Projekt- und Facharbeiten 2012

von Bernd Koch

Autoguiding der Teleskopmontierung Astro-Physics AP900

Benedikt Schneider

Benedikt schreibt: „Der Fokus dieser Besonderen Lernleistung wird auf dem Autoguiding einer deutschen Montierung liegen. Neben umfassender Theorie sollen auch praktische Tipps zum Autoguiding erläutert werden. Dabei geht es nicht schwerpunktmäßig um die Qualität der Aufnahmen oder den Inhalt des Bildes, sondern nur um die technische Seite einer guten Langzeitaufnahme. Nach einer kleinen Einführung wird zunächst der experimentelle Aufbau von Teleskop und Autoguider beschrieben, danach werden aufgenommene Ergebnisse des Beobachtungsabends vorgestellt. Anschließend werden die Aufnahmen ausgewertet, indem der Fehlergraph analysiert wird. Zum Schluss werden die gewonnenen Ergebnisse zusammengefasst und diskutiert. Im abschließenden Fazit wird eine persönliche Stellungnahme über den Verlauf der Besonderen Lernleistung gegeben.

Bau eines Mondphasenkalenders nach Vorbild des Mechanismus von Antikythera

Florian Kretschmann und Marvin Huang

Marvin und Florian schreiben: „Im Rahmen der Projektarbeit des Projektkurses Astronomie beschäftigten wir uns im zweiten Halbjahr mit dem Thema „Bau eines Mondphasencomputers nach Vorbild des Mechanismus von Antikythera“. Wir beide entschieden uns für unser Thema, weil das Bauen von mechanischen Geräten uns viel Freude versprach. Die Anzeige von Mondphasen hatte auch praktischen Nutzen, denn bei den Astrofotografiekursen fokussierten wir des öfteren den Mond, der sehr einfach im Nachthimmel zu finden war. Dieses Problem und der zufällig passende Themenvorschlag führten uns zum Mechanismus von Antikythera, einem antiken Artefakt, das neben Mondphasen und Mondmonate auch Finsternisse und zyklisch stattfindende Sportturniere anhand des Datums im Sonnenkalender berechnet. Begeistert von diesem antiken Computer, wollten wir zunächst den lunaren „Zweig“ des Räderwerks nachbauen, wenn auch in stark vereinfachter Version. Unsere Projektarbeit beginnt zunächst mir einer Beschreibung zur Aufnahme von Mondbildern mit der Standardausrüstung der Beobachtungsinseln, ehe der Antikythera-Mechanismus vorgestellt wird, worauf unser Entwurf später basiert.

Mondaufnahmen und Topografie des Mondes

Tom Wilshaus

Tom schreibt: „In der folgenden Facharbeit habe ich mich intensiv mit der Topografie des Mondes und selbstgemachten Aufnahmen einzelner Objekte auf dem Mond, sowie den Aufnahmetechniken und -möglichkeiten beschäftigt. Unter anderem stelle ich die verschiedenen Objektarten kurz vor und gebe dann im Verlauf der Arbeit noch einige Beispiele, welche ich selbst an der Sternwarte des Carl-Fuhlrott Gymnasiums gemacht habe. Mein Ziel ist es, die Faszination des Mondes etwas näher zu bringen. Das Thema hat mich aus mehreren Gründen begeistert. Zum einen wollte ich ein Objekt, welches ich bereits jahrelang bewundert und beobachtet habe etwas näher kennenlernen. Zum anderen habe ich in dem Thema eine Herausforderung gesehen, da ich kaum Vorkenntnisse im Bereich Astronomie hatte und mich dieser trotzdem wahnsinnig interessiert hat.“

Bestimmung der Jupiterrotationsdauer. Methodenvergleich Spektroskopie und Videostacking

