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2. Wo sieht man Polarlichter?
3. Wie entstehen Polarlichter?
4. Wieso ist das Magnetfeld ein wichtiges Schutzschild gegen die Sonnenwinde?
5. Erkläre was bei der „Anregung der Atome“ passiert.
6. Stelle deine Erklärung in einer Zeichnung dar.
7. Recherchiere, ob Sonnenwinde für uns auch gefährlich sein können.

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Wichtige Inhalte in diesem Video

Polarlichter sind atemberaubende Naturphänomene, deren Ursprung in der etwa 150 Millionen Kilometer entfernten Sonne liegt. Wie genau sie entstehen und wo sie sich sehen lassen, erfährst du in diesem Video .

Polarlichter einfach erklärt

Polarlichter sind eine spektakuläre Lichterscheinung, die in den unterschiedlichsten Farben und Formen am Himmel zu sehen sind. Die Namensgebung hat eine einfache Begründung: Polarlichter sind zum größten Teil in den Polarregionen der Erde zu sehen.

Du findest je nach Region unterschiedliche Bezeichnungen für Polarlichter:

Auf der Nordhalbkugel werden sie auch als Nordlichter oder Aurora Borealis bezeichnet.

Auf der Südhalbkugel heißen sie hingegen auch Südlichter oder Aurora Australis.

Die Entstehung der Polarlichter beginnt bei der Sonne. Sie strahlt geladene Teilchen in allen Richtungen aus. Die geladenen Teilchen treffen dann auf Atome der Erdatmosphäre. Das Aufeinandertreffen hat zur Folge, dass die Atome angeregt werden. Die Anregung kannst du so verstehen, dass das Atom jetzt mehr Energie besitzt. Diesen Zustand mit mehr Energie verlassen die Atome aber zügig und können dabei Licht ausstrahlen, das wir auf der Erde dann als Polarlicht sehen.

Wie entstehen Polarlichter?

Das Polarlicht liefert ein wundervolles und anschauliches Beispiel für das Wechselspiel zwischen den Phänomenen des Magnetismus und denen der Elektrizität. Aber wie genau entstehen Polarlichter?
Sonnenwind und Magnetfeld der Erde
Der Ursprung liegt bei der Sonne. Die Sonne strahlt ständig einen Strom an geladenen Teilchen (Elektronen, Protonen) in allen Richtungen aus. Dieser Strom heißt Sonnenwind.

Das Magnetfeld der Erde schirmt den Sonnenwind zum größten Teil ab, sodass wir auf der Erde kaum etwas von ihm merken. Der Sonnenwind kann aber auch so stark sein, dass er sich für uns bemerkbar macht, zum Beispiel eben durch Polarlichter.
Lorentz-Kraft
Treffen die geladenen Teilchen aus dem Sonnenwind auf das Magnetfeld der Erde, erfahren sie eine Kraft, die Lorentz-Kraft genannt wird. Durch sie werden die Teilchen des Sonnenwinds auf spiralförmigen Bahnen in Richtung der beiden Pole gezwungen. Deshalb ist die Konzentration an geladenen Teilchen auch nur in den Polarregionen so hoch, dass wir dort das Polarlicht sehen können.

In den Polarregionen treffen die geladenen Teilchen dann auf die Sauerstoff- und Stickstoffatome der Erdatmosphäre und regen diese an. Und genau diese Anregung führt dann zur Ausstrahlung von Licht, das wir als Polarlicht sehen können.

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Polarlichter Farben

Die Farbe der Polarlichter hängt davon ab, von welchem angeregten Atom das ausgestrahlte Licht stammt.

Sauerstoffatome können grünes und orange-rotes Licht ausstrahlen. Grünes Licht wird hauptsächlich in Höhen von etwa 100 Kilometer emittiert, orange-rotes Licht in Höhen von circa 200 Kilometer.

