Hallo zusammen

Wie ihr wahrscheinlich wisst, muss man am Gymnasium eine Maturaarbeit (ich glaube, in Deutschland wird das Facharbeit genannt) schreiben. Und schon bald muss ich mit meiner beginnen.
Im Moment muss ich allerdings erst ein Thema finden und ich hatte gehofft, dass ihr mir da vielleicht ein paar Tipps geben könntet oder sagen könnt, ob das, was ich vorhabe, überhaupt machbar ist.
Für mich war eigentlich immer klar, dass ich etwas über Astronomie machen will und es sollte auch einen praktischen Teil beinhalten (also beobachten).
Es schweben mir eigentlich drei mögliche Themen vor, von denen ich euch kurz erzählen möchte.
Thema 1: Massenbestimmung des Jupiters anhand der Umlaufbahnen seiner Monde.
Darüber habe ich schon einmal etwas gefragt in diesem Forum, und zwar hier.
Im Moment würde der Jupiter ja ideal stehen, doch leider ist das Wetter damit nicht so ganz einverstanden. Und das Problem ist, dass bei Aufnahmen, die nicht in den Tagen um die Opposition aufgenommen wurden, komplizierte Korrekturen anfallen.
Thema 2: Veränderliche Sterne. Hier habe ich daran gedacht, dass ich die verschiedenen Arten (Bedeckungsveränderliche, Pulsationsveränderliche etc.) vorstellen könnte und dann von je einem Vertreter selbst eine Lichtkurve herstellen könnte. Mein Problem dabei ist aber, dass ich keine grosse Erfahrung mit Astrofotografie habe. Ich habe eine Nikon D5100. Kann man mit dieser Kamera überhaupt eine brauchbare Lichtkurve erhalten?
Das gute an diesem Thema finde ich, dass ich das ganze Jahr hindurch Vertreter von den verschiedenen Arten finde, das Wetter muss also nicht zwingend in einer bestimmten Woche gut sein.
Thema 3: Sonnenbeobachtung. Hier dachte ich daran, das Sonnenaktivitätsüberwachungsprogramm der Rudolf Wolf Gesellschaft vorzustellen und selbst für eine bestimmte Zeit auch an diesem Programm teilzunehmen. Die Frage ist aber, ob sich das überhaupt lohnt, da man ja innerhalb von ein paar Monaten nicht gross Schwankungen in der Aktivität erkennt.
Ich könnte dann die Relativzahl erklären, den Aktivitätszyklus und auch selbst Relativzahlen bestimmen.
Das ganze kann ich natürlich visuell oder fotografisch machen, das müsste ich dann noch entscheiden.

Vielen Dank, falls ihr jetzt meinen ganzen Text durchgelesen habt. Es wäre sehr schön, wenn ihr mir eure Meinung zu den drei Themen sagen könntet…
Liebe Grüsse und clear-skies
Lulu

Hi!

Find ich klasse, dass Du dir solche Themen für deine Arbeit ausgesucht hast!
Auch wenn Physik mein 3. Abiturfach war, hätte ich mir wohl keine Facharbeit darin zugetraut… ;-)

Zu Thema 1:
Klingt sehr spannend. Da die Jupiter-Opposition bereits gestern stattfand, müsstest Du dich jetzt schon etwas beeilen, um noch brauchbares Material zu bekommen. Beobachtungen zu fixen Zeitpunkten sind in Deutschland leider kaum sicher machbar. Notfalls müsstest Du auf Beobachtungen anderer zurückgreifen oder auf die Simulation durch Planetariumsprogramme… wäre natürlich schade, weil Du ja die Möglichkeiten und das Knowhow hättest, selbst diese Arbeit durchzuführen.
Ein anderes spannendes Thema, das mir im Zusammenhang mit den Jupitermonden einfällt, ist die Messung der Lichtgeschwindigkeit nach Ole Römer. Hierfür genügen zwei Beobachtungen im Abstand von einem halben Jahr - wann genau, ist eigentlich frei.
Siehe dazu: http://www.myuniversum.de/Meiner_Einer/dk_26.01.04.jpg
Da ich bei dieser Arbeit lediglich praktisch unterstützt habe, kann ich jetzt leider nicht genau abschätzen, welcher rechnerische Aufwand dahinter steckt. Ich weiß vom Verfasser der Arbeit nur, dass er sich durchaus auch mit Formeln rumschlagen musste, die nicht im Schulunterricht behandelt wurden. Gerne könnte ich auch versuchen, einen Kontakt herzustellen, wenn Du in diese Richtung interessiert wärst.

