Arbeitsgruppen

Auf dieser Seite findet ihr die AGs, welche wir im ASL 2024 für euch anbieten. Die folgende Liste soll euch eine Übersicht über die verschiedenen Themen geben, weiter unten findet ihr alles genauer beschrieben.

Kosmologie

Florian Hart

Die Kosmologie, „die Lehre von der Welt“, umfasst so ziemlich alles, was mit dem Weltall zu tun hat, vom Anfang und Ende des Universums. Natürlich spielen die gegenwärtigen Strukturen mit durchs All rasenden Galaxien, gewaltigen Supernovae, schwarzen Löchern, und die großen Mysterien der Dunklen Materie und Energie, eine große Rolle. Zunächst befassen wir uns mit der historischen Entwicklung unserer Vorstellung des Universums. Anschließend wenden wir uns den großen Beiträgen der Herren Hubble, Friedmann, Einstein und Hawking zu. Weiterhin werden unter anderem Differentialgleichungen und kosmologische Konstanten unseren Weg kreuzen. Überdies verspreche ich denjenigen, die routiniert ableiten und integrieren, dass etwas Neues und Interessantes in der Teilchenphysik und Relativitätstheorie geboten wird.

Robotik

Michael Brandmaier, Hella Flocken

Robotik und autonome Navigation sind Forschungsgebiete, welche Methoden aus zahlreichen anderen Disziplinen wie der Physik, Mathematik, Informatik und Technik aufgreifen. Sie finden dabei in ebenso zahlreichen Bereichen Anwendung – nicht zuletzt in der Raumfahrt. In der AG beschäftigen wir uns mit der Programmierung eines kleinen, vom DLR entwickelten Roboters in C und der Verwendung verschiedener Sensoren, zum Beispiel für Magnetfelder oder Beschleunigung, in Kombination mit demselben. Dabei implementieren wir verschiedene Algorithmen, durch die sich der Roboter selbstständig orientieren und bewegen kann.

Notwendig: erste Kenntnisse einer Programmiersprache
Hilfreich: Kenntnisse in C

Astrofotografie

Carla Wengel, Lukas Weis

Farbenfrohe, atemberaubende Bilder z.B. vom Hubble-Teleskop hat wahrscheinlich jeder schon einmal gesehen. Allerdings kann man bereits mit einfacher Ausrüstung die vielfältigen Eindrücke des Nachthimmels festhalten. Wir werden uns mit verschiedenen Objekten und Aufnahmetechniken beschäftigen. Dabei verwenden wir Spiegelreflex-, Video- oder spezielle Astrokameras um durch Teleskope und Teleobjektive detailreiche Bilder von Nebeln, der Milchstraße, den Planeten oder fernen Galaxien zu machen (siehe Foto links von 2020).
Bei klarem Himmel werden wir Nachts draußen sein und Ihr könnt Eure eigenen Fotos aufnehmen. Anschliessend lernen wir, wie man diese richtig bearbeitet. Ein Laptop ist sinnvoll, Teleskope und Kameras können zur Verfügung gestellt werden.

Sternphysik

Kaj Kramer

Sterne sind mit Abstand die häufigsten Lichtquellen in unserem Universum und in mehrfacher Hinsicht haben sie es erst ermöglicht, dass wir existieren. Der bekannteste Vertreter ist wohl unsere Sonne. Sie ist um ein Millionenfaches größer als unserer Heimatplanet und ihre Leuchtkraft reicht aus, um unsere Heimat auch noch aus Millionen von Kilometern zu erhellen. Aber woher bekommt die Sonne die ganze Energie? Wie lange wird sie noch in der Lage sein solche Mengen an Energie zu produzieren? Was passiert danach? Mit diesen und andere Fragen werden wir uns in der AG Sternphysik beschäftigen. Im Verlauf der AG werden wir uns mit dem Lebenslauf eines Sterns befassen, sowie verschiedener Sterntypen und Spektralklassen.

Praktische Astronomie

Carla Wengel

Galaxien, Sternhaufen, Quasare, planetarische Nebel oder die Planeten des Sonnensystems sind mit dem bloßen Auge teils nur als Lichtpunkte oder gar nicht sichtbar. Schon mit kleinen Teleskopen und ohne physikalisches Vorwissen kann jeder die unendlichen Weiten des Alls selbst erkunden.
In dieser AG werdet ihr lernen euch am Sternenhimmel zu orientieren, wie man mit Teleskopen umgeht und was ihr alles für spannende Objekte beobachten könnt. Wenn das Wetter passt, werden wir zusammen mit euren oder den im Camp bereitgestellten Teleskopen beobachten.
Vorkenntnisse oder astronomische Ausrüstung sind nicht erforderlich.

