° 19./20. April–20./21. Mai (30 Tage, 23 h)

Zwillinge Gem Gemini 60°–90° 20./21. Mai–20./21. Juni (31 Tage, 13 h)

Krebs Cnc Cancer 90°–120° 20./21. Juni–22./23. Juli (31 Tage, 6 h)

Löwe Leo Leo 120°–150° 22./23. Juli–22./23. August (31 Tage, 7 h)

Jungfrau Vir Virgo 150°–180° 22./23. August–22./23. September (30 Tage, 21,5 h)

Waage Lib Libra 180°–210° 22./23. September–23. Oktober (30 Tage, 9,5 h)

Skorpion Sco Scorpius 210°–240° 23. Oktober–22. November (29 Tage, 22 h)

Schütze Sgr Sagittarius 240°–270° 22. November–21./22. Dezember (29 Tage, 13 h)

Steinbock Cap Capricornus 270°–300° 21./22. Dezember–20. Januar (29 Tage, 11 h)

Wassermann Aqr Aquarius 300°–330° 20. Januar–18./19. Februar (29 Tage, 14 h)

Fische Psc Pisces 330°–360° 18./19. Februar–20./21. März (29 Tage, 23 h)


Wann war die Sonne 150 v.Chr in den Sternbildern?

Name Bez. lat. Name Längenbereich Breite Sonne im Bereich von - bis

Fische Psc Pisces 351,6°–28,8° 37,2° 14. Febr–23. März (38 Tage)

Widder Ari Aries 28,8°–53,5° 24,7° 23. März–17. April (25 Tage)

Stier Tau Taurus 53,5°–90,2° 36,7° 17. April–25. Mai (38 Tage)

Zwillinge Gem Gemini 90,2°–118,1° 27,9° 25. Mai –23. Juni (29 Tage)

Krebs Cnc Cancer 118,1°–138,2° 20,1° 23. Juni–15. Juli (22 Tage)

Löwe Leo Leo 138,2°–173,9° 35,7° 15. Juli–21. August (37 Tage)

Jungfrau Vir Virgo 173,9°–218,0° 44,1° 21. August–4. Oktober (44 Tage)

Waage Lib Libra 218,0°–241,0° 23,0° 4. Oktober–27. Oktober (23 Tage)

Skorpion Sco Scorpius 241,0°–247,7° 6,7° 27.Oktober –3. November (7 Tage)

Schlangenträger Oph Ophiuchus 247,7°–266,3° 18,6° 3. November–21. November (18 Tage)

Schütze Sgr Sagittarius 266,3°–299,7° 33,4° 21. November–24. Dezember (33 Tage)

Steinbock Cap Capricornus 299,7°–327,6° 27,9° 24. Dezember –20. Januar (27 Tage)

Wassermann Aqr Aquarius 327,6°–351,6° 24,0° 20. Januar –13. Februar (24 Tage)

Sternbilder siehe etwa: http://home.arcor.de/hpj/Tabellen/tab19.html Tabelle von http://home.arcor.de/hpj/Lexikon-der-Astronomie1.html


Ein Jahr

• Innerhalb eines Jahres bewegt sich die Erde um die Sonne (links). Die Ebene in der sie um die Sonne kreist heißt Ekliptik. Siehe Simulation

• Die Rotationsachse der Erde ist dabei um 23,44° gegen diese Ebene geneigt. Damit ist die Ekliptik etwa um 23,5° gegen den Himmeläquator geneigt.

• Oft versteht man unter der Ekliptik auch die scheinbare Bahn der Sonne an der Himmelkugel im Lauf des Jahres – wenn man von der Rotation der Erde absieht, d.h. wenn man so tut, wie wenn die Sterne immer an derselben Stelle stehen, d.h. die Himmelskugel rotiert nicht mit der Erde mit. Sie ist der Schnitt der Erdbahnebene mit der fixen Himmelskugel (rechts). Die Ekliptik wird in zwölf Teile eingeteilt, in die zwölf Tierkreissegmente, die jeweils 30° groß sind.


Schiefe der Ekliptik• Die Sterne drehen sich in Kreises um den

Polarstern, der aber immer gleich hoch steht.