Zu Thema 2:
Über astrofotografietaugliche Kameras kann dir Tobias sicherlich mehr erzählen, auch wenn er sich, soweit ich weiß, eher auf Canon Modelle spezialisiert hat.
Ich habe zwar noch keine Lichtkurven von veränderlichen Sternen erstellt, der Anspruch und Aufwand dürften aber relativ hoch sein, wenn Du die Lichtwerte durch entsprechend häufige Beobachtung visuell erfassen willst. Fotografisch brauchst Du halt erst die entsprechende Ausrüstung, sprich mit einer DSLR ist es lange nicht getan. Du musst die Kamera ja auch nachführen können… Bist Du dafür ausgerüstet?
Betrachtet man den beobachtungstechnischen Aufwand und die Tatsache, dass Lichtkurven zu bekannten Veränderlichen sicherlich schon zu Hauf existieren und nachgeschlagen werden können, ist es möglicherweise das Thema mit dem geringsten "Mehrwert" und Aha-Effekt am Ende.

Zu Thema 3:
Um die langperiodischen Aktivitäten der Sonne zu beschreiben oder gar durch Beobachtung nachzuvollziehen, wird ein Beobachtungszeitraum von einem halben Jahr oder Jahr in der Tat eher wenig bringen. Als alleinige Beobachterin könntest Du dich aber auf kurzfristigere Phänomene konzentrieren: z.B. die Entwicklungszyklen und Klassifikationen von Sonnenflecken bzw. Fleckengruppen, das Phänomen der Flares und Protuberanzen etc.
Diese Erscheinungen lassen sich auch schon mit relativ geringem technischen Aufwand selbst fotografieren und auch gut skizzieren. Für h-alpha Beobachtungen kannst Du vielleicht in deinem Bekanntenkreis nach einem Coronado PST fragen oder bei einer nahen Volkssternwarte.
Flares sind äußerst beeindruckende, weil so schnell veränderliche Phänomene - jeder, der schon mal so einen Helligkeitsausbruch selbst mit eigenen Augen von Anfang bis Ende beobachten konnte, wird die Sonne von da an zu den spektakulärsten Beobachtungsobjekten zählen.
Um die langperiodischen Aktivitätszyklen der Sonne auswerten zu können, gäbe es vielleicht folgende Möglichkeit: Du könntest langjährige, bis dato noch nicht "visualisierte" Beobachtungen einzelner Beobachter auswerten. Bei der RWG oder auch in den Beobachternetzwerken der VDS Fachgruppe Sonne finden sich sicherlich einige Beobachter, die jahrzehntealte, eigene Aufzeichnungen daheim liegen haben. Diese neu aufzubereiten und z.B. auch grafisch umzusetzen, stelle ich mir recht spannend vor. Und am Ende bekommst Du auch ein Resultat, mit dem Du den Aktivitätszyklus der Sonne idealerweise selbst nachweisen kannst.

Zusammenfassend schätze ich Thema 1 vom theoretischen Gehalt her als das Anspruchsvollste ein. Mit dem erfolgreichen Nachweis der Jupitermasse anhand eigener Jupitermondbeobachtungen - auch wenn das nur näherungsweise gelingt - würdest Du in der Arbeit sicher gut punkten können. Thema 3 hat sehr viel Potential und Du kannst mit eigenen Beobachtungen relativ leicht interessanten und auch spektakulären Inhalt für deine Arbeit generieren. Thema 2 würde ich aufgrund der technischen Unbekannten und wetterbedingten Risiken eher hinten anstellen. Zumindest müsstest Du dich hier wohl am meisten in die Materie einlesen, einarbeiten und recherchieren, um am Ende erfolgreich durch eigene Beobachtungen aussagekräftige Ergebnisse zu bekommen. Und ob Lichtkurven bzw. schwankende Helligkeiten von Sternen als abschließendes Fazit deiner Arbeit mit der Faszination von Jupitermonden oder Sonnenflecken mithalten können, ist auch fraglich. ;-)

Soweit meine Gedanken zu deinen Gedanken!
Ich wünsche Dir auf jeden Fall viel Erfolg und hoffe, dass Du uns spätestens am Ende etwas über den Verlauf und Abschluss deiner Arbeit erzählen kannst.