Computersimulation in der Astronomie

Jakob Krieger

Computersimulationen und die numerische Modellierung physikalischer Vorgänge sind in der modernen Astronomie allgegenwärtig. In der CIA-AG werden wir deshalb gemeinsam grundlegende Simulationsverfahren kennenlernen und in eigene Programme umsetzen. Wolltest du schon immer mal dein eigenes Planetensystem gestalten oder erfahren, was das Casino ‚Monte Carlo‘ in Monaco mit Physik zu tun hat? Dann bist du in dieser AG genau richtig!
Du hattest bisher wenig Kontakt mit dem Programmieren? Kein Problem, denn wir werden uns die nötigen Grundkenntnisse gemeinsam erarbeiten!

Satellitenplanetodäsie

Alison Seidel

Um unsere Erde ziehen derzeit über 950 Satelliten, die darauf spezialisiert sind unseren kleinen blauen Ball in all seinen Eigenschaften gründlich zu vermessen, ihre Bahn. Auch wenn wir andere Planeten genauer untersuchen wollen als wir es mit Teleskopen können, brauchen wir Satelliten. Was so ein Satellit an Messgeräten mit sich tragen kann – von optischen Sensoren, über Radar zu Gravimetern, wie sie funktionieren und was man damit alles messen kann, erfahrt ihr in dieser AG.
Wir befassen uns mit derzeit laufenden Satellitenmissionen, sehen uns tatsächliche Messdaten von Satelliten der ESA an und werden auch praktisch mit ihnen arbeiten. Am Ende designen wir vielleicht auch unsere eigene kleine Satellitenmission!
Ihr braucht einen Laptop, und zum Verständnis wäre Oberstufenmathematik und Physik, sowie grobe Grundkenntnisse über den Aufbau von Planeten hilfreich.

Raumfahrt

Jonathan Flocken

Die Existenz von tausenden von Satelliten über unseren Köpfen ist mittlerweile Normalität. Sie übertragen in kürzester Zeit Signale um die halbe Welt, vermessen die Erdoberfläche mit unfassbarer Genauigkeit und ermöglichen die Beobachtung des Universums in neuem Licht. Doch wie bekommt man eigentlich so ein tonnenschweres Gebilde in hunderte Kilometer Höhe? Lasst uns herausfinden, was alles notwendig ist, um eine Rakete zu starten und bis an den Rand des Weltraums zu bringen (und sie gegebenfalls sogar wieder zu landen!).
Die Schwierigkeiten hören damit jedoch nicht auf. Um in freien Fall das gewünschte Ziel zu erreichen sind meist komplizierte Manöver notwendig. Daher klären wir, warum man manchmal bremsen sollte um zu überholen, und wie man sich von Gasriesen aus dem Sonnensystem schleudern lässt.

Hilfreich: Funktionen und Gleichungen, Ableitungen

Neutrinophysik

Jonathan Flocken

Stell dir vor, es gäbe Teilchen, die quer durch die gesamte Erde fliegen und selbst von modernster Technik kaum nachgewiesen werden können – und doch spielen sie eine entscheidende Rolle für das Schicksal des Universums. Gibt es nicht? Gibt es doch! Neutrinos können erst seit einigen Jahrzehnten mit cleveren (und meist riesigen) Experimenten nachgewiesen werden. Sie haben einzigartige Eigenschaften und stellen die Wissenschaft immer wieder vor Rätsel. Ein Blick auf die Geschichte des Universums zeigt jedoch: ohne Neutrinos wäre alles ganz anders verlaufen. Lasst uns gemeinsam das Versteckspiel dieser geheimnisvollen Teilchen verstehen und nachvollziehen, mit welchen Methoden man ihre verbleibenden Rätsel zu lösen versucht!

Notwendig: Funktionen und Gleichungen
Hilfreich:
Ableitungen, Vektoren

Grundlagen der Astrophysik

Miriam Varding

Um das Universum zu verstehen und beschreiben haben Menschen über die Zeit viele Theorien und Konzepte entwickelt. Heute ist die Astrophysik unglaublich weit gefächert mit sehr vielen spannenden Themenbereichen. In dieser AG werdet ihr einen kurzen Überblick über verschiedene Bereiche der Astrophysik erhalten. Zunächst werden wir uns mit dem Lebenszyklus von Sternen beschäftigen. Dann betrachten wir immer größere Strukturen wie Sternhaufen und Galaxien. Am Ende werden wir noch einen kurzen Ausflug in die Kosmologie machen und Theorien zur dessen Entwicklung anschauen. Besonderes Vorwissen ist nicht erforderlich.