Stickstoffatome können hingegen violettes bis blaues, aber auch rotes Licht aussenden. Für die Anregung von Stickstoff ist aber eine wesentlich höhere Energie notwendig, weshalb du diese Farben nur bei einem sehr starken Sonnenwind sehen kannst.

Es können aber auch weitere Mischfarben auftreten, wie etwa Pink, Gelb oder Weiß.

Wo kann man Polarlichter sehen?

Polarlichter sind zum größten Teil nur in den Polarregionen zu sehen. Der Grund dafür ist die Richtung des Erdmagnetfeldes, das die geladenen Teilchen aus dem Sonnenwind dazu zwingt, sich hauptsächlich in den Polarregionen zu versammeln.

Typische Orte auf der Nordhalbkugel, wo Polarlichter (Aurora Borealis) gut zu sehen sind, sind Norwegen und Island, die sich beide nahe am Nordpol befinden.

Auf der Südhalbkugel hingegen können Polarlichter (Aurora Australis) in Australien oder den südlichen Teilen von Argentinien und Neuseeland sehr gut beobachtet werden.

Bei einem starken Sonnenwind lassen sich auch in Deutschland Polarlichter sehen. Ist der Sonnenwind entsprechend stark, so kannst du etwa 10 bis 20 Nächte pro Jahr in Deutschland Polarlichter am Himmel betrachten. Am besten gelingt dir das in den nördlichen Teilen Deutschlands.

Wann sieht man Polarlichter?

Polarlichter lassen sich am besten im Dunkeln beobachten, wenn das Wetter zudem kalt und trocken ist. Auf der Nordhalbkugel ist das gerade der Fall, wenn es Winter ist. Zu dieser Zeit ist es auf der Südhalbkugel Sommer, also lassen sich hier kaum Polarlichter sehen.

Die Aurora Borealis (Nordlicht) auf der Nordhalbkugel und die Aurora Australis (Südlicht) auf der Südhalbkugel verhalten sich aber nahezu identisch. Unter anderem bedeutet das, dass Nord- und Südlichter gleichzeitig auftreten.

Polarlichter physikalisches Prinzip

Das Grundprinzip hinter der Entstehung von Polarlichtern lautet:

Gehen Atome von einem Zustand höherer Energie (dem angeregten Zustand) in einen Zustand niedrigerer Energie über, können sie dabei Strahlung aussenden.

Die Anregung der Atome kannst du dir so vorstellen: Ein Elektron des Atoms springt auf eine Bahn höherer Energie. Nach bereits sehr kurzer Zeit kehrt das Elektron aber zurück in seine ursprüngliche Bahn. Bei diesem Rückgang kann dann Strahlung emittiert werden.

Ist diese ausgesandte Strahlung für uns Menschen sichtbar, dann wird sie auch als Licht bezeichnet. Das Polarlicht ist genau eine solche sichtbare Strahlung:

Geladene Teilchen aus dem Sonnenwind regen Atome der Erdatmosphäre an, die dann beim Rückgang in den ursprünglichen Energiezustand Licht aussenden.

Magnetfeld der Erde

Das Magnetfeld der Erde ist nicht nur für das beeindruckende Phänomen der Polarlichter verantwortlich. In der Tat ist ein Leben auf der Erde ohne das Erdmagnetfeld nicht möglich.

Aber was genau ist das Magnetfeld der Erde und wie entsteht es? Das lernst du in unserem eigenen Video dazu.

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Polarlichter * Wie entstehen Polarlichter?

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Wichtige Inhalte in diesem Video Polarlichter sind atemberaubende Naturphänomene, deren Ursprung in der etwa 150 Millionen Kilometer entfernten Sonne liegt. Wie genau sie entstehen und wo sie sich sehen lassen, erfährst du in diesem Video . Polarlichter sind eine spektakuläre Lichterscheinung, die in den unterschiedlichsten Farben und Formen am Himmel zu sehen sind.

