Aktivität Sb01: Bau und Verwendung einer drehbaren Sternkarte

Was wird benötigt? Weißer, kopierfähiger Karton, Kopierfolie, Musterbeutelklammern

Erläuterung: Drucken Sie die Kopiervorlage für eine drehbare Sternkarte aus und folgen Sie den dort verzeichneten Arbeitsschritten zum Bau dieser Sternkarte.

Material: Kopiervorlage zum Bau einer drehbaren Sternkarte

Aktivität Sb02 : Darstellung eines Sternbildkreises mit Schülerinnen und Schülern

Was wird benötigt? Ausdrucke der 12 Sternbilder des Tierkreises

Erläuterung: Häufig möchten die Schülerinnen und Schüler wissen, was es bedeutet, "in einem bestimmten Sternbild geboren zu sein". Um dieser Frage zu begegnen, druckt man die Karten mit den 12 Sternbildern des Tierkreises aus (ggf. mehrfach) und lässt sie zunächst einmal von den "in diesen Sternbildern geborenen" Schülerinnen und Schülern gestalten (die reine Sternenkonstellation des Sternbildes "Löwe" sieht zunächst einmal gar nicht nach einem Löwen aus, die Kinder werden aber sicherlich einen schönen Löwen zeichnen können...). Danach stellen sich die Schülerinnen und Schüler in folgender Reihenfolge gegen den Uhrzeigersinn in einem Kreis auf:

Widder, Stier, Zwillinge, Krebs, Löwe, Jungfrau, Waage, Skorpion, Schütze, Steinbock, Wassermann, Fische

Eine Schülerin (bzw. ein Schüler) darf die Sonne spielen und stellt sich in die Mitte des Kreises. Ein Schüler (oder eine Schülerin) stellt entsprechend die Erde dar und stellt sich so zwischen Sonne und "Sternenkreis" auf, dass die "Sonne" vor dem Sternbild steht, in dem er geboren wurde.

Nun sieht der "Erdenschüler" die "Sonnenschülerin" vor seinem eigenen Sternbild stehen. Dies war die Konstellation von Sonne und Erde zum Zeitpunkt der Geburt des Schülers. Bewegt sich der Schüler nun gegen den Uhrzeigersinn um die Sonne, so beobachtet er, dass sich die Sonne scheinbar vor dem Sternenhintergrund bewegt und während eines kompletten Umlaufes (= 1 Jahr) den ganzen Tierkreis durchläuft. Unter anderem wird dabei deutlich, dass man sein eigenes Sternbild zum Zeitpunkt seines Geburtstages gar nicht sehen kann, weill es ja am Taghimmel steht.

Weiterführende Information: Die Sternbilder wurden vor Tausenden von Jahren erdacht. Seither hat sich die Konstellation von Sonne, Erde und Sternen aufgrund der Präzessionsbewegung der Erde verändert (die Erde ist ein taumelnder Kreisel). Daher stimmen die Geburtstermine für die Sternzeichen, wie sie von Horoskopen angegeben werden, heute in der Regel nicht mehr. Das in dieser Aktivität beschriebene Prinzip der scheinbaren Bewegung der Sonne um die Erde ist aber grundsätzlich richtig.

Material: Karten mit den 12 Sternbildern des Tierkreises

Aktivität Sb03 : Das Hertzsprung-Russell-Diagramm - Sterne sortieren leicht gemacht

Was wird benötigt? Ausdrucke der Vorlage für das Hertzsprung-Russel-Diagramms in Klassenstärke

Erläuterung: Basierend auf Forschungsergebnissen von Ejnar Hertzsprung (1873 – 1967) entwickelte Henry Noris Russel (1877 – 1957) im Jahre 1913 ein Diagramm, bei dem er die absolute visuelle Helligkeit von Sternen über deren Farbindex auftrug und dabei unerwartete Häufungen im Diagramm entdeckte. Heute trägt man meistens die Leuchtkraft der Sterne über ihrer Oberflächenfarbe bzw. -temperatur auf. Die nach ihren Entdeckern „Hertzsprung-Russel-Diagramm“ genannte Darstellung wurde zu einem der wichtigsten Werkzeuge der Astrophysik, da sie Auskunft gibt über den Entwicklungszustand der Sterne.

Bei dieser Übung können die Schüler*innen eine Auswahl an Nachbarsternen der Sonne eigenständig nach den zwei o. g.  Kriterien in ein vorstrukturiertes Diagramm eintragen und die Auffälligkeiten feststellen, die schon Hertzsprung und Russel vor über 100 Jahren bemerkt hatten:

Viele Sterne ordnen sich auf einer geschwungenen Diagonale im Diagramm ein, der sogenannten Hauptreihe. Dies sind die Sterne, die sich in der Phase der Wasserstoff-Fusion befinden, bei der im Kern des Sterns je vier Kerne des Elementes Wasserstoff in einen Kern des Elementes Helium verschmolzen werden. Die Masse der vier Wasserstoffkerne ist etwas größer als jene des Heliumskerns. Die überschüssige Masse wird gemäß Einsteins Formel E = mc^2 in Strahlungsenergie umgewandelt. Die Strahlung verhindert, dass der Stern unter seiner enormen Schwerkraft in sich zusammenstürzt. Diese Phase ist die mit Abstand längste im Leben der Sterne, und darum findet man soviele von ihnen auf der Hauptreihe im Hertzsprung-Russel-Diagramm. Aber wehe, der Wasserstoff im Kern geht zur Neige... Der innere Bereich des Sterns verdichtet sich dann. Dies führt zunächst in einer Schale um den erloschenen Kern zu einer erneuten Zündung des Wasserstoff-Fusionsprozesses und in dessen Folge dann zu Fusionsprozessen von Helium zu noch schwereren Elementen wie Kohlenstoff im Kern. Unter diesen Fusionsprozessen bläht sich der Stern enorm auf und steigert seine Leuchtkraft um das über Hundertfache. Darum finden sich oberhalb der Hauptreihe auch noch einzelne Sterne. Man nennt sie Rote Riesensterne. Ist schließlich aller fusionierbarer Brennstoff im Stern verschwunden, stürtzt er unweigerlich in sich zusammen und wird zu einem weißen Zwergstern (und manchmal zu noch weit Schlimmeren, wie einem Schwarzen Loch). Auch einige weiße Zwerge sind in unserem Hertzsprung-Russel-Diagramm zu sehen.

Das Hertzsprung-Russel-Diagramm ist also ein Diagramm, das Auskunft gibt über den Entwicklungszustand der Sterne: Befinden sie sich in Hauptphase ihrer Existenz, also auf der Hauptreihe im Diagramm, sind sie in ihrem Endstadium, in dem sie verzweifelt weitere Elemente wie Helium fusionieren oder sind sie bereits darüber hinaus und haben sich ihrem Kollaps ergeben?

Material: Kopiervorlage Hertzsprung-Russell-Diagramm