Erfahrungen in der Stratosphäre

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In einem mitreißenden und anschaulichen Vortrag berichtete Dr. Inge Thiering, Mathematik- und Physiklehrerin am Max-Born-Gymnasium Neckargemünd, am 18. Januar 2018 über ihre Erfahrungen an Bord von SOFIA – dem Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie.

Anhand vieler Grafiken, Fotos und Video-Sequenzen erklärte die engagierte Lehrerin, die selbst viele Jahre in der Forschung tätig war, weshalb gerade die Infrarot-Beobachtung unabdingbar in der Astronomie ist, wie das Teleskop, ein Meisterwerk deutscher Ingenieurskunst, aufgebaut ist, wie es trotz des wackeligen Fluges exakte Aufnahmen machen kann und mit welchen technischen Schwierigkeiten tagtäglich an Bord von SOFIA gekämpft wird.

Die Zuhörer erlebten mit, wie Dr. Inge Thiering zunächst in Stuttgart ein Astronautentraining und eine Einweisung erhielt und dann zum Armstrong Flight Research Center der NASA in Palmdale, Kalifornien, reiste. Dort startet SOFIA zu den Beobachtungsflügen. In einer Flughöhe von bis zu 15 km können Sternentstehungsgebiete und Galaxien beobachtet werden, wie es nie vom Erdboden aus möglich wäre, denn die umgebaute Boeing 747 SP fliegt über die Tropopause hinaus in den unteren Bereich der Stratosphäre und lässt somit 99,9% des atmosphärischen Wasserdampfes unter sich, welcher die Infrarotstrahlung der Himmelsobjekte absorbieren würde. Doch bis SOFIA täglich starten kann, müssen einige Hürden überwunden werden. Alle technischen Bereiche müssen zunächst überprüft werden. Wenn auch nur eine der tausenden Kontrollleuchten blinkt, muss der Flug abgesagt werden. Dies musste Dr. Inge Thiering gleich zu Beginn erleben, doch am zweiten und dritten Beobachtungstag hat sie Glück: Der (weibliche) Mission Director gibt sein OK und SOFIA hebt ab in die Stratosphäre. Dr. Inge Thiering beschreibt das unglaubliche Gefühl, das man so hoch oben bekommt: „Man merkt, dass unsere Erde so klein und verwundbar ist mit ihrer dünnen Atmosphäre und wie wichtig der Umweltschutz ist.“ Der Gefahren, denen sie sich bei diesen Flügen aussetzt, wird sie sich erst im so genannten „Coffin Corner“ bewusst, als SOFIA aus Forschungszwecken noch höher aufsteigen muss als normalerweise vorgesehen und die Piloten erzählen, dass sie noch nie zuvor so hoch oben waren.

Ebenso wie die drei anderen deutschen Lehrer bekam auch Dr. Inge Thiering während des Fluges eine kleine Forschungsaufgabe, doch das Wichtigste ist das Dabeisein, das Mitfiebern und das Erleben von neusten Forschungsschwerpunkten und -methoden. Dafür nahm die engagierte Kollegin ein extrem straffes Programm mit täglich maximal zwei Stunden Schlaf sowie den Jet-Lag vorher und hinterher gerne in Kauf. Nicht ohne Grund erhielten die vier deutschen Lehrer vorher einen Kurs in „How to deal with fatigue“ – was so viel heißt wie „wie überwindet man Müdigkeit und Erschöpfung“.

Durch einen Blog blieb die engagierte Lehrerin während der gesamten Zeit mit dem Max-Born-Gymnasium in Kontakt, wodurch der wissenschaftliche Flug zum Schulevent wurde, an dem alle teilhaben konnten. Durch den öffentlichen Vortrag teilte Dr. Inge Thiering ihre spannenden Erfahrungen nicht nur mit der Schulgemeinschaft, sondern auch mit den vielen Interessierten, die gekommen waren.

 

Merkurtransit begeistert Schüler des MBG

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Ein spannendes Himmelsschauspiel – das wichtigste Himmelsereignis des Jahres 2016 – bot sich den Schülern des Max-Born Gymnasiums am 9. Mai 2016. Dr. Inge Thiering, Physiklehrerin des Gymnasiums, hatte mit ihren Kollegen der Physik eine Projektion des Merkurtransits auf dem Schulhof des MBG aufgebaut. Interessierte Klassen und Kollegen konnten sich für einen Beobachtungstermin eintragen, wurden auf dem Schulhof von Schülern der Klasse 9d und dem Astronomiekurs anhand einer Infotafel in die Materie eingeführt und durften im Anschluss den Merkurtransit beobachten.

Die Physiklehrer erklärten den Schülern die zu sehenden Abläufe: Der innerste Planet unseres Sonnensystems, der Merkur, wandert hierbei als kleiner schwarzer Punkt vor der etwa 150-mal größeren Sonne entlang. Für die komplette Strecke benötigt er siebeneinhalb Stunden. Die Beobachtung des Transits ist nur mit zusätzlichen Hilfsmitteln wie Teleskop oder Fernglas möglich. Den Schülern standen hierfür zwei Teleskope zur Verfügung. Eines ist eine Dauerleihgabe des Hauses für Astronomie in Heidelberg und das andere wurde eigens für das Naturschauspiel zur Schule transportiert. Hausmeister Andreas Weitzell und Herr Hoppe hatte Absperrungen vorbereitet, damit die teuren Geräte nicht durch auf dem Pausenhof spielende Schüler beschädigt werden.

