Teleskope, Raumsonden und Spektrallinien
Teleskope sammeln Licht, Raumsonden fliegen zu den Zielen, Spektrallinien verraten die Zusammensetzung. Du vergleichst Beobachtungen von der Erde und aus dem All.
Das lernst du heute
- Ich kann Aufbau und Einsatz von Teleskopen und Raumsonden beschreiben.
- Ich kann erklären, was Fraunhofer-Linien verraten.
- Ich kann Vor- und Nachteile von Beobachtungen von der Erde und aus dem Weltall abwägen.
Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst eine dieser Lektionen: Das Fernrohr, Weißes Licht zerlegen: das Prisma
Teleskope sammeln Licht von schwachen und fernen Objekten. Ein Linsenteleskop hat vorn eine Linse, das Objektiv, und hinten ein Okular zum Hineinsehen. Die Vergrößerung ist die Brennweite des Objektivs geteilt durch die des Okulars. Ein Spiegelteleskop sammelt das Licht mit einem Hohlspiegel. So lassen sich sehr große Spiegel bauen. Je größer der Durchmesser, desto mehr Licht kommt an: Doppelter Durchmesser gibt die vierfache Fläche. Radioteleskope empfangen Radiowellen aus dem All mit einer großen Schüssel. Weltraumteleskope arbeiten außerhalb der Lufthülle. Sie sehen schärfer, weil die Luft kein Flimmern erzeugt, und sie erfassen Strahlung, die die Atmosphäre sonst schluckt. Dafür sind sie teuer und schwer zu reparieren. Teleskope auf der Erde sind günstiger und können gewartet werden. Raumsonden sind unbemannte Raumfahrzeuge, die direkt zu Planeten, Monden oder Kometen fliegen und dort messen. Sonnenlicht, das man mit einem Prisma zerlegt, zeigt ein Spektrum mit dunklen Linien. Das sind die Fraunhofer-Linien, benannt nach Joseph von Fraunhofer, der sie 1814 sorgfältig katalogisierte. Die Gase in der Sonnenatmosphäre schlucken bestimmte Farben. Jeder Stoff schluckt eigene Farben. So erkennt man, woraus ein Stern besteht. Helium wurde 1868 zuerst im Licht der Sonne entdeckt.
| Merkmal | Teleskop auf der Erde | Teleskop im Weltall |
|---|---|---|
| Bildschärfe | durch Luft gestört | sehr scharf |
| Strahlung | Teil wird von der Luft geschluckt | auch Strahlung, die die Luft schluckt |
| Kosten | geringer | hoch |
| Wartung | möglich | meist nicht möglich |
Vergrößerung und Lichtsammlung
- Vergrößerung = Brennweite Objektiv : Brennweite Okular.
- Beispiel: 1000 mm : 20 mm = 50. Das Teleskop vergrößert 50-fach.
- Lichtsammlung: Durchmesser 5 cm gegen 10 cm. Der Durchmesser verdoppelt sich.
- Die Fläche wird (10 : 5)² = 4-mal so groß.
- Ergebnis: Das größere Teleskop sammelt viermal so viel Licht.
Ich verstehe das noch nicht
Such dir aus, was dir hilft.
Noch einfacher erklärt
Teleskope sammeln Licht.
Raumsonden fliegen hin.
Dunkle Linien im Spektrum verraten Stoffe.
Ein Beispiel
Ein Eimer sammelt Regen. Ein größerer Eimer sammelt mehr. Ein Teleskop sammelt Licht: Ein größerer Spiegel fängt mehr davon.
Schritt für Schritt
Du liest ein Spektrum in drei Schritten.
- Zerlege das Licht mit einem Prisma.
- Suche dunkle Linien.
- Vergleiche ihre Lage mit Linien bekannter Stoffe.
