• Unser Sonnensystem - TinkerSchool-Lerneinheit
  • TinkerToys GmbH
  • 27.02.2024
  • Allgemeine Hochschulreife, Berufsbildungsreife, Fachhochschulreife, Mittlere Reife
  • Astronomie
  • 9, 10
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Hinweis zum Einsatz im Unterricht

Zusatzinfos und Lösungen für Lehrkräfte



Diese Lerneinheit beginnt mit einem Quiz, in dem die Schüler*innen ihr Wissen rund um unser

Sonnensystem testen und auffrischen können. Sie lernen die Planeten und ihre Eigenschaften

kennen und fassen alles auf einem Lernposter zusammen. Mit diesem Wissen konstruiere sie ihr

eigenes Modell vom Sonnensystem. Mit Hilfe einer Infobox zum Thema „Leben auf dem All?“

diskutieren sie in der Klasse die Frage, ob irdisches Leben im Weltall möglich ist.



Bearbeitungsdauer: 3 - 4 Unterrrichtsstunden



Benötigtes Material: Hilfestellungen für das Quiz, TinkerSchool Lizenz, Eingabegerät, Schreibutensilien



Inhalt:

  • Wissenswertes rund um unser Sonnensystem
  • Konstruktion eines Sonnensystems
  • Irdisches Leben nicht nur auf der Erde?



Lernziele:

  • Die SuS können den Aufbau des Sonnensystems beschreiben.
  • Die SuS kennen die wesentlichen Eigenschaften ausgewählter Planeten und des Mondes (Recherche) und können diese mit der Erde vergleichen.
  • Sie können den Aufbau des Sonnensystems mit Hilfe einer digitalen Visualisierung (Digitaler Baukasten) darstellen und erläutern.
  • Sie können Bedingungen für irdisches Leben auf anderen Objekte des Sonnensystems diskutieren.
  • Sie können die Besonderheiten des Planeten Erde als Lebensraum im Sonnensystem erklären und bewerten.
  • Sie wissen um die Bedeutung der Keplerschen Gesetze.



Lizenz: Du darfst diese Lerneinheit unter Angabe des Urhebers teilen und verändern (zu gleichen Lizenzbedingungen). Erfahre mehr dazu unter: https://creativecommons.org/licenses/?lang=de

Unser Son­nen­sys­tem

Die­ser Kurs be­ginnt mit einem Quiz, in dem du dein Wis­sen rund um unser Son­nen­sys­tem tes­ten kannst. Du lernst die Pla­ne­ten und ihre Ei­gen­schaf­ten ken­nen und fasst alles auf einem Lern­pos­ter zu­sam­men. Mit die­sem Wis­sen kon­stru­ierst ein ei­ge­nes Mo­dell des Son­nen­sys­tems im Di­gi­ta­len Bau­kas­ten.

Wis­sens­wer­tes rund um unser Son­nen­sys­tem

1
Quiz
  • Fin­det euch in 3-4er Teams zu­sam­men. Nehmt euch einen Zet­tel. Wir star­ten mit einem Quiz rund um unser Son­nen­sys­tem. Jedes Team kann bis zu zwei Joker ein­set­zen, wo­durch es eine Hil­fe­stel­lung be­kommt.
2
Ein Pla­net wird erst dann als Pla­net be­zeich­net, wenn er
1
Un­se­re Pla­ne­ten bil­de­ten sich aus
2
Unser Son­nen­sys­tem hat … Pla­ne­ten
3
Der kleins­te Pla­net ist
5
Unser Son­nen­sys­tem ist ent­stan­den vor
6
Als ers­tes ent­stand im Son­nen­sys­tem
4
Pla­ne­ten und ihre Ei­gen­schaf­ten
Be­trach­tet die fol­gen­de Ab­bil­dung und be­ar­bei­tet die fol­gen­den Auf­ga­ben. Dabei könnt ihr ver­schie­de­ne Quel­len für die Re­cher­che nut­zen.
  • Wel­che Pla­ne­ten wer­den in der Ab­bil­dung dar­ge­stellt? Tragt ihre Namen in der rich­ti­gen Rei­hen­fol­ge in die Ta­bel­le auf der nächs­ten Seite ein und er­gänzt we­sent­li­che Ei­gen­schaf­ten und Be­son­der­hei­ten der Pla­ne­ten.
  • Wel­che der ab­ge­bil­de­ten Him­mels­kör­per sind keine Pla­ne­ten?

