Explore Science – ein Mitmachexperiment entsteht

BLOG: Astronomers do it at Night

…und auch tagsüber
Astronomers do it at Night

Schon im letzten Jahr hatte ich von den naturwissenschaftlichen Erlebnistagen Explore Science im Mannheimer Luisenpark berichtet. Jetzt ist es wieder soweit, heute morgen hat die Explore Science 2011 begonnen. Von heute Mittwoch dem 18. Mai bis Sonntag dem 22. Mai gibt es wieder Wissenschaft zum Anfassen für alle Altersstufen vom Kindergarten bis ins hohe Rentenalter. Geboten werden spannende Experimente, Wettbewerbe und Shows – da ist für jeden was dabei.

In diesem Jahr lautet das Motto der Explore Science "Sehenswert" – Licht und Farbe. Da darf natürlich auch die Astronomie nicht fehlen, und deshalb ist das Haus der Astronomie mit gleich drei Stationen vertreten. Kinder ab dem Grundschulalter können das Sonnenlicht und seine Schatten erforschen und ab Mittel- und Oberstufe kann man in die Welt der Infrarotstrahlung und der Spektroskopie eintauchen. Und schließlich und endlich dürfen Teleskope zur Sonnenbeobachtung natürlich nicht fehlen.

Das Herz der Spektroskopiestation des Hauses der Astronomie: Lichtboxen zur Untersuchunge der Spektren von Glühbirnen, Leuchtstoffröhren, Lechtdioden, Kerzen und Energiesparlampen

Aber wie kann man ein so schwieriges Thema wie Spektroskopie derart vermitteln, daß besonders Kinder und Jugendliche etwas damit anfangen können? Zunächst gilt es deutlich zu machen, daß Spektroskopie nicht irgendeine abgehobene Spielerei ist, die einem im Alltag nie begegnet. Beispiele, bei denen die Zerlegung des Lichtes in seine einzelnen Wellenlängen, sozusagen seine Farbbestandteile, immer wieder auftauchen, gibt es zuhauf. Die bekanntesten sind der Regenbogen und die bunten Farbreflexe an CDs und DVDs. Mithilfe von Prismen und Beugungsgittern läßt sich leicht demonstrieren, wie diese Effekte zustandekommen.

Als nächstes stellt sich dann die Frage, wozu man die Spektroskopie nutzen kann und was man mithilfe der Spektroskopie durch das Licht über dessen Quelle lernen kann. Auch hier nimmt man am besten wieder den Ansatz zurück in die Alltagswelt zu gehen und nicht sofort zu Sternen und Galaxien weit draußen im All, auch wenn es natürlich das ist, was wir Astronomen dann schließlich und endlich tun. Spektroskopieren wir also ruhig mal leuchtende Gegenstände aller Art, insbesondere Lampen. Wie unterscheidet sich zum Beispiel das Spektrum einer Glühbirne von dem einer Energiesparlampe?

Ein typisches IKEA-Bastelset. Aber noch nicht ganz fertig…

Ein solches Experiment galt es zu konzipieren und zusammenzustellen. Nach mehreren Skizzen formte sich die Idee von "Lichtboxen", in denen verschiedene Lichtquellen angebracht werden und die nach nur einer Seite offen sind, so daß man sie nebeneinander aufstellen kann ohne daß übermäßig viel Streulicht von den Nachbarboxen jeweils das zu beobachtende Spektrum stört. Es folgten Vorab-Besuche in Baumärkten, um zu schauen welche Materialien ich dort bekomme. Bestimmte Komponenten kristallisierten sich heraus, andere wurden wieder verworfen. Den Großteil der Posten auf meiner Einkaufsliste fand ich dann allerdings bei IKEA, und so ging es von dort mit 3x Hemma, 1x Sparsam, 1x Ledberg, 2x Neglinge, 1x Jubla, 3x Pränt und zwei namenlosen Halogenstrahlerbirnen im Kofferraum weiter zum Bauhaus. Dort kamen dann noch 1x Ritos Linestra, zwei klassische Glühbirnen, 4x Schukostecker, ein Lackiererset, Pinselreiniger und Schultafellack hinzu.

