Finsternis im Klassenzimmer erzeugen Teach article

Übersetzt von Anne Käfer. Während einer Finsternis scheinen Sonne oder Mond zu verschwinden. Was passiert gerade? Wieso sollte man dieses faszinierende Phänomen nicht im Unterricht mit einem einfach zu bauenden Modell erforschen?

Das schwach strukturierte
Leuchten des Sonnenkranzes
während der totalen
Sonnenfinsternis am 7. März
1970. Der Kranz ist mit
bloßem Auge nur während
der Finsternis sichtbar

Mit freundlicher Genehmigung
von NSO / AURA / NSF

Sonnen-und Mondfinsternis sind astronomische Phänomene, die in Mythen und Legenden in der Geschichte Eingang gefunden haben. Die alten Chinesen z.B. glaubten dass die Sonnenfinternis auftreten würde, wenn ein Drache die Sonne auffressen würde. Das chinesische Wort für eine Finsternis „chih“ bedeutet sogar essen.

Da eine Finsternis häufig ist und ohne Teloskop beobachtet werden kann, ist sie ein hervorragendes Thema, um die Astromie im Unterricht einzuführen. Der Artikel beschreibt eine einfache Aktivität, um Schülern zwischen 6 und 14 Jahren zu helfen, die Finsternis zu verstehen, sowie unser Sonnensystem inklusive der Bewegung der Erde und des Mondes. Die Schüler beginnen damit ihre eigenen Modelle von Sonne, Mond und Erde zu bauen und zu benutzen. Zur Festigung und Erweiterung des Gelernten erlaubt das UNAWE-Projektw1 – ein Astronomieprogramm, welches das Bewusstsein für das Universum fördert – mit anderen Schulkindern rund um den Globus zu arbeiten. Welche Tageszeit haben sie? Was für eine Jahreszeit? Was können sie in diesem bestimmten Moment am Himmel sehen?

Mondfinsternis

Obwohl der Mond am Abendhimmel hell erstrahlt, scheint er nicht wirklich, sondern reflektiert einfach das Sonnenlicht. Die Gestalt des Mondes, die man sieht, hängt davon ab, wo man sich auf der Erde befindet und wo sich der Mond bei seiner Umrundung der Erde befindet.. Jeden Monat vollendet der Mond einen Umlauf, beginnend als kompletter Kreis (bei Vollmond), schrumpfend bei Neumond, um fast unsichtbar zu werden, dann wieder zu einem vollen Kreis anschwellend; dies nennt man die Phasen des Mondes (Abbildung 1). Weitere Informationen siehe Mitchell et al., 2008.

Abbildung 1: Die Phasen des Mondes. Die Kreise bedeuten die Umlaufbahnen der Erde um die Sonne und des Mondes um die Erde. Die schattierten Bereiche bedeuten Dunkelheit: zu jeder Zeit werden eine Hälfte der Erde und eine Hälfte des Mondes durch die Sonne angestrahlt.
A: In dieser Etappe der Umlaufbahn des Mondes um die Erde, wenn es Nacht auf der Erde ist, sieht man nur die Hälfte der angestrahlten (Tag) Seite des Mondes. So erscheint der Mond als Halbkreis
B: Bei dieser Etappe der Umlaufbahn des Mondes um die Erde, wenn es auf der Erde Nacht ist, kann man die Gesamtheit der angestrahlten Seite (Tag) des Mondes sehen. So erscheint der Mond als Vollkreis (Vollmond)

Mit freundlicher Genehmigung von Marisssa Rosenberg (Diagramme) und der NASA (Bilder)
 

Normalerweise wenn sich der Mond auf der entfernten Seite der Erde von der Sonne befindet (Bild 1B), sind die drei Körper nicht auf einer geraden Linie, sondern der Mond ist etwas oberhalb der Erde und wird angestrahlt; folglich sehen wir einen Vollmond. Jedoch gelegentlich befindet sich die Umlaufbahn der Erde direkt zwischen der Sonne und dem Mond und der Mond ist komplett im Schatten der Erde – wir nennen dies eine Mondfinsternis. Man kann mit bloßem Auge sehen, wie der Mond in den Schatten der Erde (umbra) eintritt und sich quer darüber bewegt, wobei sich ein schönes mattes rotes Leuchtenw2 einstellt. Je nachdem wie sich der Mond in oder um den Erdschatten bewegt, kann man sehen, wie die Krümmung der Erde den Mond teilweise beschattet. Dieser Teilschatten wird penumbra genannt.