In früheren Jahrhunderten waren Transite, besonders der der Venus, die einzige Möglichkeit, die Abstände der anderen Planeten und der Sonne zur Erde zu vermessen. Heute sind sie „nur“ ein nettes Naturschauspiel, aber dennoch maßen Schüler und Lehrer die Kontaktzeiten, auch wenn diese Messwerte die Genauigkeit des bereits bekannten Merkurabstandes natürlich nicht erhöhen werden.

Da solche Transite sehr selten sind, der letzte in Europa sichtbare Merkurtransit fand am 7. 5. 2003 statt und der nächste wird erst wieder am 11. 11. 2019 beobachtbar sein, wollten die Physiklehrer wieder – wie bei der partiellen Sonnenfinsternis vom 20.3.2015 – der Schulgemeinschaft die Möglichkeit geben, dieses Ereignis zu erleben. Weshalb finden solche Transite so selten statt, wird sich manch einer fragen, schließlich holt der Merkur die Erde alle 116 Tage auf ihrer Umlaufbahn ein? Die Astrophysiker wissen es besser: Die Merkurbahn ist um etwa 7 Grad gegen die Erdumlaufbahn geneigt. Der Transit findet also nur dann statt, wenn sich beide Planeten in der Nähe der Schnittgeraden der beiden Umlaufbahnen befinden.

Ein sehr wichtiger Hinweis wurde bereits vorher von Dr. Inge Thiering in einer Durchsage an die Schülerschaft übermittelt:

Man darf niemals direkt in die Sonne schauen, weder bei Sonnenfinsternissen noch bei Transiten noch an irgend einem anderen Tag, – und schon gar nicht durch ein Teleskop: Hierbei erfolgt permanente Erblindung innerhalb von Sekunden.

Allerdings kann man den Transit gefahrlos verfolgen, wenn man die Sonnenscheibe durch ein Teleskop auf einen Schirm projiziert und das projizierte Bild betrachtet. Genau das haben die PhysikkollegInnen Jan Lubitzki, Klaus Oestreicher, Klaus Schmidt und Dr. Inge Thiering auf dem Schulhof für alle interessierten Klassen und KollegInnen in den Nachmittagsstunden angeboten. Markus Köck aus dem Astronomiekurs von Dr. Inge Thiering brachte es auf den Punkt: „Dies ist kein alltägliches Phänomen. Es ist faszinierend, die Objekte im Sonnensystem mit den eigenen Augen zu sehen.“

Bundesweite Lehrerfortbildung Astronomie

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Vom 12. – 14. November 2015 fand im Haus der Astronomie die bundesweite, jährliche Lehrerfortbildung Astronomie statt.

In jeweils einem Workshop wurden dabei auch zwei am Max-Born-Gymnasium entwickelte Unterrichtsmodule des NWT Unterrichts vorgestellt:

 

1) Teleskopbau (Dr. I. Thiering und K. Schmidt)

In diesem Unterrichtsmodul wird theoretisches Wissen über die Funktionsweise eines Fernrohrs mit der technischen Umsetzung dieses Wissens beim Bau eines Taschenteleskops verbunden, wobei die technische Umsetzung durch die variable Teleskoptubuslänge und die praktische Berechnung der zu erreichenden Sollwerte für die Scharfstellung des Bildes eines 1m entfernten und eines „unendlich“ weit entfernten Objektes durchaus nicht zu unterschätzen ist.

Den teilnehmenden LehrerInnen des Workshops wurde von Frau Dr. Thiering zuerst der Unterrichtslehrgang dargelegt. Anschließend konnten die LehrerInnen den praktischen Teil, in welchem den SchülerInnen die Funktionsweise eines Fernrohrs verständlich gemacht werden soll, anhand mitgebrachter Aufbauten aus den NWT/Physik-Sammlungen des MBGs selbst nach vollziehen. Zum Abschluss des Workshops wurde das interessierte Lehrerkollegium mit umfangreichen Unterrichtsmaterialien versorgt, erstellt von unserem MBG Team. Wir erhielten viel positives Feedback und mehrere KollegInnen äußerten die Absicht, dieses Material in ihren Klassen einsetzen zu wollen.

 

2) Dopplerspektroskopie und Suche nach Exoplaneten (Dr. I. Thiering und Tobias Schulz, Haus der Astronomie)

Dieses Modul war besonders gefragt, da es theoretisches Wissen über Spektroskopie – einer Analysemethode die in allen modernen naturwissenschaftlichen Anwendungsbereichen von großer Bedeutung ist- mit modernster Computertechnik kombiniert, sodass sich mehrere Workshop Teilnehmer einen der vielen Laptops teilen mussten. Unter den Laptops befanden sich auch die 3 von der Heraueusstiftung als Preis für dieses Unterrichtsmodul verliehenen neuen Computer des MBGs.

In dem Lehrgang wird zuerst die Linienverschiebung im Spektrum anhand des akustischen Dopplereffekts erklärt. In Schülerversuchen wird dies mithilfe des Freeware Programms Audacity und eines Piezo-Summers aufgezeichnet.  Die Unterscheidung der zeitlichen und der Frequenzdarstellung des sich auf das Mikrofon zu- und wegbewegenden Summertons ist dabei ideales „Gehirnjogging“ für die Mittelstufen SchülerInnen in den NWT Klassen, ohne dass dazu ein großes mathematisches Gerüst von Nöten ist. [Anm.: Fourier Analyse wird ohne höhere Mathematik als Phänomen vermittelt].

Zum Schluss wurden verschiedene Anwendungen diskutiert, wie z.B. die Untersuchung von Arteriosklerose in der Medizintechnik oder (durch den elektromagnetischen Dopplereffekt) die Suche nach erdähnlichen Planeten in anderen Sonnensystemen (=sog. terrestrische Exoplaneten).