Astronomie zum Anfassen
Im Astronomie-Unterricht gehören das geozentrische und auch das heliozentrische Weltbild zum Lehrplan dazu. Die Frage, was man am Himmel sieht und wie das Interpretiert werden kann/muss hat Jahrhunderte lang die Wissenschaft gespalten. Der erste Teil der Frage, also „Was sieht man am Sternenhimmel?“ ist dabei leichter zu beantworten, als die Frage nach dem „Warum?“.
Historische Entwicklung
Einige gebildete Zeitgenossen haben für diesen Zweck die Armillarsphäre entwickelt. Die Armillarsphäre ist eines der ältesten astronomischen Instrumente und entstand vermutlich bereits im alten Babylonien. Ihr Name leitet sich vom lateinischen „armilla“ (Armreif) und „sphaera“ (Kugel) ab. Ursprünglich diente sie als Messgerät der Astrometrie, um die Position von Himmelskörpern zu bestimmen. In der Antike und im Mittelalter war sie zentral für die Darstellung des geozentrischen Weltbilds, bei dem die Erde im Mittelpunkt steht und von mehreren, gegeneinander drehbaren Ringen umgeben ist. Diese Ringe symbolisieren Himmelsäquator, Ekliptik, Tierkreis, Wendekreise und andere astronomische Bezugsebenen.
Die Funktion der Armillarsphäre besteht darin, die Bewegungen von Sonne, Mond und Planeten am Himmel anschaulich zu machen. Sie ermöglicht es, astronomische Koordinatensysteme wie das horizontale, äquatoriale und ekliptikale System zu veranschaulichen und so astronomische Zusammenhänge zu erklären. Ab dem 17. Jahrhundert verlor die Armillarsphäre als wissenschaftliches Instrument an Bedeutung und wurde zunehmend zu einem Symbol der Astronomie und zu einem künstlerischen Objekt…
Aufbau und Bedienung
Das hört sich erst einmal nicht so einfach an, aber nach dem Anschauen dieses Videoclips fällt das erheblich leichter:
Noch mehr Hinweise und Tipps zur Funktion findet man hier:
Link: https://www.experimentis.de/physikalisches_spielzeug/armillarsphaere/
3D-Druck
Zwar ist in dem Video die Möglichkeit erwähnt worden, das Modell käuflich zu erwerben, aber darauf verzichten wir an dieser Stelle. Statt dessen machten wir uns auf die Suche, nach einem möglichst einfachen Modell für den 3D-Druck und wurden hier fündig:
https://www.thingiverse.com/thing:4958249
Hier kann man kostenlos alle Einzelteile der Armillarsphäre herunterladen und mit einem 3D-Drucker ausdrucken. So kann man spielerische die Grundfunktionen erfahren.
Nun wollen auch wir die Armillarsphäre ausdrucken. Dazu haben wir alle Einzelteile auf der Druckplatte platziert und dann geslict:
Die Stützstrukturen für den frei schwebenden Ring sind notwendig, da ein so großer Überhang nicht gebridgt werden kann. Wenn alles stimmt kann der Druck gestartet werden:
Nach dem Druckvorgang (ca. 1 Stunde) liegt das Ergebnis vor und kann dem Drucker entnommen werden:
Nun noch das Stützmaterial entfernen …
… und schon kann gebastelt werden:
Fertig ist die selbst gedruckte Armillarsphäre. Das ist „Astronomie zum Anfassen“!
Nun haben wir die digitalen Einzelteile genutzt, um aus diesen ein 3D-Objekt zusammenzusetzen. Das haben wir im 3D-Builder erledigt. Als Standpunkt haben wir noch eine Erdkugel hinzugefügt und dann alle Elemente in drei Gruppen gruppiert:
Um die Armillarsphäre zu animieren wurde das Objekt mit den drei Baugruppen in Blender importiert und animiert:
Das Ergebnis wurde als animierte GLB-Datei exportiert und auf Sketchfab hochgeladen:
VR-Welt
Anhand dieses animierten Objektes kann man aber nur schwierig die Bedienung erklären, geschweige denn erlernen. Deshalb haben wir uns dazu entschlossen, eine VR-Welt zu entwickeln, in der die Bedienung wirklich praktisch gehandhabt werden kann. Um möglichst vielen LuL bzw. SuS den Zugang zu der VR-Welt zu ermöglichen haben wir auf die bewährte Plattform Delightex (ehemals CoSpacesEDU) zurückgegriffen. So kann man die Funktionsweise der Armillarsphäre am PC, mit Smartphone/Tablet bis hin zur VR-Brille mit allen Systemen üben.
Hier kann nun die Himmelsmechanik aus der Erdsicht getestet werden. Die verschiedenen Bahnen der Sonne und der Planeten lässt sich hervorragend zeigen:
Die Begriffe Horizontsystem, Ekliptik, Auf- und Untergang von Himmelskörpern lassen sich ebenfalls sehr gut erklären.
Wir – das Team des MPZ LKL – wünschen nun Ihnen und ihren SuS viel Spaß beim Ausprobieren.