Wel­che der ab­ge­bil­de­ten Him­mels­kör­per sind keine Pla­ne­ten?



Sonne: Die Sonne ist ein Stern und bil­det das Zen­trum un­se­res Son­nen­sys­tems.



Mond: Der Mond um­kreist die Erde. Neben dem Erd­mond gibt es wei­te­re Monde in un­se­rem Son­nen­sys­tem, z.B. die 16 Jupiter-​Monde.



Pluto: Pluto galt lange als neun­ter Pla­net un­se­res Son­nen­sys­tems. 2006 wurde er als Zwerg­pla­net ein­ge­stuft und zählt seit­dem nicht mehr zu den Pla­ne­ten.

Hilf­rei­che Be­grif­fe



Ro­ta­ti­ons­dau­er:

So lange braucht der Pla­net, um sich ein­mal um sich selbst zu dre­hen.

Um­lauf­zeit:

So lange braucht der Pla­net, um die Sonne ein­mal zu um­krei­sen.

Name des Pla­ne­ten

Aus­se­hen u. Be­son­der­hei­ten

Zah­len:



1



Merkur

grau, an der Ober­flä­che sieht man viele Kra­ter;

keine At­mo­sphä­re; be­steht aus Ge­stein;

Um­lauf­zeit: 88 Tage

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 234 Tage

Durch­mes­ser: 4878 km

Tem­pe­ra­tur: 450°C

An­zahl Monde: 0

2



Venus

rot;



hells­ter Stern am Abend­him­mel

Um­lauf­zeit: 224 Tage

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 243 Tage

Durch­mes­ser: 12 110 km

Tem­pe­ra­tur: 500°C

An­zahl Monde: 0

3



Erde

blau, von wei­ßen Wol­ken um­ge­ben;

At­mo­sphä­re aus Sau­er­stoff und an­de­ren Gasen; Was­ser und Le­be­we­sen vor­han­den

Um­lauf­zeit: 365 Tage

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 24 Stun­den

Durch­mes­ser: 12757 km

Tem­pe­ra­tur: 50°C

An­zahl Monde: 1

4



Mars

gelb-​braun,



Wüste, Vul­ka­ne, Staub­stür­me, frü­her gab es Was­ser;

Um­lauf­zeit: 687 Tage

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 24 Stun­den u. 37 Mi­nu­ten

Durch­mes­ser: 6788 km

Tem­pe­ra­tur: -30°C

An­zahl Monde: 2

5



Jupiter

helle und dunk­le Strei­fen;



Gas­pla­net;

Der große rote Fleck (das rote Auge) ist ein Wir­bel­sturm.

Um­lauf­zeit: 12 Jahre

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 10 Stun­den

Durch­mes­ser: 143 000 km

Tem­pe­ra­tur: -150 °C

An­zahl Monde: 16

6



Saturn

gelb-​braun, von Rin­gen um­ge­ben;



Gas­pla­net;

Um­lauf­zeit: 29 Jahre

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 10 Stun­den

Durch­mes­ser: 120 000 km

Tem­pe­ra­tur: -170°C

An­zahl Monde: 24

7



Uranus

hell­blau



Gas­pla­net; dicht und grün­lich schim­mern­de At­mo­sphä­re;

Um­lauf­zeit: 87 Jahre

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 17 Stun­den

Durch­mes­ser: 51 000 km

Tem­pe­ra­tur: -210°C

An­zahl Monde: 15

8



Neptun

blau (etwas dunk­ler als Ura­nus);

Gas­pla­net; gro­ßer, dunk­ler Fleck in der Mitte ist ein rie­si­ger Wir­bel­sturm;

Um­lauf­zeit: 165 Jahre

Ro­ta­ti­ons­dau­er: 18 Stun­den

Durch­mes­ser: 49 500km

Tem­pe­ra­tur: -230°C

An­zahl Monde: 8

Kon­struk­ti­on eines Son­nen­sys­tems

3
Skiz­ze an­fer­ti­gen
  • Jetzt geht es ans Kon­stru­ie­ren dei­nes ei­ge­nen Sonnsystem-​Modells.
    Fer­ti­ge dir zu­nächst eine Skiz­ze an. Hab fol­gen­de Fra­gen im Hin­ter­kopf:

    Wie willst du die Um­lauf­bah­nen dar­stel­len?
    Wel­che Farbe macht für wel­chen Pla­ne­ten Sinn?
    Wie kannst du mög­li­che Ober­flä­chen­struk­tu­ren sicht­bar ma­chen?
4
Kon­struk­ti­on
  • Kon­stru­ie­re nun dein Son­nen­sys­tem, achte dabei auf den Ab­stand der Pla­ne­ten zur Sonne. Ordne die Pla­ne­ten in der rich­ti­gen Rei­hen­fol­ge an.

    Hier siehst du ein paar Bei­spie­le:
Zu­satz­auf­ga­be:
Wieso ist es schwie­rig, ein maß­stabs­ge­treu­es Mo­dell des Son­nen­sys­tems im Di­gi­ta­len
Bau­kas­ten dar­zu­stel­len?
  • Kli­cken Sie dop­pelt oder auf den Stift, um den In­halt di­rekt im rech­ten Menü zu be­ar­bei­ten.
  • Nut­zen Sie den roten Ra­dier­gum­mi oben rechts im Menü des Bau­steins, um sei­nen In­halt zu lee­ren.

Die Lö­sung zu die­ser Auf­ga­be fin­dest du am Ende die­ser Lern­ein­heit

Ir­di­sches Leben nicht nur auf der Erde?

5
Info-​Text
Lies dir den vor­lie­gen­den Text auf­merk­sam durch.

IST LEBEN IM ALL MÖG­LICH?



Die For­schung be­fasst sich schon seit lan­ger Zeit in­ten­siv mit der Frage, ob au­ßer­ir­di­sches Leben auf an­de­ren Pla­ne­ten außer der Erde exis­tiert. Dabei wer­den Pla­ne­ten auf ihre Le­bens­freund­lich­keit über­prüft, u.a. auch wel­che die an­de­re Ster­ne

um­krei­sen. So wird zum Bei­spiel unter dem Jupiter-​Mond Eu­ro­pa Was­ser unter der Erd­krus­te ver­mu­tet.



For­scher*innen spre­chen bei die­ser Dis­kus­si­on über die Bau­stei­ne des Le­bens. Der NASA ist es sogar ge­lun­gen im Labor Vor­stu­fen die­ser Bau­stei­ne her­zu­stel­len – die Sub­stanz Ura­cil. Die Exis­tenz die­ser Bau­stei­ne wird heute nicht mehr an­ge­zwei­felt, ob es je­doch auch an­de­re Le­be­we­sen im All gibt gilt als eines der gro­ßen Rät­sel der Welt­raum­for­schung. Laut einer Schät­zung der NASA müss­te jeder fünf­te son­nen­ähn­li­che Pla­net Ähn­lich­kei­ten mit un­se­rer Erde auf­wei­sen. Und das wären Mil­li­ar­den! Un­se­re Erde wird oft als Son­der­fall be­schrie­ben, bei dem viele Um­stän­de zu­sam­men­ka­men, so­dass das Leben wie es heute exis­tiert, mög­lich ge­macht wurde. Diese The­o­rie nen­nen wir Rare-​Earth-Hypothese.



BE­DIN­GUN­GEN FÜR EINEN LE­BENS­FREUND­LI­CHEN PLA­NE­TEN



Eben­so spielt die Größe des Pla­ne­ten eine wich­ti­ge Rolle. Zu klei­ne Pla­ne­ten kön­nen eine zu ge­rin­ge Schwer­kraft aus, so­dass ihre Gas­hül­le ins All ver­schwin­den würde und es somit keine Luft zum Atmen gäbe. Es muss also die Be­din­gung ge­ge­ben sein, eine At­mo­sphä­re an sich zu bin­den. Tag- und Nacht­zeit sowie Jah­res­zei­ten müss­ten auf dem Pla­net mög­lich sein. Das geht nur unter der Vor­aus­set­zung einer Ro­ta­ti­on um die ei­ge­ne Achse. Wei­ter­hin soll­te es ein Ma­gnet­feld geben, damit töd­li­che kos­mi­sche Strah­lung ab­ge­wehrt wer­den kann.



