Dirk Brockmann-Behnsen

„Störe meine Kreise nicht!“

Planetensystem Gravitation Kepler
Weltbild des Nikolaus Kopernikus (1543)

Dirk Brockmann-Behnsen

Die Bedeutung des Kreises als Ideal einer geometrischen Form für die Vorstellung vom Aussehen der Planetenbahnen

Dieser Artikel stellt eine Unterrichtseinheit mit drei Abschnitten im Umfang von insgesamt 2 – 3 Doppelstunden vor, die Gelegenheit zu einem Exkurs in ein curricular zwar nicht explizit gefordertes, dennoch aber spannendes und erkenntnisreiches Themenfeld bietet.
Ein Puzzle als Rahmen
Den Rahmen der Unterrichtseinheit bildet ein Puzzle (s. Material 1 ), auf dem neun Wissenschaftler zu sehen sind, die wegbereitend waren für die Entwicklung unserer Vorstellung vom Aufbau des Sonnensystems (s.a. Informationen in Kasten 1).
1|Wegbereiter zum Verständnis unseres Sonnensystems
1|Wegbereiter zum Verständnis unseres Sonnensystems
Aristarchos von Samos (um ca. 310 v.Chr. ca. 230 v.Chr.)
Bestimmung des Abstandsverhältnisses von Sonne und Mond, Entwicklung eines heliozentrischen Weltbildes
Eratosthenes von Kyrene (ca. 275 v.Chr. ca. 194 v.Chr.)
Sehr präzise Bestimmung des Erdumfanges, langjährige Leitung der Bibliothek von Alexandria
Klaúdios Ptolemaíos (ca. 100 n.Chr. nach 160 n.Chr.)
Verfassen des fast eineinhalb Jahrtausende als astronomisches Standardwerk geltenden Lehrbuches „Mathematike Syntaxis, in dem ein geozentrisches Weltbild vertreten wird
Nikolaus Kopernikus (1473 – 1543)
Aufgreifen und Verbreiten des heliozentrischen Weltbildes in seinem Buch „De Revolutionibus Orbium Coelestium (1543), das die „kopernikanische Wende einleitet
Tycho de Brahe (1546 – 1601)
Erstellen von Katalogen mit außergewöhnlich präzisen Vermessungen von Stern- und Planetenpositionen, Publikation eines Weltbilds zwischen geo- und heliozentrischer Sicht in seinem Werk „Mundi Aetherei Recentioribus Phaenomenis (1588)
Galileo Galilei (1564 – 1642)
Frühe teleskopgestützte Beobachtung des Sternenhimmels, u.a. Entdeckung von Mondkratern, Jupitermonden und Venusphasen, umfangreiche theoretische Abhandlungen, Vergleich zwischen geo- und heliozentrischem Weltbild mit klarer Positionierung für das letztere in seinem Buch „Dialogo (1632), das ihm für den Rest seines Lebens den Hausarrest einbrachte
Johannes Kepler (1571 – 1630)
Auswertung der Kataloge von de Brahe, Entdeckung der Elliptizität der Planetenbahnen, Formulierung der keplerschen Gesetze in seinen Büchern „Astronomia Nova (1609) bzw. „Harmonices Mundi (1619)
Isaac Newton (1643 – 1727)
Umfangreiche theoretische Arbeiten, Formulierung des allgemeinen Gravitationsgesetzes in seinem Buch „Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687), Ableitung der keplerschen Gesetze aus diesem Gesetz
Albert Einstein (1879 – 1955)
Interpretation der Gravitation als Raumzeitkrümmung im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie, Erklärung des genauen Winkelmaßes der Periheldrehung elliptischer Planetenbahnen
Je nach Kursgröße ordnen sich die Schülerinnen und Schüler in kleinen Gruppen einem der Wissenschaftler zu und bereiten ein Kurzreferat zu dessen Biografie und Lebenswerk vor. Besonderes Augenmerk liegt dabei auf der Frage nach dem astronomischem Weltbild des jeweiligen Wissenschaftlers. Zu passender Gelegenheit werden die Kurzreferate dann vorgetragen, und das „Puzzle zum Aufbau unseres Sonnensystems fügt sich Stück für Stück zusammen.
Abschnitt 1: Weltbilder in der Antike
Im ersten Abschnitt der Unterrichtseinheit wird auf unser griechisches Erbe eingegangen: Die Schülerinnen und Schüler erhalten dabei einen Eindruck von der Ideenvielfalt der antiken griechischen Denker.
Drei Naturforscher (s. Kasten 1) können hier im Rahmen von Kurzreferaten vorgestellt werden:
  • Aristarchos von Samos,
  • Eratosthenes von Kyrene und
  • Klaúdios Ptolemaíos.
Zu allen drei Forschern werden den Kursteilnehmern in Material 2 Stationen (z.T basierend auf [1]) bereitgestellt. Dabei sind verschiedene methodische Vorgehensweisen denkbar, z.B.:
  • Nach jedem Kurzreferat könnte...

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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Physik Nr. 174 / 2019

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Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (2-10 Std.) Schuljahr 10-13