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1. Schaue das Video https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/mondfinsternis-3822

2. Erkläre mit Hilfe einer Zeichnung (Bleistift, Lineal), wie die Mondfinsternis entsteht.
3. Wieso gibt es nicht bei jedem Vollmond eine Mondfinsternis?

4. Wieso der Blutmond rot?

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Arten der Mondfinsternis

Mondfinsternis ist aber nicht gleich Mondfinsternis. Du unterscheidest verschiedene Arten - je nachdem, wie viel vom Mond wie stark abgeschattet wird. Hinter der Erde bilden sich nämlich zwei unterschiedlich starke Schatten: der dunkle Kernschatten in der Mitte und der etwas hellere Halbschatten darum herum.

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Tritt der Mond nun teilweise in den Halbschatten ein, sprichst du von einer partiellen Halbschattenfinsternis. Die Abdunklung ist dabei allerdings so gering, dass du sie kaum wahrnehmen kannst.

Anders ist das, wenn eine totale Halbschattenfinsternis auftritt. Dann ist der Mond vollständig vom Halbschatten der Erde bedeckt und ist besonders auf der dem Kernschatten zugewandten Seite merklich dunkler.

Sobald der Mond zum Teil in den Bereich des Kernschattens eintritt, sprichst du von einer partiellen Kernschattenfinsternis. Den runden Schatten der Erde kannst du dabei gut auf der Mondoberfläche erkennen.

Bedeckt der Kernschatten den Mond vollständig, bezeichnest du das als totale Kernschattenfinsternis oder totale Mondfinsternis. Erstaunlich ist, dass der Mond dabei aber keineswegs völlig dunkel oder schwarz aussieht. Stattdessen leuchtet er in Orange- und Rottönen!

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Mondfinsternis * Was ist eine Mondfinsternis? Blutmond

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Mondfinsternis ist aber nicht gleich Mondfinsternis. Du unterscheidest verschiedene Arten - je nachdem, wie viel vom Mond wie stark abgeschattet wird. Hinter der Erde bilden sich nämlich zwei unterschiedlich starke Schatten: der dunkle Kernschatten in der Mitte und der etwas hellere Halbschatten darum herum.

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Schau dir das Video an und beantworte dir Fragen.

https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/sterne-3678

1. Wie definiert man Sterne?
2. suche im Internet nach dem Begriff „Gravitation“ und erkläre ihn
3. Aus was bestehen Sterne?
4. Bei welcher Temperatur verschmelzen die Wasserstoffteilchen?
5. Woher kommt das Funkeln der Sterne?
6. Nenne 4 Sterne, die man mit dem bloßen Auge an unserem Himmel sehen kann. (Google)

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Wichtige Inhalte in diesem Video

Sicher hast du die Sterne schon einmal am Nachthimmel beobachtet. Aber was ist ein Stern eigentlich? Wie sie entstehen, warum sie leuchten und vieles mehr erfährst du hier und in unserem kurzen Video.

Inhaltsübersicht

Was sind Sterne?

Du kennst Sterne als helle Himmelskörper in unserem Nachthimmel. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie von selbst leuchten. Aber auch tagsüber lässt sich ein Stern beobachten: die Sonne.

Sterne entstehen aus riesigen Gaswolken. Hierbei spielt die Massenanziehung eine große Rolle. Sie sorgt dafür, dass Massen sich gegenseitig anziehen. Je größer die Masse ist, desto größer ist auch die Anziehungskraft. Durch die Kraft der Massenanziehung - also der Gravitation - verdichten sich die Gaswolken immer mehr und werden zu massiven Kugeln. Im Inneren entsteht ein großer Druck. Er sorgt dafür, dass sich die Gasteilchen verbinden. Dabei wird eine Menge Energie freigesetzt, die der Stern unter anderem als Licht nach außen abstrahlt.

Wie entstehen Sterne?

Sterne bestehen größtenteils aus Wasserstoff. Den findet man im Weltall in Form von riesigen Gaswolken. Die Entstehung eines Sterns beginnt, wenn die Gasteilchen anfangen, sich zu verdichten. Das passiert wegen der Massenanziehung, also der Gravitationskraft, die für die Anziehung zwischen zwei Massen verantwortlich ist.