Erik Naaßner und Firas Al-Omari

Erik und Firas schreiben: „Nachdem bekannt geworden war, dass Himmelskörper rotieren (sowohl um sich selbst wie auch um andere Himmelskörper) begann man unter anderem mit dem Versuch, die Eigenrotation zu bestimmen, um diese mit der Rotation der Erde zu vergleichen. Neben der offensichtlichen Möglichkeit, die Objekte zu beobachten (beispielsweise über Fotos), kam man durch die Entdeckung des Dopplereffekts auf die Idee, dass sich die Rotationsgeschwindigkeit auch hierdurch bestimmen lassen sollte. In dieser Arbeit wollen wir uns genauer mit den beiden Methoden auseinandersetzten und einen Vergleich ziehen. Dazu werden wir exemplarisch am Planeten Jupiter dessen Rotationsgeschwindigkeit bestimmen, sowie unsere Vorgehensweise dokumentieren. Neben den schon genannten Aspekten darf diese Arbeit auch gerne als Anregung für jeden dienen, der die Methoden zur Rotationsgeschwindigkeitsbestimmung verfeinern oder in sonst einer Weise weiterentwickeln möchte.“

Spektroskopische Untersuchung und Modell des Be-Sterns gamma Cassiopeiae

Lukas Alexander Kauzmann und Leon Winnie Teichmann

Leon Winnie und Lukas Alexander schreiben: „Unser Thema ist die spektroskopische Untersuchung, sowie ein Modell von gamma Cassiopeiae. Die Spektroskopie ist ein relativ „junges“ Thema der Astronomie. Frühere astronomische Arbeiten befassten sich größtenteils mit der Bewegung der Planeten und der Planetensysteme. Die Spektroskopie ermöglichte mit Hilfe eines Prismas, das Licht eines Sterns aufzufangen. Diese Technik diente nicht nur dazu die Elemente der Sterne zu bestimmen sondern auch deren Rotationsgeschwindigkeit. Die dazu genutzte Technik nennt man den Dopplereffekt. Trotz dieser Möglichkeiten wollten wir mit unserer Facharbeit eine Arbeit über die Analyse eines Spektrums schreiben, ohne dabei die Rotationsgeschwindigkeit zu bestimmen. Der Grund dafür war, dass unser Objekt, der Stern Gamma Cassiopeiae eine Wasserstoffhülle besitzt und damit ein besonders interessantes Objekt in der Spektroskopie darstellt. Zudem hatten wir uns vorgenommen ein Modell von unserem Stern anzufertigen, um die Lichtverschiebung, sowie die Wellenlängenverteilungen am Stern deutlich machen zu können.“

Spektroskopie von beta Aurigae – Nachweis eines spektroskopischen Doppelsterns

Oscar Cuypers und Benjamin Dick

Oscar und Benjamin schreiben: „Das Universum bietet viele Geheimnisse, von denen man im Laufe der Menschheitsgeschichte schon einige lüften konnte. Dabei kann man sich nicht immer auf das beschränkte Sehvermögen des Menschen verlassen. Denn viele dieser Geheimnisse lassen sich nur mit über lange Zeit ausgereiften Methoden ergründen. Eine dieser Methoden ist die Spektroskopie. Sie gibt uns die Möglichkeit Informationen aus dem Licht der Himmelsobjekte, speziell der Sterne, zu gewinnen. Mit Hilfe der Spektroskopie kann man einige Geheimnisse des Universums enträtseln. Eines dieser Geheimnisse ist Thema unserer Facharbeit. Viele der Sterne, die wir mit bloßem Auge sehen können, sind keine einfachen Sterne, sondern mehrere Sterne die um ein gemeinsames Zentrum kreisen. Sogenannte Doppel- oder Mehrfachsternsysteme. Doch das können wir nur bei wenigen Sternen mit bloßem Auge erkennen. Zwar bieten uns optische Instrumente einen tieferen Einblick, aber viele weitere solcher Mehrfachsternsysteme sind zu weit weg, als das man sie irgendwie optisch auflösen könnte. Doch die Spektroskopie ermöglicht es uns solche Mehrfachsternsysteme zu identifizieren. Wir beschäftigen uns in unserer Facharbeit mit dem Doppelstern, der als zweites mit solchen Methoden als Doppelstern identifiziert wurde. Dieser Stern ist beta Aurigae, oder Menkalinan, der zweithellste Stern im Sternbild Fuhrmann. An diesem Doppelstern kann man durch die Verschiebung einzelner Spektrallinien sehr gut die Rotation der beiden Sterne erkennen. Diese Verschiebung nachzuweisen und anhand dieser die Rotationsgeschwindigkeit zu berechnen ist das Ziel unserer Facharbeit. Um dieses zu erreichen haben wir wie nur wenige andere Schüler in Deutschland mit einer eigenen, hervorragend ausgerüsteten Sternwarte eine nahezu einzigartige Möglichkeit.“

