Arbeitsblatt Planetenschleifen

Inhaltsverzeichnis:

Arbeitsblatt Planetenschleifen. 1

1. Namen der Planeten, kurze Infos. 1

2. Planetenschleife Merkur ....... 1

3. Planetenschleife Mars ....... 2

4. Erklärung Planetenschleife Mars ....... 2

5) Alle wieviele Tage wiederholt sich die Planetenschleife Mars ....... 4

 

 

Erzeugen wir (mit CDC) alle 24 Stunden ein Bild des südlichen Himmels, so erkennen wir, dass sich die Sterne schneller von Ost nach West bewegen als die Sonne. Ebenso erkennen wir, dass sich die Planeten dabei nach links - mitunter auch nach rechts bewegen.

 

Erstellen wir alle 23h56 min und 4 s ein Bild, stehen die Sterne immer an derselben Stelle, die Sonne und die Planeten wandern aber nach links – allerdings bewegen sich die Planeten von Zeit zu Zeit nach rechts.

 

Diese Bewegung der Planeten werden wir nun genauer untersuchen. Wir skizzieren die Schleifen von Merkur und Mars.

 

1. Namen der Planeten, kurze Infos

Notiere Dir im Heft die Namen der acht Planeten. Notiere dir dazu auch die Größe und die Entfernung der Planeten. Ordne sie nach der Entfernung zu Sonne. (siehe z.B. Wikipedia)

Notiere Dir zu jedem Planeten ebenfalls etwa zwei Sätze, welche Besonderheiten Dir auffallen, was Dir wichtig erscheint, z.B. die Anzahl der Monde, usw.

Man unterscheidet zwei Gruppen. Welche? (Antwort im Heft).

2. Planetenschleife Merkur

Starte CDC, Stelle die Bobachtungszeit 1.4.12 17:00 ein.

Blicke nach Süden, FOV (1. Lupe von rechts) ungefähr 190°
Beobachtungszeit 1.4.12 17:00

Simuliere mit 1 Siderischen Tag, d.h. mit  23h 56min 4s

Merkur steht im Westen nahe beim Horizont.

Im Folgenden wollen wir die Bewegung von Merkur zwischen dem 1.4.12 bis 12.9.12 relativ zu den Sternen in Heft zeichnen:

1.    Zeichne Orion, Stier, Zwillinge und Löwe in Dein Heft, so wie am Bildschirm zu sehen.

2.    Skizziere die Sonnenbahn

3.    Zeichne zwischen dem 1.4. und dem 15.5. alle 5 Siderischen Tage die Sonnen und Merkur ins Heft (Das Datum steht links oben bei CDC)

4.    Zeichne ab dem 16.5. und dem 15.8. jeden 2. Siderischen Tag die Sonne und Merkur
Was beobachtest Du am 27.5.? Notiere dies im Heft
Was beobachtest Du am 17.7.?

Beschreibe die Bewegung von Merkur nochmals mit Worten (wann bewegt er sich wie, wann wechselt er seine Bewegung, …)

 

Dasselbe Verhalten  können wir bei den anderen Planeten beobachten,  z.B. bei Mars ab dem 1.11.2012 (siehe nächstes Kapitel)  

 

Diese Bewegung heißt Planetenschleife. Ist der Planet näher an der Sonne als die Erde (Merkur(, umkreist er in seiner Schliefe die Sonne.

Ist der Planet weiter weg von der Sonne (Mars), so steht er während der Schleifenbewegung in Opposition zur Sonne, d.h. er ist um Mitternacht im Zenit.

 

3. Planetenschleife Mars

Blicke wieder nach Süden, FOV wieder 190°

Beschreibe und zeichne die Bewegung des Mars vom 1.11.2011 8:00 bis zum 13.7.12

Skizziere seine Bewegung relativ zu den Sternen. Zeichne die Sternbilder Löwe und Jungfrau in dein Heft. Zeichne die Sonne, wenn sie sichtbar ist. Notiere Dir, von wann bis wann die Sonne sichtbar ist Wann ist sie nicht sichtbar?