Pränt goes black

Am nächsten Tag wandte ich mich als erstes Pränt zu. Pränt ist eine Aufbewahrungsbox mit Deckel jeweils aus 4mm dickem Birke Multiplex, an den Ecken mit Aluwinkeln verstärkt. Die Pränts sollten die Basis meiner Lichtboxen werden, auch die flacheren Deckel sollten als "halbe" Box dienen. Wenn man immer Box-Deckel-Box-Deckel nebeneinander aufstellt, sollten sich die Seitenwände der Boxen doppelt nutzen lassen.

Hemma der überflüssigen Teile entledigen

Das helle Holz paßt allerdings nicht zum Konzept der Lichtboxen, möglichst viel Streulicht einzufangen. Vor dem IKEA-mäßigen Zusammenbau mußten die Pränt-Teile daher Bekanntschaft mit dem mattesten Schwarzlack machen, den ich kenne. Schultafellack ist aus diesem Grund auch im Teleskop-Selbstbau zur Schwärzung weit verbreitet.

Hemma steckdosentauglich machen

Weil der Lack doch mehr als einen halben Tag lang trocknen muß und die Pränt-Wände größtenteils von beiden Seiten gestrichen werden sollten, konnte ich mich zwischenzeitlich den anderen Bestandteilen der Boxen zuwenden. Hemma ist das Grundgerüst für eine einfache hängende Deckenleuchte, zu der man sich verschiedene Lampenschirme aussuchen kann, und besteht im wesentlichen aus einer Lampenfassung mit Kabel, einer Lüsterklemme mit Deckenhaken und einem Plastikbecher, der die Anschlüsse unter der Decke verbergen soll. Die letzten beiden Teile brauchte ich nicht, statt der Lüsterklemmen brachte ich drei der Schukostecker an die nackten Lampenfassungen an.

Pränt in schwarz. Ob sich IKEA davon insirieren ließe, die Box auch bereits farbig anzubieten?

Statt eines Lampenschirms erhielten die drei Hemmas je einen Pränt. Die hat nämlich in den schmalen Seiten zwei runde Grifflöcher, in denen sich die Fassungen ohne weiteres einfach einschrauben ließen. Jeweils eine Glühbirne, eine Halogenstrahlerbirne und eine Energiesparlampe eingeschraubt und fertig waren die Boxen.

Pränt-Box mit Hemma

Die Deckel dagegen benötigten noch ein paar Bohrlöcher, jeweils zur Befestigung der Röhrenlampe Ritos und der LED-Leiste Ledberg. Vor den dritten Deckel werden einfach nur die beiden Kerzenhalter Neglinge gestellt, bestückt mit Kerzen aus der Jubla-Sammelpackung. Die Phalanx aus Lichtquellen soll dann ganz zum Schluß noch durch einen TFT-Monitor oder das Display eines Laptops ergänzt werden.

Von den drei LED-Leisten von Ledberg paßt nur eine in den Pränt-Deckel

Und womit wird nun spektroskopiert? Das Haus der Astronomie besitzt zwei handliche DADOS-Spektrographen. Einen davon kann man auf einer optischen Bank befestigen, wie sie in jeder Physiksammlung zu finden ist. Die optische Bank wird vor den Lichtboxen wie eine lange Schiene aufgebaut, auf der man den Spektrographen dann von einer Lichtquelle zur nächsten fahren und sie so miteinander vergleichen kann.