Folgende Bilder (von unten rechts nach oben links) des Mondes, wie er langsam in den Schatten der Erde eintritt
Mit freundlicher Genehmigung von Dylan O’Donnell / deography.com

Sonnenfinsternis

Der Diamantringeffekt tritt
auf, wenn nur ein winziger
Splitter der Sonne um den
Mond während einer totalen
Sonnenfinsternis sichtbar ist

Mit freundlicher Genehmigung
von Bill Livingston, NSO /
AURA / NSF

Im Gegensatz zur Mondfinsternis ist die Sonnenfinsternis sehr selten. Viele Menschen werden niemals eine Sonnenfinsternis sehen, weil eine Sonnenfinsternis nur auf sehr kleinen Teilen der Erde zu einer bestimmter Zeit zu sehen ist. Sonnen – und Mondfinsternis haben unterschiedliche Ursachen: Während der Sonnenfinsternis sind wir im Schatten. Wenn sich der Mond genau vor die Sonne schiebt, wirft er einen Schatten auf die Erde. Weil die sichtbare Seite der Mondes so viel kleiner ist die der Sonne, kann man diesen Schatten nur auf einem kleinen Teil der Erde sehen.

Um dies zu verstehen halte deinen Daumen vor die Sonne, so dass sie komplett bedeckt ist. Deine Augen sind im Schatten deines Daumens, aber es wirkt sich nicht auf die Personen aus, die bei dir in der Nähe stehen, weil sie nicht in demselben Schatten sind. Sie sehen die Sonne ganz normal. Wenn sich der Mond direkt zwischen Erde und Sonne bewegtw3, nimmt der Himmel eine gespenstische Dämmerung an, was Verwirrungen bei den Tieren hervorruft. Die Luft kühlt ab und während der totalen Finsternis erscheint der Mond als eine schwarze Scheibe am Himmel, umgeben von einem Feuerbogen. Dieses Feuer ist tatsächlich die Sonne hinter dem Mond; wenn der Mond verschwindet, kehrt das voll brennende Licht der Sonne zurück.

Finsternis im Klassenraum

Der Aufbau des Sonne-Erde-Mond-Systems, wie es unten beschrieben ist, erlaubt es deiner Klasse zu entdecken, wie und warum eine Finsternis auftritt. Sie werden in der Lage sein, genau zu verstehen, was sie beobachten können, wenn sie jemals eine wirkliche Finsternis sehen. Der Bau des Modells, das nicht maßstabsgerecht ist, dauert ca. 45 Minuten.

Schritt 3: Basis zum Stützen
der Erde

Mit freundlicher Genehmigung
von Marissa Rosenberg

Materialien

Für jedes Modell benötigt man:

  • Klebeband
  • Klebstoff
  • Zwei Kartonrollen (z.B. leere Toilettenpapier-Rollen)
  • Taschenlampe
  • Schere (zum Schneiden von Karton)
  • Aluminiumfolie
  • Stabiler aber biegsamer Draht (35-50 cm lang)
  • Styropor-Kugel von der Größe einer großen Orange
Schritt 5: Befestigung der
Erde an der Basis

Mit freundlicher Genehmigung
von Marissa Rosenberg
  • Pingpong-Ball (oder ein Styropor-Ball ähnlicher Größe)
  • breiter Streifen Karton (etwa 60 cm lang und nicht weniger als 20 cm breit)
  • Stapel Bücher oder Zeitschriften

Verfahrensweise

  1. Teile die Klasse in Dreier- oder Vierergruppen auf. Gib jeder Gruppe ihr eigenes Material, um das Modell zu bauen.
  2. Nimm eine Kartonrolle und mache eine Reihe von kleinen (2 cm), gleichmäßigen, vertikalen Schnitten um die Kreislinie an jedem Ende.
  3. Knicke an jedem Ende die ausgeschnittenen Stücke ab und stelle die Röhre aufrecht. An der Spitze sollten die ausgeschnittenen Ecken sich wie eine Blume auffächern (s. Bild).
  1. Befestige unter Verwendung des Klebebandes ein Ende der Kartonrolle mit dem Streifen des Kartons; das ist die Basis des Modells. Die Rolle sollte mind. 30 cm vom einen Ende des Streifens sein.
  2. Befestige unter Verwendung von Klebeband oder Klebstoffs den größeren Ball mit der offenen Blume der Rolle. Dieser Ball ist die Erde.
  3. Schritt 10: Biegung des
    Drahtes, so dass der
    Äquator des Mondes und der
    Äquator der Erde auf gleicher
    Höhe sind. Zum Vergrößern
    auf das Bild klicken

    Mit freundlicher Genehmigung
    von Marissa Rosenberg

    Bedecke den kleineren Ball mit Aluminiumfolie mit der glänzenden Seite nach außen. Das ist der Mond.