Der As­tro­phy­si­ker Frank Drake hat im Jahr 1960 die so­ge­nann­te „Drake-​Gleichung“ auf­ge­stellt – ein ers­ter Ver­such, um ab­zu­schät­zen, wie viele erd­ähn­li­che Pla­ne­ten mög­lich sind. Neu­e­re Ver­fah­ren sind mitt­ler­wei­le in der Lage diese Pla­ne­ten auf­zu­spü­ren und haben schon meh­re­re tau­send Ex­po­na­te ge­fun­den.



BIS­HE­RI­GE FUNDE



In un­se­rem ei­ge­nen Son­nen­sys­tem ist die Erde der ein­zi­ge Pla­net, der ideal in der Le­bens­zo­ne der Sonne liegt. Aber auch der Mars wäre für ein­fa­che Le­bens­for­men ge­eig­net. Es wer­den re­gel­mä­ßig so­ge­nann­te Mars-​Rover zu dem Pla­ne­ten ge­schickt, um dies zu un­ter­su­chen. Heute weiß man, dass es dort je­den­falls ein­mal flüs­si­ges Was­ser gab. Das kann man an aus­ge­trock­ne­ten Fluss­bet­ten er­ken­nen. Unter ei­ni­gen Jupiter-​Monden wird spe­ku­liert, dass es dort rich­tig heiß sein könn­te. Durch eine ge­wal­ti­ge An­zie­hungs­kraft zu den um­lie­gen­den Mon­den ent­steht Rei­bungs­hit­ze. Be­son­ders der Jupiter-​Mond Eu­ro­pa, den wir zu Be­ginn schon­mal an­ge­spro­chen haben, ist von gro­ßem In­ter­es­se für die For­schung. Es wird ver­mu­tet, dass unter der Eis­krus­te ein gi­gan­ti­scher Ozean zu ent­de­cken ist.

Ein wei­te­rer Mond könn­te le­bens­freund­lich sein: Der En­ce­la­dus. Die­ser ge­hört zum Sa­turn und wurde ur­sprüng­lich als kal­ter le­bens­feind­li­cher Mond an­ge­se­hen. Doch dann die Sen­sa­ti­on: Auf einem Bild einer ame­ri­ka­ni­schen Sonde er­scheint der Mond selbst nur als schwar­ze Schei­be, weil sich die Sonne zu dem Zeit­punkt genau da­hin­ter be­fand und das Ge­gen­licht alles an­de­re über­strahl­te. Und genau in die­sem Licht­ver­hält­nis hat man zi­schen­den Was­ser­dampf ent­deckt (ähn­lich wie die Wasser-​Fontänen auf Is­land).



ZU­SAM­MEN­FAS­SUNG



Zu­sam­men­ge­fasst kön­nen wir sagen, dass au­ßer­ir­di­sches Leben bis­her nicht zwei­fels­frei nach­ge­wie­sen wer­den konn­te. Die Bau­stei­ne des Le­bens scheint es je­doch an vie­len an­de­ren Orten im Welt­all zu geben. Eine wich­ti­ge Vor­aus­set­zung ist die Tem­pe­ra­tur. Be­wegt sich ein Pla­net zu nah oder zu fern von einem Stern, ist die Tem­pe­ra­tur nicht ge­mä­ßigt genug für ein mög­li­ches Leben. Diese Tem­pe­ra­tur be­stimmt dann auch in wel­cher Form das Was­ser vor­zu­fin­den wäre – op­ti­ma­lerwei­se in flüs­si­ger Form. Bei zu war­men Tem­pe­ra­tu­ren würde es sonst ein­fach ver­damp­fen, bei zu kal­ten durch­ge­hend zu Eis ge­frie­ren.

