Astronomie
„Warum hat mich niemand die Sternbilder gelehrt und im gestirnten Himmel ein Zuhause finden lassen?“
Thomas Carlyle
Allgemeines zum Fach Astronomie
Der Nachthimmel fasziniert (fast) alle Menschen. Die Sterne begleiten uns seit unserer Kindheit und sind gleichermaßen so vertraut, wie geheimnisvoll. Wer sich mit Astronomie beschäftigt, kommt aus dem Staunen über die Vielfalt der Natur nicht heraus und lernt unserem Platz im Universum mit Demut zu begegnen.
Astronomie ist Naturwissenschaft (Physik, Chemie, Biologie,...) und Geisteswissenschaft (Mathematik, Geographie, Archäologie, Kulturgeschichte,...), befeuert vom Fortschritt der Raketentechnik und der Supercomputer, die uns immer tiefere Einblicke in unser Universum ermöglichen.
Astronomie in der Mittelstufe
Der Physikunterricht im IMP-Profil behandelt zu einem großen Teil astronomische Fragestellungen.
In IMPhysik Klasse 8 lernen die SchülerInnen sich am Himmel zu orientieren: Da wir mit den Augen keinen Eindruck für die Entfernung der Sterne haben, scheinen sie sich für uns auf einer Kugelfläche zu befinden – der Himmelskugel. Das veranschaulicht im Unterricht eine große computergestützte Himmelskugel, die in einem langjährigen Schülerprojekt entstand.
Entlang der Geschichte der Astronomie befassen sich die SchülerInnen der Klasse 9 mit den ersten Schritten der Entfernungsmessung, der Erforschung unseres Planetensystems und dem Licht der Sonne.
In Klasse 10 geht es dann um die großen Gesetze der Himmelskörper – den Kepler-Gesetzen und dem Gravitationsgesetz Newtons – mit denen man die Bahn der Gestirne berechnen kann und mit deren Hilfe der Unterricht (fächerverbindend) mit Computersimulationen von Himmelskörpern mündet.
Astronomie in der Kursstufe
Das Wahlfach Astronomie Klasse 11 befasst sich mit den wissenschaftlichen Methoden, durch die man Erstaunliches erreichen kann: z.B. einem mehr oder weniger hellen Lichtpunkt, der von einem unvorstellbar weit entfernten Stern stammt, dessen Masse, Größe, Oberflächentemperatur, Leuchtkraft, Alter, Entfernung und chemische Zusammensetzung zu entlocken. Dieses Wissen versetzt uns dann in die Lage, etwas über die weiträumigen Strukturen in unserem Universum zu erfahren. Der Unterricht soll durch Himmelsbeobachtungen mit dem schuleigenen Teleskop und dem Besuch eines Planetariums abgerundet werden.
AG „Relativitätstheorie und Kosmologie“ am AMG
„Science Fiction wie Star Trek macht nicht einfach nur Spaß, sondern dient auch einem ernsthaften Zweck, nämlich das menschliche Vorstellungsvermögen zu erweitern.“ (Stephen Hawking)
Welche Physik steckt hinter dem „Holdo-Manöver“ aus Star Wars? Ist das „Picard-Manöver“ aus Star Trek mit der Relativitätstheorie vereinbar? Ist das Zwillingsparadoxon, wie es in Interstellar gezeigt wird, wirklich paradox?
Einsteins Relativitätstheorie ist radikal zu Ende gedachte Physik, deren überraschende Konsequenzen die menschliche Vorstellungskraft strapazieren können. Science Fiction spielt mit diesen fantastisch anmutenden Erkenntnissen.
Wir wollen nicht mit dem Finger auf die vermeintlichen „Fehler“ dieses Spiels zeigen, sondern im Gegenteil Science Fiction zum Anlass nehmen der Speziellen und der Allgemeinen Relativitätstheorie (SRT und ART) auf den Grund zu gehen - und den Folgerungen, die sich daraus für unser kosmologisches Weltbild ergeben.
Die Arbeitsgemeinschaft richtet sich an alle Schüler!nnen der Klassen 11 und 12, die nicht vor mathematischen und physikalischen Knobeleien zurückschrecken.