  4. Führe ein Ende des Drahtes in die Spitze der Erde ein, so dass der Draht senkrecht ist.
  5. Miss eine Fingerlänge entlang des Drahtes ab. Biege den Draht zu einem rechten Winkel, so dass sich ein horizontaler Arm ergibt.
  6. Führe das andere Ende des Drahtes in den Mond ein.
  7. Miss auf halbem Weg zwischen der Erde und dem entfernten Ende des Kartonstreifens eine Finderlänge entlang des Drahtes und biege ihn im rechten Winkel nach unten – in Richtung der Kartonbasis. Der Äquator des Mondes sollte sich auf der gleichen Höhe wie der Äquator der Erde befinden.
  8. Balanciere die Taschenlampe auf dem Bücher- oder Zeitschriftenstapel am anderen Ende des Kartonstreifens aus. Vergewissere dich, dass die Höhe korrekt ist: Die Mitte des Taschenlampenstrahls sollte den Äquator der Erde treffen. Wenn der Strahl zu unscharf ist, dann verbinde die zweite Kartonrolle mit dem Ende der Taschenlampe, um das Licht horizontal zu führen. Vergewissere dich, dass der Strahl die nähere Hälfte der Erde und den Mond direkt trifft. Wenn der Strahl nicht hell genug ist, dann rücke den Bücherstapel näher.
Schritt 11: Anpassung von
Mond und Sonne, so dass das
Licht der Sonne den Äquator
der Sonne direkt trifft und
der Mond direkt die Strahlen
der Sonne daran hindern
kann, die Erde zu erreichen

Mit freundlicher Genehmigung
von Marissa Rosenberg

Verwendung des Modells

Erzeugen einer
Sonnenfinsternis. Zum
Vergrößern auf das Bild
klicken

Mit freundlicher Genehmigung
von Marissa Rosenberg

Dauer: 30 bis 45 Minuten

  1. Frage deine Studenten, ob sie jemals eine Finsternis gesehen haben. Was ist eine Sonnen- oder Mond-Finsternisw4? Erkläre, dass eine Sonnenfinsternis seltener ist, aber dass sie heute das Glück haben, beide zu sehen.
  2. Erzeuge eine Sonnenfinsternis. Stehe der Taschenlampe zugewandt und drehe den Draht, bis der Mond einen Schatten auf die Erde wirft; dimme das Licht, wenn nötig. Der Mond ist jetzt zwischen der Erde und der Sonne und blockiert für die Menschen auf der Erde den Sonnenschein. Erkläre, dass nur Menschen direkt im Schatten eine vollständige Sonnenfinsternis sehen. Du kannst zeigen, wie sich der Schatten bewegt, wenn du langsam den Draht rotierst.
  1. Erzeuge nun eine Mondfinsternis. Stehe der Taschenlampe zugewandt und drehe den Draht, bis der Mond hinter der Erde ist. Kein Licht sollte jetzt auf dem Mond auftreffen: Die Erde ist zwischen der Sonne und dem Mond, wobei sie einen Schatten auf den ganzen Mond wirft. Erkläre, dass – im Gegensatz zur Sonnenfinsternis – die ganze „Nachtseite“ der Erde die Mondfinsternis sehen kann.
Erzeugen einer
Mondfinsternis. Zum
Vergrößern auf das Bild
klicken

Mit freundlicher Genehmigung
von Marissa Rosenberg

Internationale Zusammenarbeit

Die Zusammenarbeit mit anderen Schulen auf der Welt kann den Studenten helfen, die Materie noch besser zu verstehen.

  1. Nimm mit UNAWEw1 Kontakt auf, um eine Skype-Sitzung mit einer Schulklasse in einem anderen Teil der Welt zu ermöglichen. UNAWE wird sich bemühen, Schulen mit der gleichen Sprache zu verbinden.
  2. Teile die Studenten in deiner Klasse in Zweiergruppen auf; sie werden mit Zweiergruppen von Studenten mit der Partnerklasse sprechen.
  3. Fordere jede Zweiergruppe auf, eine Liste von fünf relevanten Fragen zu stellen, um ihre internationalen Partner zu befragen. Die beiden ersten Fragen könnten sein:

Alter 6 bis 10 Jahre:

  • Wie sieht der Himmel im Moment bei dir aus? Wie spät ist es?
  • Kennst du irgendwelche Geschichten oder Legenden darüber, weshalb es eine Finsternis gibt?