6
Fra­gen zum Text
1)
Wie ist der For­schungs­stand zum Leben im All?
Ir­di­sches Leben wurde bis­her nicht zwei­fels­frei nach­ge­wie­sen. For­scher*innen spre­chen je­doch von den Bau­stei­nen des Le­bens, die auf vie­len Pla­ne­ten ver­mu­tet wer­den. Dazu un­ter­su­chen sie Pla­ne­ten auf ihre Le­bens­freund­lich­keit mit Son­den.
2)
Auf wel­chen Pla­ne­ten und Mon­den wird Leben ver­mu­tet?
Jupiter-​Mond Eu­ro­pa, Mars, En­ce­la­dus. Es wird je­doch ge­schätzt, dass jeder fünf­te son­nen­ähn­li­che Pla­net Ähn­lich­kei­ten mit un­se­rer Erde auf­wei­sen müss­te.
3)
Wel­che Vor­aus­set­zun­gen müs­sen ge­schaf­fen sein, damit ein Pla­net als le­bens­freund­lich ein­ge­stuft wird?
Größe, Tag- und Nacht­zeit sowie Jah­res­zei­ten, eine Ro­ta­ti­on um die ei­ge­ne Achse.

Lö­sun­gen zur Zu­satz­auf­ga­be auf S.4

Zu­satz­auf­ga­be:
Wieso ist es schwie­rig, ein maß­stabs­ge­treu­es Mo­dell des Son­nen­sys­tems im Di­gi­ta­len
Bau­kas­ten dar­zu­stel­len?
  • Kli­cken Sie dop­pelt oder auf den Stift, um den In­halt di­rekt im rech­ten Menü zu be­ar­bei­ten.
  • Nut­zen Sie den roten Ra­dier­gum­mi oben rechts im Menü des Bau­steins, um sei­nen In­halt zu lee­ren.

Es gibt eine Reihe hap­ti­scher Mo­del­le un­se­res Son­nen­sys­tems, die in Form eines Or­rerys oft­mals sogar be­weg­lich sind. Soll das Son­nen­sys­tem damit al­ler­dings ex­pli­zit maß­stabs­ge­treu dar­ge­stellt wer­den, stößt man dabei schnell auf das Pro­blem, dass sich die Grö­ßen und die Ab­stän­de der ein­zel­nen Him­mels­kör­per nur schlecht ge­mein­sam dar­stel­len las­sen: In einem kom­pak­ten Tisch­mo­dell wären die Pla­ne­ten nicht mehr er­kenn­bar, wenn sie zum Durch­mes­ser ihrer je­wei­li­gen Um­lauf­bahn pas­sen müss­ten. Schon ein Grö­ßen­ver­gleich der Pla­ne­ten zu­ein­an­der bzw. mit der Sonne ist nicht immer leicht zu be­werk­stel­li­gen.



Mo­del­le, bei denen auf des­halb auf die kor­rek­ten Ver­hält­nis­se ver­zich­tet wird, er­zeu­gen dann in Folge al­ler­dings oft­mals Fehl­vor­stel­lun­gen über die Di­men­si­o­nen in un­se­rem Son­nen­sys­tem.Pla­ne­ten­we­ge da­ge­gen sind per de­fi­ni­ti­o­nem so ge­stal­tet, dass die Ab­stän­de der Pla­ne­ten zur Sonne und zu­ein­an­der im rich­ti­gen Maß­stab dar­ge­stellt sind. Sol­len die klei­nen Ge­steins­pla­ne­ten bei­spiels­wei­se im Mo­dell aber gut er­kenn­bar blei­ben und eine Größe von einem Zen­ti­me­ter und mehr haben, wird der Pla­ne­ten­weg schnell meh­re­re Ki­lo­me­ter lang und ist nur noch mit grö­ße­rem Zeit­auf­wand zu er­wan­dern. Ei­ni­ge Pla­ne­ten­we­ge grei­fen daher auf zwei ver­schie­de­ne Maß­stä­be für die Grö­ßen der Him­mels­kör­per und die Ab­stän­de zu­rück, was ins­be­son­de­re jün­ge­ren Schü­lern und Schü­lern nur schwer zu ver­mit­teln ist.



Him­mels­kör­per

Größe im Mo­dell

Ab­stand von der Mo­dell­son­ne

Sonne

30 cm



Mer­kur

Venus

Erde

Mars

Ju­pi­ter

Sa­turn

Ura­nus

Nep­tun

1 mm

3 mm

3 mm

2 mm

3 cm

2,5 cm

1 cm

1 cm

12 m

23 m

31 m

48 m

165 m

300 m

600 m

950 m

Pro­xi­ma Cen­tau­ri

Si­ri­us

Po­la­ris

(4,5 cm)

(50 cm)

(11 m)

8600 km

18 000 km

730 000 km

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