Sonnensystem im Modell
Das Ergebnis eines Projekts anlässlich der Projekttage 2018 ist nun als dauerhafte Installation im Schulhaus zu besichtigen. Zunächst informierten sich 17 Schülerinnen und Schüler der Klassen 5 bis 11 über „ihren“ Himmelskörper, bemalten mit Acrylfarbe eine Polystyrol- oder Wattekugel im Maßstab 1 : 773 713 333 und fertigten jeweils eine Informationstafel. Das Ergebnis des Sonnensystem-Modells ist beeindruckend: Die Sonne hat einen Durchmesser von 1,80 m. Sie wurde mit Gouache-Farbe an das Fenster neben dem Nordeingang gemalt und die Planeten im Entfernungsmaßstab von 1 : 100 000 000 000 entlang des Korridors an die Decke gehängt. Damit wird jedem Betrachter die Dimension des Sonnensystems vor Augen geführt und die Tafeln informieren über den jeweiligen Himmelskörper.
Einweihung unseres Kleinplanetariums
Einweihung unseres Kleinplanetariums
Schüler des AMG bauten Kleinplanetarium
Nach dreijähriger Planungs- und Bauzeit wurde das am Albertus-Magnus-Gymnasium entwickelte und einzigartige Kleinplanetarium in einer Einweihungsfeier seiner Nutzung übergeben. Mit diesem Kleinplanetarium gelingt es, bei astronomischen Lehrgängen und im Unterricht die Bewegungsvorgänge am Himmel zeitgenau zu simulieren und zu veranschaulichen. Im Rahmen des „Mikro-Makro-Wettbewerbs“ wurde das Schülerprojekt von der Landesstiftung Baden-Württemberg für innovativ und förderungswürdig angesehen und die Realisierung der Idee finanziell unterstützt.
Die Astronomie nimmt am Albertus-Magnus-Gymnasium Ettlingen sowohl im Fach "Naturwissenschaft und Technik" als auch im Kursstufenunterricht schon lange eine wichtige Rolle ein. Das neue Kleinplanetarium schließt als Gerät eine methodische Lücke in der Didaktik des Astronomieunterrichts. Bisher konnte der Anblick des Sternhimmels und die Bewegung von Sonne und Planeten nur anhand der kleinen drehbaren, zweidimensionalen Sternkarten erläutert werden. Der Besuch eines Großplanetariums in Mannheim oder Stuttgart ist für die Kursschüler aus Zeit- und Kostengründen meist nur einmal möglich. Mit dem jetzt entwickelten Modell können beliebige astronomische Konstellation zu jedem Zeitpunkt und an jedem Ort der Erde dargestellt werden. Kernstück ist dabei ein selbst gestalteter Himmelsglobus, der durch Schrittmotoren in zwei Achsen drehbar ist, und bei dem Sonne und Planeten mittels LEDs dargestellt werden. Einen großen zeitlichen Aufwand erforderte neben dem grafischen Gestalten der Kugel die Entwicklung der benötigten Software. Rechnergesteuert wird die Kugel positioniert und die LEDs werden so angesteuert, dass Echtzeitbetrieb oder beliebige Vorgaben realisierbar sind. Vorprogrammierte Simulationen lassen bestimmte astronomische Abläufe besser verstehen. Insgesamt drei Schülerjahrgänge arbeiteten mit sehr viel Engagement und Begeisterung an dem Projekt und investierten viele Wochenstunden trotz der parallel laufenden Abiturvorbereitung. Der Planetariumsbau ist aber auch ein hervorragendes Beispiel für die außerschulischen Kooperationen des AMG. Nur Dank der harmonischen Zusammenarbeit mit KIT, Industrie und Nachbarschule konnte das Projekt gelingen. So wurden die Edelstahlarbeiten in den Werkstätten des Instituts für Wasser und Gewässerentwicklung (KIT) durchgeführt und die grafische Gestaltung von der Firma Lettertec in Rüppur übernommen. Ohne die tatkräftige und fachkundige Hilfe des Kollegen Willi Kowalczyk von der Einstein-Schule Ettlingen hätten die komplizierten elektrotechnischen Probleme nicht bewältigen können. Der Unterricht im Fach Astronomie profitiert bereits von der besseren Anschaulichkeit der astronomischen Vorgänge. Zukünftige Arbeiten werden bereits angedacht, da das Grundmodell sich durch weitere astronomische Simulationen beliebig erweitern lässt oder auch eine maßstabsgrößere Ausführung des Prototyps denkbar wäre.