Die Polhöhe φ (phi) ist genau so groß, wie die geographische Breite, an der sich der Benutzer befindet. In FN ist die Polhöhe also 47,5°. Damit ist die Höhe des Himmelsäquators im Süden genau 90°-Polhöhe = 90°-47,5°=42,5

• Im Sommer steht die Sonne mittags 23,5° höher als im Frühjahr, im Winter 23,5° tiefer als im Herbst. Im Frühjahr steht sie mittags 42,5° hoch. Damit ändert sich die Sonnenhöhe am Mittag in FN zwischen 19° und 75°. Die Kulminationshöhe der Sterne ist immer gleich hoch.

• Die scheinbare Sonnenbahn (Ekliptik) ist eine Bahn, die gegen den Himmeläquator um 23,5° geneigt ist. Sie schneidet den Himmelsäquator im Frühling und im Herbst. Siehe Internet /


Weg der Sonne• Auf dem Weg der Erde um die Sonne, läuft

die Sonnescheinbar durch 13 verschiedene Sternbilder, von denen 12 Namen mit den Tierkreiszeichen übereinstimmen.

• Die in der Astrologie verwendeten Tierkreiszeichen sind keine Sternbilder, sondern Namen für 12 gleich lange Wegstücke der Sonne. Vor etwa 2000 Jahren standen an diesen Stellen etwa die Sterne der Sternbilder gleichen Namens. Aufgrund der Präzession der Erdachse – die Erde ist ein Kreisel- ändern die Sterne ihre Lage am Himmeläquator im Lauf der Jahrhunderte. Siehe Simulation


Tierkreiszeichen

Die heutigen Tierkreissymbole sollen aus der ägyptisch-babylonischen Kulturepoche (2000 bis 4000 v.Chr.) stammen und 1600 bis 1400 v.Chr. zuletzt geändert worden sein. Das älteste gefundene Horoskop soll für den 29.04.410 v.Chr. erstellt worden sein und die Vervollständigung der Planetenzuordnung zu den 12 Zeichen findet sich zuerst bei Poseidonios.


Bilder und Zeichen

Bearbeite im Arbeitsblatt AB_EinJahr.doc den Punkt – 4 Sternzeichen und Sternbild

(Lösung von 4c siehe nächste Folie)


Lösungen von 3h Welches Sternzeichen gilt, in welchem Sternbild steht

die Sonne – am 15.9.08

Tierkreiszeichen: Jungfrau (Virgo) (22.8-22.9)Sternbild: Löwe Leo (11.8.-17.9.)

– am 18.9.08Tierkreiszeichen: Jungfrau (Virgo) (22.8-22.9)Sternbild: Jungfrau Vir (11.9.-31.10.)

– am 28.12.08Tierkreiszeichen: Steinbock (Capricornus), (21.12-20.1)Sternbild: Schütze Sgr (18.12.-20.1.)

– am 21.3.09Tierkreiszeichen: Widder (Aries), (21.3-20.4)Sternbild: Fische Pis (12.3.-19.4.)

– am 19.4.09Tierkreiszeichen: Widder (Aries), (21.3-20.4)Sternbild: Widder Ari (19.4.-4.5.)


Präzession der Erdachse 1 Die Erde hat keine exakte Kugelform.

Sie hat einen „Äquatorwulst“ von 21 km. Dadurch bewirken die Gezeitenkräfte von Mond und Sonne ein Drehmoment, welches die Erdachse aufzurichten versucht und zur Präzession der Erdachse führt (auch als Lunisolare Präzession bezeichnet, in der Zeichnung mit P markiert). Für einen vollen Kegelumlauf benötigt die Erdachse um die 25.700–25.800 Jahre.


Präzession der Erdachse 2

Gegenwärtig zeigt die Erdachse recht genau in Richtung des Polarsterns, so dass alle Fixsterne scheinbar eine Kreisbahn um ihn beschreiben. Als Folge der Präzession liegt der Himmelspol aber nicht fest beim Polarstern, sondern er wandert auf einem Kreis mit einem Radius von 23,5° (Schiefe der Ekliptik) um den Ekliptikpol. In 12.000 Jahren wird er sich bei der Wega im Sternbild Leier befinden

Dieser Effekt ist schon seit über 2000 Jahren bekannt. Der griechische Astronom Hipparchos verglich etwa um 150 v. Chr. die Sternörter seines neu gemessenen Kataloges mit den Daten aus mehrere hundert Jahre alten Aufzeichnungen und stellte Unterschiede fest.