Leuchte Ritos beim Einbau in den Deckel. Hier kommt auch der vierte Schukostecker zum Einsatz

Eine Glühbirne zeigt ein kontinuierliches Spektrum, der helle Glühfaden besteht aus Wolfram, einem hitzebeständigen Metall. Dem Spektrum der Kerzenflamme ist zusätzlich eine helle Emissionslinie überlagert, sie stammt von Natrium. Die Kerzenstehen auf einem höhenverstellbaren Podest, um die Höhe der Flamme der Brenndauer anzupassen. Die Energiesparlampe zeigt charakteristische Emissionslinien, unter anderem die von Quecksilber. Das giftige Quecksilber ist es auch, das aus ausgedienten Energiesparlampen einen Fall für den Sondermüll macht, genauso wie Leuchtstoffröhren.

Die Lichtboxen beim "First Light"

Beim ersten spektroskopischen Test bot die vermeintliche Leuchtstoffröhre Linestra dann eine Überraschung in Form eines kontinuierlichen Spektrums. Sowas kann man bei Leuchtstoffröhren durch organische Beschichtungen erreichen, die die einzelnen Linien zu einem Kontinuum aufweichen oder aber man hat es wie hier der Fall nicht mit einer echten Leuchtstoffröhre sondern vielmehr mit einer verkappten Glühlampe zu tun. Das war aber nicht beabsichtigt, ein Ersatz in Form einer Voltolux Beta mußte her.

Am Abend vor dem Beginn der Explore Science war dann endlich alles fertig: Die Lichtboxen und die optische Bank mit dem Spektrographen standen aufgebaut in einem abgedunkelten Zelt auf einem langen Tisch. Zum Vergleich wurden direkt daneben auch noch zwei Gasentladungsröhren aufgebaut, eine Natriumdampflampe und eine Quecksilberdampflampe. Außerdem kann man den DADOS natürlich auch auf den Tageshimmel richten und sich so das Sonnenspektrum mit den Fraunhoferlinien anschauen. Und so warte ich jetzt zusammen mit mehreren Schülern, die das Experiment mit betreuen, auf "Kundschaft". Interesse geweckt?

Carolin Liefke

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Astronomin in vielerlei Hinsicht, so könnte man mich mit wenigen Worten beschreiben. Da ist zunächst einmal die Astrophysikerin, die an der Hamburger Sternwarte über die Aktivität von Sternen promoviert und dabei hauptsächlich mit den Röntgensatelliten Chandra und XMM-Newton gearbeitet hat, aber auch schon am Very Large Telescope in Chile beobachten durfte. Auslöser ihres beruflichen Werdegangs war ein engagierter Lehrer, dessen Astronomie-AG sie ab der 7. Klasse besuchte. Ungefähr zur selben Zeit erwachte auch die Hobbyastronomin, die anläßlich des Einschlags des Kometen Shoemaker-Levi 9 auf den Jupiter begann, mit einem russischen Feldstecher vom Flohmarkt den Tanz der Jupitermonde zu verfolgen. Heutzutage freut sie sich über jede Gelegenheit, mit ihrem 16-zölligen Dobson tief im Odenwald fernab der Lichter der Rheinebene auf die Jagd nach Deep-Sky-Objekten zu gehen. Und da Amateurastronomen gesellige Wesen sind, treffe ich mich gerne mit Gleichgesinnten, zum Beispiel zum gemeinsamen Beobachten. Auch nach meinem Umzug von der Großstadt Hamburg in das schöne Universitätsstädtchen Heidelberg halte ich engen Kontakt zu meinen Vereinskameraden von der Hamburger Gesellschaft für volkstümliche Astronomie und dem Astronomieverein meiner Jugend, dem Arbeitskreis Sternfreunde Lübeck. Seit einigen Jahren bin ich außerdem in dem Internetforum Astrotreff aktiv, wo ich Teil des Moderatorenteams bin. Um meine Faszination an der Astronomie an andere weitergeben zu können, besonders an Kinder und Jugendliche, habe ich mich seit Jahren in der Öffentlichkeitsarbeit engagiert, habe populärwissenschaftliche Vorträge gehalten und Schülergruppen betreut, die in Hamburg das Institut besucht haben. Diese Leidenschaft habe ich nun zu meinem Beruf gemacht. Hier in Heidelberg arbeite ich in einem kleinen aber feinen Team am Haus der Astronomie. Hiermit lade ich Sie ein, lieber Leser, an all diesen Facetten meines Astronomendaseins teilzuhaben. Mal witzig, mal spannend oder nachdenklich, manchmal auch persönlich oder mit Aha-Effekt. Carolin Liefke