Mit einem Bild erklärt
| Linie im Spektrum | Bedeutung |
|---|---|
| dunkel an bestimmter Farbe | dort schluckt ein Gas Licht |
| Lage der Linie | zeigt, welcher Stoff |
| Linien mehrerer Stoffe | mehrere Stoffe in der Atmosphäre |
Zur Grundlage zurück
- Das Fernrohr – Du kennst das Fernrohr.
- Weißes Licht zerlegen: das Prisma – Du kennst das Prisma und das Spektrum.
Jetzt zusammen
Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.
Ein Teleskop hat ein Objektiv mit 1000 mm Brennweite und ein Okular mit 20 mm. Wie stark vergrößert es?
Zeig mir den ersten Schritt
Teile 1000 durch 20.
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Lösung: 50
1000 : 20 = 50. Das Teleskop vergrößert 50-fach.
Jetzt du
Jetzt probierst du es allein.
Zeig mir den ersten Schritt
Die Fläche wächst mit dem Durchmesser zum Quadrat.
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Lösung: Viermal so viel
Ein Teleskop in einem Sachtext beschreiben. Für einen Sachtext über Funktion und Gebrauch eines Geräts gelten feste Kriterien. Zweck: Wozu dient es? Aufbau: Welche Teile hat es? Funktion: Wie läuft das Licht? Gebrauch: Wie bedient man es, und was ist für die Sicherheit wichtig? Grenzen: Was kann es nicht? Schreibe sachlich, im Präsens, und erkläre Fachbegriffe.
Beispiel Linsenteleskop: „Ein Linsenteleskop macht ferne und lichtschwache Himmelsobjekte sichtbar. Es besteht aus einem Rohr mit dem Objektiv vorn und dem Okular hinten. Das Objektiv sammelt das Licht und erzeugt ein Bild. Dieses Bild betrachtet man durch das Okular wie durch eine Lupe. Man stellt das Teleskop auf ein festes Stativ, beginnt mit kleiner Vergrößerung und stellt mit dem Fokussierrad scharf. Man richtet es nie ohne geprüften Sonnenfilter auf die Sonne. Die Luft lässt das Bild flimmern, deshalb sehen Weltraumteleskope schärfer.“
| Kriterium | Beispiel Linsenteleskop |
|---|---|
| Zweck | ferne, lichtschwache Objekte sichtbar machen |
| Aufbau | Rohr, Objektiv vorn, Okular hinten, Stativ |
| Funktion | Objektiv sammelt Licht und erzeugt ein Bild, Okular vergrößert es |
| Gebrauch | kleine Vergrößerung zuerst, scharf stellen, nie ungeschützt in die Sonne |
| Grenzen | Luftflimmern, Strahlung, die die Luft schluckt |
Jetzt du: Ein Sachtext über ein Teleskop
Jetzt probierst du es allein.
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Lösung: Gebrauch
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Lösung: Man richtet es nie ohne geprüften Sonnenfilter auf die Sonne.
Tipp: Schaue nie mit bloßem Auge oder durch ein Teleskop in die Sonne. Das schädigt die Augen dauerhaft. Nur spezielle, geprüfte Sonnenfilter schützen.
Merksatz: Vergrößerung = f(Objektiv) : f(Okular). Doppelter Durchmesser, vierfache Lichtmenge. Fraunhofer-Linien zeigen, welche Stoffe ein Stern enthält.
Typischer Fehler: Viele denken, ein Teleskop vergrößere vor allem. Wichtiger ist die Lichtsammlung. Sie macht schwache Objekte erst sichtbar.
Mini-Quiz
4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.
Lösung ansehen
Lösung: Um die Stoffe in einem Stern zu erkennen
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Lösung: Stimmt
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Lösung: Sie sind teuer und schwer zu reparieren.
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Lösung: Ein unbemanntes Raumfahrzeug, das Ziele besucht und misst
Geschafft
Teleskope sammeln Licht, Weltraumteleskope sehen schärfer, Raumsonden messen vor Ort. Fraunhofer-Linien im Spektrum verraten die Stoffe eines Sterns.
Kannst du das schon?
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