Maria als Physikerin könnte Dir sicherlich auch noch Tipps zu dem einen oder anderen Thema geben. :-)

Grüße,
Peter

Hi Lulu,

von Thema 2 würde ich eher abraten. Deine D5100 würde das theoretisch packen (jede DSLR würde es packen), aber am Schluss scheitert es dann wohl doch an der Technik die du ansonsten benötigst. Ohne etwas Erfahrung in der Astrofotografie sehe ich da daher eher schlechte Chancen. Die Erfahrung alleine ist nicht einmal das Problem, größer ist wahrscheinlich das Equipmentproblem (Nachführungsoptik bzw. OAG, Guiding-Kamera bzw. Autoguider oder Fadenkreuzokular uswusf…).

Persönlich würde ich mich eher auf ein Thema einschießen, wo man - wenn schon ein praktischer Teil enthalten sein soll - auch bei unserer Wetterlage mehr als nur eine Chance hat seine Beobachtungen zu sammeln. Ich würde was rund um Sonne oder Mond machen. Da hast du dann auch mit deiner vorhandenen Technik bessere Chancen, da entsprechende Aufnahmen leichter erstellt werden können, sofern du was mit Astrofotografie machen willst.

Vielleicht wären die Mondkrater ein Thema? Ich denke man könnte hier an Hand des Schattenverläufe an der Lichtschattengrenze etwas machen. Über den sich veränderten Lichteinfall kann man z.B. Rückschlüsse auf Kratertiefe usw. anstellen (da steckt dann auch Mathe/Physik mit drin). Das Ganze dann nett ausgewertet (3D Darstellung oder als Rapid Prototypingmodell) wäre doch was.

Thema 3 könnte ich mir auch noch irgendwo vorstellen.

Viele Grüße,
Tobi

Vielen Dank für eure Antworten, sie haben mir sehr geholfen.
Die Jupitermassen-Bestimmung lasse ich jetzt einmal sein, da ich während der Opposition keine Daten gesammelt habe.
Wegen dem technischen Aufwand werde ich auch nichts über veränderliche Sterne machen.
Ich schwanke jetzt eigentlich zwischen der Sonne und dem Mond. Beides würde ich sehr spannende Themen finden. Ich muss mich wohl noch etwas genauer damit beschäftigen und schauen, was alles so möglich wäre.
Noch eine kurze Frage: Bräuchte ich, um den Schattenverlauf beim Mond aufzunehmen, eine Nachführung für das Teleskop?

Nochmals vielen Dank für eure Antworten!
Liebe Grüsse
Lulu

Hallo Lulu,

nein, für den Mond brauchst du keine Nachführung. Auf Grund der Helligkeit des Mondes sind mit deinem Newton recht kurze Belichtungszeiten möglich. Eine EQ-5 hast du ja für deinen 8" Newton - da reicht es auch aus, wenn du keine Motoren an der Montierung hast. Nicht großartig schwingen sollte das Teleskop dann aber schon, aber du kannst ja das Teleskop etwas "vor" den Mond stellen und Ihn "reinlaufen" lassen. Die Belichtungszeit liegt vermutlich irgendwo in einem Bereich von ca. 1/100s bis 1/200s bei niedriger ISO-Zahl. Da sind auch scharfe Fotos ohne Nachführung möglich.
Was aber ganz gut wäre, wäre ein Fernauslöser für die Kamera!

Viele Grüße,
Tobi

Noch ein paar ergänzende Hinweise zu Tobis Erklärung, solltest Du die Funktionen nicht eh schon kennen:
Bevor Du dir einen Fernauslöser kaufst, kannst Du auch einfach mal die Selbstauslöser-Funktion probieren. Mit dieser kann man i.d.R. eine Auslöseverzögerung von 3 bis 10 Sekunden einstellen. Bei meinem alten Newton haben 10 Sekunden gereicht, um das Gerät nahezu vollständig ausschwingen zu lassen bevor die Kamera automatisch auslöst. Ohne Nachführung ist natürlich je nach Vergrößerung mit einer relativ schnellen Bewegung des Mondes zu rechnen - nach ein paar Versuchen lernt man aber gut damit umzugehen. Auf diese Weise habe ich meine ersten Mondaufnahmen und auch -mosaike gemacht.
Dann gibt es noch eine weitere, wenn auch etwas umständliche Möglichkeit, ohne Fernauslöser und ohne direkte Betätigung des Auslöseknopfes eine Aufnahme zu starten: Es gibt diverse Programme, mit denen Du die Kamera mit Live-View via Laptop + USB-Kabel auslösen kannst. Vorteil: Du kannst die Aufnahme auch im Live View an einem großen Bildschirm beurteilen. Bei Canon Kameras funktioniert das u.a. mit der mitgelieferten EOS Utility Software (Remote Shooting).
Für Nikon gibt es z.B. "ControlMyNikon" (kostet ca. 20 EUR oder 14 Tage Gratis-Testversion). Es gibt noch einige andere Tools, sicherlich auch Freeware, die sich leicht recherchieren lassen…