Sobald sich im Zentrum der Wolke vieleWasserstoffteilchen ansammeln, werden weitere Gasteilchen umso mehr davon angezogen. Das liegt daran, dass das Wolkeninnere durch die vielen Teilchen immer schwerer wird. Dadurch steigt die Gravitationskraft, die auf die äußeren Wasserstoffteilchen wirkt.

Je mehr Gas angezogen wird, desto schwerer wird das Wolkenzentrum und desto größer wird seine Anziehungskraft auf weitere Teilchen. Im Laufe der Zeit verdichtet sich die Wolke so zu einer Gaskugel. Durch die hohe Masse der Wasserstoffteilchen, die von der Gravitationskraft immer weiter ins Kugelinnere gezogen werden, erhöht sich dort der Druck.

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Mit dem Druck steigen auch die Temperaturen im Kern der Wasserstoffkugel. Der Massendruck ist dort s o enorm hoch, dass die Temperaturen auf etwa 10 Millionen Grad Celsius steigen. Bei solchen Temperaturen fangen die Wasserstoffteilchen an, miteinander zu verschmelzen. Dabei setzt sich Strahlung frei, die der Gravitationskraft entgegenwirkt. Die Kugel wird also nicht weiter zusammengepresst. Das ist der Zeitpunkt, ab dem du von einem Stern sprichst.

Gut zu wissen: Die Verdichtung der Gaswolke dauert meist etwa 10 bis 15 Millionen Jahre. Häufig entsteht dabei nicht nur ein Stern, sondern die Wasserstoffteilchen sammeln sich an mehreren Stellen in der Wolke. So bilden sich Doppel- oder Mehrfachsternsysteme.

Warum leuchten Sterne?

Der Druck und die Temperaturen im Kern des Sterns sind also so hoch, dass die Wasserstoffteilchen miteinander verschmelzen. Genau genommen läuft aufgrund der hohen Energie ein Prozess ab, den du Kernfusion nennst.

Dabei werden jeweils vier Wasserstoffteilchen zu einem Heliumteilchen. Bei dem Vorgang wird eine Menge Energie freigesetzt, die der Stern in Form von Strahlung abgibt. Bei unserer Sonne ist das vor allem sichtbares Licht, aber auch ultraviolette Strahlung (UV-Strahlung) und Strahlung im Infrarot-Bereich.

Die Verschmelzung der Wasserstoffteilchen setzt also die Energie frei, die du nachts in Form des Lichts der Sterne und tagsüber als Sonnenlicht sehen kannst.

Übrigens: Die Sterne selbst flackern nicht. Das Funkeln, das du bei Beobachten der Sterne wahrnehmen kannst, wird durch die Erdatmosphäre erzeugt. Sie bricht das Licht der Sterne und erweckt so den Eindruck, dass sie ihre Helligkeit ändern.

Die Sterne am Himmel

Die Sterne, die mit bloßem Auge an unserem Nachthimmel zu erkennen sind, sind alle Teil der Milchstraße. Das ist die Galaxie, in der sich auch unser Sonnensystem befindet. Eine Galaxie ist eine von der Schwerkraft zusammengehaltene Ansammlung von Sternen, Planeten und anderen Himmelskörpern. Je nach den Bedingungen kannst du 3000 bis 6000 der mindestens 100 Milliarden Sterne unserer Galaxie erkennen.

Wie groß ein Stern ist, wird meist im Vergleich zum Radius der Sonne R☉ angegeben. So gibt es Sterne, deren Größe nur ein Zehntel der Sonne beträgt. Die Größe mancher Sterne übersteigt allerdings das 2000-fache des Sonnenradius. Zum Vergleich: Die Erde ist 109-mal kleiner als die Sonne.