8 Kommentare

  1. Ich hoffe, Du hast nach der vielen Arbeit in der Vorbereitungszeit nun auch ein wenig Spaß und Freude mit den Besuchern.

  2. Explore Science!

    Nach dem ersten Tag kann ich denke ich guten Gewissens sagen: Die Mühe hat sich gelohnt. Der Aha-Effekt “Da ist Quecksilber in der Energiesparlampe!” ist immer wieder schön. Von da aus ist es dann nur noch ein kleiner Schritt zur Spektroskopie in der Astronomie, eben der Untersuchung von fernen Lichtquellen, die man nicht einfach so mit ins Labor nehmen kann um zu schauen woraus sie bestehen.

    Schau es dir doch einfach mal an. Gutscheine für freien Eintritt in den Luisenpark an den Explore-Science-Tagen gibt es unter http://www.explore-science.info/

  3. Am Samstag kann ich leider nicht. Der Sonntag ist in der Schwebe. Das muß ich mal schauen, ob es sich einrichten läßt. Das kann ich nur spontan entscheiden. Ich werde mal sehen.

    Ist denn viel los mit viel Publikumsverkehr?

  4. @Martin

    Was verstehst du unter “viel los”? Letztes Jahr waren insgesamt 50000 Leute an allen fünf Veranstaltungstagen bei der Explore Science. Am Wochenende kommen viele Familien mit Kindern, während an den Wochentagen vormittags viele Schulklassen und Kindergartengruppen unterwegs sind. Das heißt jetzt aber nicht, daß es übermäßig voll ist oder man Schlange stehen müßte, es gibt ja schließlich unzählige Angebote.

  5. Ui, doch so viele? Ist natürlich klar, daß es über die Tage verteilt und je nach Stand auch etwas ruhiger zugeht, aber 50 000 ist schon’ne ganze Menge. Wahrscheinlich genau die richtige Mischung zwischen zu voll und zu leer.

  6. Explore Science “Sehenswert” – Licht

    verehrte CL
    Gratulation, Du hast wirklich den Bogen raus, es ist wirklich ein gut gelungenes Beispiel dafuer, wie man so ein Thema verstaendlich rueberbringt.Ich bin schon gespannt wie Du beim Explore Science 2012/-13 den DADOS-Spektrographen auch auf ein einfaches Verfahren reduzieren und praesentieren kannst, ist das keine Herausforderung? Gruss aus Khe, Bernd

  7. Wie ein Spektrograph funktioniert

    Du hast natürlich Recht Bernd, der DADOS ist erstmal eine Black Box, der man nicht ansieht, was da eigentlich drin passiert. Zu dem Zweck haben wir drei Prismen, eine CD und ein paar gefaßte Transmissionsgitter ausliegen, mit denen man zeigen kann, wie das mit der Dispersion überhaupt funktioniert. Hier sieht man, wie schon die ganz Kleinen fasziniert zugucken um dann später damit “Regenbögen selber zu machen”.

    Einer unserer fleißigen Helfer ist übrigens Daniel Weiss, der seinen selbstgebauten Spektrographen dabei hat und außerdem den bei Bedarf den Sonnenspektrografen der VdS-Fachgruppe Spektrospkopie zeigen kann. Soweit gehen wir aber zugegebenermaßen nur mit wenigen Besuchern.

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