Das Sonnenspektrum

Tom Schnee und Johannes Felix Schnepp

Tom und Johannes schreiben: „Schon seit Jahrhunderten fasziniert sie die Astronomen. Sie spendet uns auch die zum Überleben wichtige Energie. Die Rede ist von der Sonne, welche den Mittelpunkt unseres Sonnensystems ausmacht und schon seit je her als Symbol der Kraft und des Lebens angesehen wird. So ist sie zweifelsohne eines der interessantesten Himmelsobjekte und gewährt uns –
als einziger Stern in unserer unmittelbaren Umgebung – einen Einblick in die weiten Tiefen des Universums. Genaue Aufschlüsse über diesen Stern erhalten wir durch die Spektroskopie. Auch wir wollten die Sonne astronomisch erforschen und stellten uns der komplizierten, aber dennoch spannenden Aufnahme eines hochauflösenden Sonnenspektrums.“

Spektroskopie der Jupiteratmopshäre

Robert Wroblowski und Marius Weise

Robert und Marius schreiben: „Die Wahl eines astronomischen Themas war für uns schon fast eine Selbstverständlichkeit, weil wir als Schüler des CFG eine Sternwarte zur Verfügung stehen haben. Wir hatten uns also von Anfang an auf den Themenbereich Astronomie, mit Kursen im Bereich der Spektroskopie und Astrophotographie, vorbereitet. Wir wählten das Thema „Spektroskopie der Jupiteratmosphäre“. Die Arbeit an der Sternwarte war außerdem sehr zeitintensiv und schwierig. Trotzdem hat sich der Zeitaufwand für diese Facharbeit mehr als gelohnt, da wir ein sehr spannendes Thema bearbeiten konnten. Dafür bedanken wir uns vor allem bei unserer Betreuung durch Bernd Koch. Außerdem bedanken wir uns auch bei der Schule und den Sponsoren, die das Projekt der Schülersternwarte, die von Herrn Winkhaus geplant wurde, erst möglich gemacht haben.“

Der Saturn

Lukas von Dorp und Viviane Pape

Viviane und Lukas schreiben: „Würde man eine Umfrage auf der Straße machen, welcher Planet der interessanteste ist, würden vermutlich die meisten Menschen antworten: Saturn! Denn sein Hauptmerkmal ist sein einzigartiges Ringsystem, welches ihm schon von Beginn der Forschung an eine besondere Stellung und somit auch ein einzigartiges Interesse sicherte. Des Weiteren ist der Saturn der zweitgrößte Planet unseres Sonnensystems, nur der Jupiter ist noch größer. Dementsprechend kann man unsereBegeisterung für diesen Planeten nachvollziehen. Mit Beginn des Schuljahres 2011/2012 haben wir im Rahmen des Projektkurses Astronomie angefangen, die Instrumente kennenzulernen, die uns diese Arbeit überhaupt erst ermöglicht haben. Nach dem Einführungskurs, der uns einen allgemeinen Überblick über die Möglichkeiten der Projektarbeiten gab, sowie mehreren Kursen haben wir uns letztendlich unter anderem wegen den oben genannten Gründen für das Thema Saturn entschieden. Im Februar fingen wir an, uns intensiverer mit den Eigenschaften des Saturns auseinanderzusetzen und erste Aufnahmen an der Sternwarte zu machen. Im Folgenden werden wir nun auf die einzelnen Ergebnisse und besonderen Aspekte des Saturns eingehen und unsere Arbeitsergebnisse und Materialien erörtern.“

Sonne und Mond im Tierkreis – Bau einer astronomischen Uhr

André Kucharzewski und Toni Schuhmann

André und Toni wählten ein sehr anspruchsvolles Kontruktionsthema. Sie bauten eine mechanische astronomische Uhr, mit die Vorhersage von Mond-und Sonnenfinsternissen möglich ist.