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Wie viele Sterne es im ganzen Universum gibt, kann nur geschätzt werden. Du kannst davon ausgehen, dass das Universum etwa 70 Trilliarden Sterne beherbergt. Das sind:

Merke: Planeten und Sterne sind nicht das gleiche. Der wichtigste Unterschied liegt darin, dass Sterne von selbst leuchten. In Planeten dagegen gibt es keine Kernfusion, sie leuchten also nicht. Wenn du einen Planeten - wie zum Beispiel die Venus - hell erleuchtet am Nachthimmel entdeckst, liegt das daran, dass sie von der Sonne angestrahlt werden.

Entwicklung der Sterne

Ist ein gewisser Teil des Wasserstoffs in einem Stern aufgebraucht, stoppt die Kernfusion im Inneren. Der Strahlungsdruck verschwindet und kann der Gravitationskraft nicht mehr entgegen wirken. Deswegen sorgt die Anziehungskraft wieder dafür, dass sich der Stern zusammen zieht.

Das weitere Leben des Sterns hängt nun von seiner Masse ab. Ist er nicht schwer genug, wirkt die Gravitationskraft ungebremst und er schrumpft. Als weißer Zwerg verglüht der Stern und hat damit sein Endstadium erreicht.

Bei schweren Sternen wird der Druck beim Zusammenziehen wieder so groß, dass die Temperaturen enorm steigen. Dadurch kommt es erneut zu einer Kernfusion, nun aber mit dem Helium, das bei der Verschmelzung von Wasserstoff entstanden ist. Das nennst du Heliumbrennen. Dabei entsteht Sauerstoff und Kohlenstoff. Durch die hohe Energie, die dabei frei wird, bläht sich der Stern auf und wird zu einem roten Riesen.

Sobald auch das Helium verbraucht ist, werden die meisten solcher Sterne ebenfalls zu weißen Zwergen. Die massereichen Sterne hingegen durchlaufen den gleichen Prozess wie vor dem Heliumbrennen. Diesmal endet er hingegen in der Kernfusion von Kohlenstoff.

Der Vorgang wiederholt sich immer wieder: Massearme Sterne ziehen sich zusammen, verglühen und werden zu weißen Zwergen. D ie schweren Sterne dagegen starten eine Kernfusion nach der anderen. Nach dem Wasserstoff-, Helium- und Kohlenstoffbrennen folgen das Neon-, Sauerstoff- und Siliciumbrennen.

Ab dem Punkt ergeht es allen Sternen gleich. Sie ziehen sich auf eine minimale Größe zusammen und explodieren anschließend. Das enorm helle Aufleuchten der durch das All fliegenden Sternteile nennst du Was übrig bleibt, ist je nach Masse ein Supernova. Neutronenstern oder ein schwarzes Loch.

Himmel tagsüber und nachts

Über den Nachthimmel weißt du jetzt also bestens Bescheid. Tagsüber allerdings sieht der Himmel ganz anders aus. Um zu erfahren, warum er am Tag blau oder manchmal sogar rot oder grau ist, sieh dir unser Video an.

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Sterne * Entstehung, Leuchten und Entwicklung

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Sterne: Entstehung und Leuchten einfach erklärt ✅ Wie viele Sterne gibt es? ✅ Sternentwicklung ✅ mit kostenlosem Video

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1. Was beschreibt das Lichtjahr?
2. Wieviele Km ist 1 Lichtjahr?
3. Wie groß ist die Lichtgeschwindigkeit?
R. Wie lange braucht das Licht von der Sonne bis zu Erde?

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Astronomische Längeneinheiten

Die Einheit Lichtjahr wird in der Astronomie vor allem dann benutzt, wenn ein Thema für die Öffentlichkeit verständlich erklärt werden soll. In der Wissenschaft und Raumfahrt werden andere Einheiten bevorzugt.