Grüße,
Peter

Hallo zusammen

Ich melde mich noch einmal, da mir wieder ganz viele neue Ideen gekommen sind. Bei den neuen Themen weiss ich aber nicht, ob sie überhaupt machbar wären, ich wäre deshalb sehr froh um eure Meinung.
Ich habe mir gedacht, dass wenn man schon die Möglichkeit hat, eine solche Arbeit zu schreiben, sich eigentlich nicht auf das eigene, kleine Teleskop beschränken muss. Deshalb habe ich mir überlegt, was ich mit einem grösseren Teleskop (z.B. von einer Sternwarte, die sind ja auch gut ausgerüstet mit Kameras etc.) machen könnte.
Dabei kamen mir viele Ideen, aber ich weiss nicht, wie gross das benötigte Auflösevermögen dafür ist, vielleicht weiss das ja jemand von euch?
Die erste Idee war, Rotverschiebungen zu messen. Das wäre natürlich praktisch, weil ich nicht über mehrere Nächte Daten sammeln muss. Ein Spektrum von der Galaxie sollte ja eigentlich genügen. Bei diesem Thema gäbe es natürlich auch sehr viel Theorie, über die ich dann schreiben kann.
Wenn ich dann sogar noch die Entfernung der Galaxie bestimmen kann, könnte ich daraus die Hubble-Konstante bestimmen (oder besser gesagt: einschätzen). Die Entfernung könnte man ja vereinfacht mit der Grösse der Galaxie bestimmen ("Standard ruler").
Und mit der Hubble-Konstante hat man ja auch ein Mass für das Alter des Universums.

Meine zweite Idee war, Exoplaneten mit der Transitmethode nachzuweisen. Der Nachteil davon ist aber, dass man über mehrere Nächte hinweg Daten sammeln muss und dies könnte vielleicht je nach Sternwarte ein Problem werden. Auch sonst ist von der Thematik her das andere Thema mein Favorit.

Was denkt ihr zu diesen Ideen, wäre sie denn überhaupt umsetzbar als Maturaarbeit…?
Liebe Grüsse und danke für eure Hilfe!!
Lulu

Hallo zusammen

Ich melde mich mal wieder, um euch über den Stand der Dinge aufzuklären.
Schlussendlich habe ich mich nun doch für Thema 1 entschieden. Ich habe es aber noch etwas ausgeweitet und bestimme jetzt die Masse von Jupiter und Saturn. Eigentlich wollte ich auch noch die vom Mars bestimmen. Doch auch mit einem 30cm-Spiegel während der Opposition habe ich weder Phobos noch Deimos gesehen.
Ich habe bis jetzt die Einleitung meiner Arbeit geschrieben, in der ich alle nötigen Formeln zusammengestellt habe. Das Komplizierte ist nicht die eigentliche Theorie dahinter (im Prinzip benötigt man nur das Gravitationsgesetz, die Zentripetalkraft und die Gleichung für harmonische Schwingungen), sondern die ganze Fehlerrechnung und Erklären von all den Annahmen und Vereinfachungen, die man macht.
Ich habe ausserdem schon den Umrechnungsfaktor bestimmt, mit dem man schliesslich von dem gemessenen Pixelabstand zwischen Mond und Planet zum Sichtwinkel kommt.
Im Moment bin ich am Fotos auswerten, das heisst die genauen Pixelkoordinaten vom Planet und von den Monden herauslesen. Und ich kann euch eines sagen: Es ist zwar eine Arbeit, bei der man nichts überlegen muss, aber nach ein paar Stunden weisse Punkte anstarren, sollte man einmal ein Pause einlegen…

Zu der Auswertung habe ich noch eine Frage, vielleicht kann mir ja jemand von euch helfen.
Nachdem man ja die Position der Monde zu verschiedenen Zeiten hat, sollte man dadurch eine Sinuskurve fitten (weil die Bewegung ja eine harmonische Schwingung ist, jedenfalls bei Jupiter, bei dem die Mondbahnen auf eine Linie projiziert sind). Kennt jemand ein gutes Programm, wenn möglich ein kostenloses, mit dem man Kurven fitten kann?

Liebe Grüsse
Lulu