Alter 10 bis 14 Jahre:

  • Gibt es irgendeinen Aberglauben über die Finsternis in deiner Kultur?
  • Wenn es eine Mondfinsternis gäbe, könnten wir beide sie zur gleichen Zeit sehen? Wie ist das mit einer Sonnenfinsternis? [Die Antworten hängen von der geographischen Lage der beiden betreffenden Länder ab.]
  1. Während der Skype-Sitzung können Zweiergruppen von Studenten sich abwechseln und einander ihre Fragen stellen und die Antworten aufzeichnen.
  2. Nach der Skype-Sitzung können deine Studenten ihre internationalen Partner und deren Antworten dem Rest der Klasse präsentieren.
Dreiviertel-Sonnenfinsternis,
beobachtet mit dem Kitt Peak
Vakuum Teleskop am 10.
Juni 2002

Mit freundlicher Genehmigung
von Bill Livingston, NSO /
AURA / NSF

Discussion

Alter 6 bis 10 Jahre:

Während einer Mondfinsternis:

  • Welches helle Objekt ist im Schatten? Welches Objekt wirft den Schatten?
  • Sieht sie jeder auf der Welt? Wer kann eine Mondfinsternis nicht sehen?

Während einer Sonnenfinsternis:

  • Welches helle Objekt ist zugedeckt? Welches Objekt blockiert das Sonnenlicht?
  • Sieht sie jeder auf der Welt? Wer kann eine Sonnenfinsternis nicht sehen?
  • Zeichne ein Bild, das die Positionen von Mond, Erde und Sonne während einer Sonnen- und Mondfinsternis zeigt . (Nimm das Modell zur Hilfe.)
  • Siehst du eine Mondfinsternis nachts oder tagsüber? Wie ist das mit der Sonnenfinsternis?
  • Warum ist eine Sonnenfinsternis viel seltener als eine Mondfinsternis?

Alter 10 bis 14 Jahre:

  • Was würdest du während einer Sonnenfinsternis sehen, wenn du auf dem Mond ständest und auf die Erde sehen würdest?
  • Wie ist die Phase des Mondes während einer Sonnenfinsternis? Und während einer Mondfinsternis?
  • Warum sehen wir nicht bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis?
  • Gibt es auch bei anderen Planeten eine Finsternis?

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References

Web References

 

Resources

Author(s)

Marissa Rosenberg graduierte in Astrophysik an der University of California, Los Angeles (UCLA), USA, und vollendete ihren Master an der International Space University in Strasbourg, Frankreich. Im Augenblick arbeitet sie an ihrem PhD in Astrophysik an der Sternwarte Leiden in den Niederlanden.

Marissa ist in EU Universe Awareness involviert, indem sie Astronomie-Artikel für Kinder schreibt. Sie hat mit Hilfe des California Teach programme bei UCLA ein dreijähriges Training für naturwissenschaftliche Lehrer abgeschlossen.


Review

Eine Finsternis bietet eine hervorragende Gelegenheit für Studenten zu verstehen, wie Tag, Nacht und Jahreszeiten durch die Position der Erde zur Position von Sonne und Mond beeinflusst werden. Dieser Artikel beschreibt praktische Aktivitäten, in denen die Studenten ein Modell von Erde, Mond und Sonne bauen können, um eine Mond- und Sonnenfinsternis zu demonstrieren. Die Modelle der himmlischen Objekte dienen dazu, die faszinierenden Phänomene dem Lernenden näher zu bringen und die Studenten in die Lage zu versetzen, den ansonsten mysteriösen Himmel zu verstehen.

Der Artikel bietet auch Studenten verschiedener Länder die Möglichkeit, über Video in Verbindung zu treten, indem sie Konferenzschaltungen mit anderen Klassen auf der ganzen Welt aufbauen und dadurch besser verstehen, wie das, was wir an irgendeinem Punkt am Himmel sehen, dadurch beeinflusst ist, wo wir uns auf der Erde befinden. Die Studenten lernen am Besten, wenn sie selbst die Erfahrung machen. Auf diese Art lernen der Empfänger und der Sender im Zusammenhang.


Angela Charles, Malta




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