Präzession der Erdachse 3

Starte CDC, stelle das Datum 50 v. Chr ein. Blicke in den Zenit, suche den Polarstern Starte eine Simulation mit der Schrittweite 5 min. Beobachte, wie sich der Polarstern bewegt. Stelle nochmals das Jahr 2011 ein und simuliere

die Sternbewegung mit 5 min. Stelle das Jahr 13300 ein. Welche Sterne

befinden sich jetzt nahe des Pols? Wie bewegt sich der Polarstern? Ist der große Wagen noch zirkumpolar?


Astrologie

In einer Fernsehsendung wurde vier Versuchspersonen „ein für Sie persönlich erstelltes Horoskop“ ausgeteilt. Alle vier waren verblüfft, wie genau das Horoskop ihren Charakter traf – auch die, die Horoskopen skeptisch gegenüber standen.

Alle Personen hatten dasselbe Horoskop bekommen, waren aber an ganz anderen Tage geboren wurden.

Das Horoskop war für den belgischen Massenmörder Marc Dutroux erstellt worden, der 1995 zwei junge Frauen verhungern ließ.

Quelle: BdW, 6/09 S. 39


Aufgaben

1. Wie viele Tierkreiszeichen gibt es?

2. In wie vielen Sternbildern befindet sich die Sonne im Lauf eines Jahres?

3. Vom 20.3. bis 19.4. ist die Sonne im Tierkreiszeichen Widder. Wann befindet sie sich im Sternbild Widder?

4. Vor wie vielen Jahren hat die Position des Sternbildes Widder mit der des Sternzeichens Widder zumindest näherungsweise übereingestimmt? (Test mit CdC)Der Grund hierfür ist die Präzession der Erde (die Erde präzediert wie ein Kreisel, die Achse zeigt also nicht immer in dieselbe Richtung, positioniere dich z.B. auf den Nordpol und beachte den Zenit 600 v. Chr. und heute.)

5. Um wie viel Grad ist die Sonnenbahn gegen den Himmelsäquator geneigt? Wann scheiden sich die beiden Bahnen?

6. Wie hoch steht die Sonne bei uns im Winter, im Frühling, im Sommer am Himmel?


Sonnenhöhe / Zeitgleichung Starte WS (Zeit bei Eingabe > Datum nicht ändern!)

– Ansicht > Projektionen > Oberer Horizont– Ansicht > Zoom > 150 Grad– Tools > Animationen, Datum 20.3.2009 Zeit auf 12:30, hohe Genauigkeit– Punktspuren, 1d(Tag) wählen und dann auf Start klicken.– Man sieht nun die Bahnen der Sonne und der Planeten. Wir betrachten

aber nur die Bahn der Sonne. Die sich langsam hochschraubt und dann wieder nach unten wandert. Dabei durchläuft sie eine Achterschleife, ein Analemma.

Die Ursache für die Sonnenbewegung nach links und rechts ist die unterschiedliche Bahngeschwindigkeit der Erde.

Die Differenz „wahre Sonne minus mittlere Sonne heißt Zeitgleichung. Lies bei Wikipedia den Artikel zur Zeitgleichung (dort findest Du auch

einen Abschnitt zum Analemma) und notiere Dir ein paar Sätze im Heft. Siehe auch http://lexikon.astronomie.info/zeitgleichung/

Benutze CdC, um dir die Uhrzeit des Sonnenhöchststandes (Sonne genau um Süden) am 3.11. und am 12.2. zu beschaffen, ebenso am 25.12 und am 13.6.


Ekliptik – Ebene der Sonne Die Ekliptik ist um ε=23,44° gegen den Himmeläquator

geneigt (Neigung der Polachse) Da die Breite von FN 47°39‘ ist , ist die Höhe des Nordpols (Polarstern) 47,6°,

der Winkel zwischen der Normale und der Polachse ist also 42,4° Sonnenhöchstand am 23.12.: 42,4°-23,4° = 19,0°, (Rekaszension der Sonne: -

23,4° )am 21.6.: 42,4+23,4°=65,8° (Rekaszension der Sonne: -23,4° )

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