Dazu zählt zum Beispiel die Astronomische Einheit, die meist als AE abgekürzt wird. Sie ist deutlich kleiner als ein Lichtjahr und wird nur für Entfernungen innerhalb des Sonnensystems verwendet. Eine Astronomische Einheit entspricht 149,6 · 10⁶ Kilometern, also dem durchschnittlichen Abstand zwischen Erde und Sonne.

Für große Entfernungen verwenden Astronomen die Einheit Parsec, die für Parallaxensekunde (engl. parallax second) steht. Sie wird aus der scheinbaren Verschiebung berechnet, die bei vergleichsweise nahen Sternen vor dem unbeweglichen Sternenhintergrund zu beobachten ist. Die Verschiebung tritt auf, weil die Erde um die Sonne kreist und wir den Himmel somit aus immer wechselnden Winkeln betrachten. Ein Parsec entspricht einer Entfernung von 30,86 ∙ 10¹² Kilometern.

Der Ausflug ins All hat dich neugierig gemacht? Sieh dir als nächstes unser Video über das Universum an, um mehr spannende Einblicke in seine scheinbar unendlichen Weiten zu bekommen.

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Lichtjahr * Was sind Lichtjahre? Wie lang ist ein Lichtjahr?

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Die Einheit Lichtjahr wird in der Astronomie vor allem dann benutzt, wenn ein Thema für die Öffentlichkeit verständlich erklärt werden soll. In der Wissenschaft und Raumfahrt werden andere Einheiten bevorzugt. Dazu zählt zum Beispiel die Astronomische Einheit, die meist als AE abgekürzt wird.

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Lies den Text und bearbeite die Aufgaben 1, 2, 3.

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https://studyflix.de/ingenieurwissenschaften/milchstrase-3819

Beantworte folgende Fragen:
1. Wie groß ist der Durchmesser der Milchstraße in Lichtjahren.
2. Wann entstand die Milchstraße?
3. was passiert in 4 Milliarden Jahren?
4. Wie lange dauert ein galaktisches Jahr in unserer Milchstraße?
5. Wie nennt man den Spiralarm, in dem sich unsere Milchstraße befindet?
6. Was befindet sich im Mittelpunkt unserer Galaxie?

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Was ist die Milchstraße?

Die Milchstraße ist die Galaxie, in der sich unser Sonnensystem befindet. Am Nachthimmel kannst du sie als helles, milchiges Band entdecken. Bei genauerem Hinsehen mit einem Teleskop wird deutlich, dass sie aus vielen einzelnen Sternen besteht.

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Die Milchstraße, die du auch Galaxis nennst, ist flach wie eine Scheibe und rotiert um ihr Zentrum. In dem Zentrum ankern ihre spiralförmigen Seitenarme. In einem von ihnen befindet sich auch unser Sonnensystem. Die Milchstraße selbst ist Teil der Lokalen Gruppe, einem Galaxienhaufen, in dem bisher etwa 70 Galaxien gefunden wurden.

Gut zu wissen: Die Erde ist einer der acht Planeten unseres Sonnensystems. Die Sonne ist einer der unzähligen Sterne unserer Galaxie, der Milchstraße. Sie wiederum ist nur eine der etwa eine Billion Galaxien des Universums .

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Milchstraße * Was ist die Milchstraße? Unsere Galaxie

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Die Milchstraße ist die Galaxie, in der sich unser Sonnensystem befindet. Am Nachthimmel kannst du sie als helles, milchiges Band entdecken. Bei genauerem Hinsehen mit einem Teleskop wird deutlich, dass sie aus vielen einzelnen Sternen besteht. Die Milchstraße, die du auch Galaxis nennst, ist flach wie eine Scheibe und rotiert um ihr Zentrum.

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Lies den Text und beantworte die Fragen 1,2,3 ins Heft.
Zu Aufgabe 3 kannst du das Internet benutzen.

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1. Lies die folgenden Seiten (Bild)
2. Bearbeite die Aufgaben 1, 2, 3 und schreibe die Antworten in dein Heft.
3. Schreibe den blauen Merksatz in dein Heft.