Von wann bis wann läuft Mars rückwärts? Notiere dies im Heft
(Lös: Beginn Schleife 24.1.2012 Ende 25.4.12)

 

4. Erklärung Planetenschleife Mars

Lese den Text unter dem Link http://san-pc.hrz.uni-siegen.de/fjm/mathnat/dusthome/dateien/astronomie/planschl.htm

Und starte die Simulation mit eingeschaltenem Spurmodus.

 

Wir wollen diese Bewegung nun in Form einer Aufgabe skizzieren;
siehe ausgeteiltes Blatt, Erklärung unten

 

 

Betrachte Abbildung die Abbildung unten bzw. das Aufgabenblatt auf der folgenden Seiete: Die inneren und äußeren Quadrate geben die Positionen von Erde und Mars in Bezug zur Sonne (kleine Kreisfläche im Zentrum der beiden Quadratkreise) in einem Zeitraum von etwa neun Monaten maßstabsgetreu wieder.

1.) Konstruiere die Bewegung des Planeten Mars, wie man sie von der Erde aus an einer hypothetischen unendlich weit entfernten Fixsternkugel (schwarzer Kreisbogen) beobachten würde. Verbinde dazu die mit denselben Zahlen gekennzeichneten Positionen von Erde und Mars auf dem Aufgabenblatt mit Lineal und Stift und verlängere die Verbindungslinie so, dass sie den schwarzen Kreisbogen schneidet. Nummeriere den Schnittpunkt mit der Zahl, die der Position der beiden Planeten bezüglich der Sonne entspricht.

2.) Betrachte die entstandenen Bogensegmente und überlege, was ihre Länge über die scheinbare Geschwindigkeit des Planeten aussagt.

3.) Betrachte die scheinbaren Positionen des Mars an der hypothetischen Fixsternkugel und versuche, diese Positionen und ihr Verhalten durch die tatsächlichen Bewegungsvorgänge im Sonnensystem (erschließbar durch die Positionen der blaue und rote Quadrate) zu erklären.

4.) Vergleiche die Strecken, die Erde und Mars tatsächlich im selben Zeitraum zurücklegen. Was lässt sich daraus über die Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Planeten ableiten?


Abbildung: Positionen von Erde (blaue Quadrate) und Mars (rote Quadrate) in Bezug zur Sonne (gelbe Kreisfläche) zu bestimmten Zeitpunkten in einem Zeitraum von ca. neun Monaten. Zwei aufeinander folgende Positionen unterscheiden sich um jeweils rund 15 Tage. Der schwarze Kreisbogen stellt die unendlich weit entfernt gedachte Fixsternkugel dar, an die die Bewegung von Mars projiziert wird. (Bild: Monika Maintz, unter V

 

Quelle: http://www.wissenschaft-schulen.de/sixcms/media.php/1308/WiS_Stern-von-Bethlehem%5B1%5D.pdf

Siehe auch http://www.marco-peuschel.de/Oppositionsschleifen%20Mars.htm  

 

5) Alle wieviele Tage wiederholt sich die Planetenschleife Mars

Wir wollen abschließend überlegen, alle wieviele Tage sich die Schleife wiederholt.

Suche im Internet die Siderische Umlaufzeit des Mars und der Erde

 

Mars: …..

 

Erde: …..

 

An einem Tag bewegt sich die Erde dann um 360°/365,256, der Mars um ……

 

Nach x Tagen bewegen sich beide um x*…. bzw. x*…..

Die beiden Planeten treffen sich wieder in gleicher Position (d.h. Mars steht wieder in Opposition zur Erde, wenn die Erde 1 Umdrehung mehr gemacht hat als Mars. D.h. es gilt x*… = x*… +360°. Löse diese Gleichung nach x auf und berechne x.

Ergebnis rund 780 Tage.

Da vor allem der Mars sich nicht wirklich gleichförmig bewegt, sondern mal schneller, wenn er näher an der Sonne ist, mal langsamer, sind die 780 Tage nur ein mittlerer Wert.