Bau eines Planetariumsprojektors

Daniel Petrusch und Jonas Hankel

Daniel und Jonas schreiben: „Unser erstes Hauptthema ist der Umbau eines Beamers oder Diaprojektors zu einem für Planetarien tauglichen Sternbildprojektor. Zusätzlich gehört die einzelne Anpassung der Sternbildumrisse im Planetarium dazu. Diesen Punkt werden wir allerdings nur kurz erwähnen, da es eine reine Fleißarbeit darstellt. Dazu passend befasst sich das zweite Hauptthema mit dem Sternbild des Orion, welches wir auch an der Sternwarte aufnehmen und verarbeiten werden. Zusätzlich werden wir einen Qualitätsvergleich zwischen dem Schulplanetarium und dem echtem Sternhimmel führen, als zusätzliche Referenz werden wir das Programm „Stellarium“ benutzen, mit dem sich am Computer der Sternhimmel betrachten lässt“.

Der Stern von Bethlehem

Daniel Hermanns

Daniel schreibt: „Als regelmäßiger Kirchgänger, ehrenamtlicher Mitarbeiter in der Kirche und Messdiener erfährt man viel von den „Verkündungen“ in der Lesung und im Evangelium. Dazu kommt die Predigt des Pastors, die einen zum Denken anregt. Aufgrund der Nähe zu Weihnachten und Jesus Geburt fand ich das Thema „Stern von Bethlehem“ interessant und anschaulich. Vor allem auch die Vielfalt des Themas, die mein betreuender Lehrer Michael Winkhaus mir aufzeigte, interessierte mich. In einer Auseinandersetzung mit dem Thema steckt mehr als nur die Theorie durchzuarbeiten. Ich möchte eigene Aufnahmen von den beteiligten Planeten an der Schülersternwarte des Carl-Fuhlrott-Gymnasiums erstellen, als auch eine Planetariumsshow zu diesem Thema entwerfen. Der thematische Schwerpunkt liegt auf den verschiedenen historischen Theorien über den Stern von Bethlehem. Zusätzlich ist es das Ziel, eigene Aufnahmen zu machen und in eine Planetariumsshow einzubinden.“

Experimente mit der Wasser-Luft-Rakete

Michael Zilgalvis und Anton Schwager

Michael und Anton schreiben: „Für unsere Facharbeit haben wir das Thema Wasser-Luft-Rakete gewählt, und ursprünglich planten wir, uns nach der Ausarbeitung einiger theoretischer Themen vor allem auf den Bau und die Optimierung einer Wasser-Luft-Rakete, sowie einer geeigneten Startrampe und möglicher weiterer Komponenten zu konzentrieren. Dazu mussten wir geeignete Methoden zur Auswertung unserer Raketenstarts entwickeln. Mehrere mögliche Methoden wurden daher von uns während der ersten Startreihe verglichen. In unseren Startreihen haben wir uns erst einmal darauf beschränkt zu zeigen, wie sich die Flughöhe mit den veränderten Parametern, Füllmenge und Luftdruck, verändert. Aufgrund der anhaltenden Kälte in den ersten beiden Monaten dieses Jahres, war es uns jedoch nicht möglich, in dem vorgegebenen Zeitfenster ausreichend Starts mit entsprechenden Modifizierungen der Rakete durchzuführen. Daher entschieden wir uns zusätzlich zu den durchgeführten Starts die Vorbereitung eines Kurses an der Wuppertaler Junior Uni mit in diese Facharbeit einzubeziehen. In diesem wollen wir jüngeren Schüler, die Interesse an Physik und speziell an der Wasser-Luft-Rakete haben, unser Wissen vermitteln und mit ihnen zusammen auch eine eigene Rakete bauen. Dieser Kurs gäbe uns aber auch die Möglichkeit, weiterführende Arbeiten an unserer Rakete durchzuführen und gemeinsam mit den Studenten der Junior-Uni an einer Optimierung der Rakete nach Abschluss unserer Facharbeit zu arbeiten“