Quantenmechanik

Theresa Gier

Die Quantenphysik hat seit ihrer ersten Entwicklung vor über 100 Jahren mittlerweile auch fast alle anderen Zweige von Physik, Chemie und Astronomie erobert. Kaum ein modernes Forschungsgebiet kommt ohne sie aus und moderne technische Produkte LEDs, Mikrochips oder Laser wären ohne sie unmöglich! Doch was genau ist eigentlich Quantenphysik? Wie wird sie formuliert und warum unterscheidet sie sich so stark von den „klassischen“ physikalischen Theorien? Können Teilchen wirklich an zwei Orten gleichzeitig sein? Und was hatte E. Schrödinger eigentlich gegen Katzen? Diesen und anderen Fragen werden mit spannenden Beispielen und Gedanken-Experimenten aus der Quantenmechanik gemeinsam nachgehen. Damit dir dabei nicht schon nach der ersten Gleichung der Kopf schwirrt, solltest du am Besten bereits mit den Konzepten der Oberstufenmathematik vertraut sein.

Notwendig: Funktionen und Gleichungen
Hilfreich: Vektoren

Astrobiologie

Clara Harms

Sind wir allein im Universum? Wie könnte außerirdisches Leben aussehen? Wo kann es entstehen, und könnten wir mit unseren „Nachbarn“ kommunizieren?
Diese Fragen werden wir uns in der Astrobiologie-AG stellen. Doch erstmal müssen wir andere Fragen beantworten: Was ist eigentlich Leben? Und wie entsteht es? Dafür beschäftigen wir uns mit der Entstehung und Entwicklung des Lebens auf der Erde, und wie es sich an extreme Bedingungen anpassen konnte.
Viel Mathematik werden wir nicht brauchen, dafür etwas Fantasie – denn einige dieser Fragen kann auch die Wissenschaft noch nicht eindeutig beantworten.

Planeten und Monde

Jakob Krieger

Was haben Steine eigentlich mit Astronomie zu tun? Die Antwort darauf finden wir, wenn wir uns mit Planeten, Monden und Zwergplaneten beschäftigen. Doch wie sind diese Himmelskörper unseres Sonnensystems aufgebaut? Was ist an ihnen besonders? Wie können wir sie erforschen und was erhoffen wir uns, zu erfahren? Welche Gemeinsamkeiten hat unser kleiner blauer Planet mit seinen Geschwistern und natürlich: Sind Marssteine überhaupt das gleiche wie Erdsteine? Von kleinen hochvulkanischen Trabanten zu riesigen stürmischen Gaskugeln werden wir unsere planetaren Nachbarn gemeinsam genauer unter die Lupe nehmen. Vorkenntnisse oder Mathekenntnisse werden nicht benötigt! Hauptsache ihr bringt viel Interesse und Spaß an Planeten und Monden mit!

Maschinelles Lernen in der Astronomie

Hannah Blaurock

Nicht nur in der Astronomie werden immer mehr und mehr Daten gesammelt: Diese Daten enthalten wichtige Informationen, die Menschen extrahieren wollen.
Es sind nun aber recht viele Daten. Da kommt Maschinelles Lernen ins Spiel. Was das genau ist und wie man damit zentrale Informationen aus Datensätzen extrahieren kann lernen wir in dieser AG.
Wir werden dabei vor allem mit pytorch arbeiten. Grundlegende Programmierkenntnisse sowie ein Computer mit Python-Installation sind Vorraussetzung für diese AG. Wir werden zunächst die Theorie hinter Maschinellem Lernen versuchen zu verstehen
(dabei schauen wir uns auch ein bisschen Mathe an) und uns dann einem Praxisbeispiel zuwenden, bei dem wir selbst ein kleines Modell aufsetzen und uns die Ergebnisse gemeinsam anschauen.

Bahnmechanik

Lana Lehnert und Christina Wiehler

In dieser AG werden wir die faszinierende Welt der Planetenbewegungen erkunden und uns mit den Gesetzen beschäftigen, die die Bewegung von Himmelskörpern im Weltraum beschreiben. Wir werden die Keplerschen Gesetze herleiten und verstehen, wie die Bahnen von Planeten um die Sonne aussehen. Darüber hinaus werden wir uns mit spezielleren Beispielen wie den Lagrange-Punkten befassen, die besondere Positionen im Raum sind, an denen die Gravitationskräfte von Himmelskörpern ein Gleichgewicht bilden. Wir werden herausfinden, warum diese Punkte für Raumfahrtmissionen von großer Bedeutung sind und wie sie berechnet werden können. Zum Schluss werden wir anhand kleiner Computersimulationen eigene Planetensysteme modellieren.

Notwendig: Ableitungen, Vektoren

Spezielle Relativitätstheorie

Christina Wiehler

Die Relativitätstheorie spielt für die Astrophysik eine
entscheidende Rolle. Sie verzehrt Spektrallinien, verur-
sacht gravitative Rotverschiebung und ermöglich Teil-
chen immense Energien zu bekommen ohne die Licht-
geschwindigkeit zu erreichen. Die AG führt zunächst
in die theoretischen Grundlagen der speziellen Rela-
tivitätstheorie ein und taucht dann in ihre astrophysi-
kalische Bedeutung ein. Mathematisch sind vor allem
Vektoren wichtig.

Notwendig: Ableitungen, Vektoren