Geo- und Raumwissenschaften

Berechnung von Masse-Radius-Relationen und Modellierung des inneren Aufbaus erdähnlicher Exoplaneten

Berechnung von Masse-Radius-Relationen und Modellierung des inneren Aufbaus erdähnlicher Exoplaneten

Gibt es abseits der Erde Leben im All? – Diese Frage bewegt die Menschen seit den Anfängen der Astronomie. Um beantworten zu können, ob Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zumindest theoretisch bewohnbar sind, muss man einiges über sie wissen. Tuan Tung Nguyen untersuchte zwei Planeten, die als Kepler-10c und Kepler-452b bekannt sind. Mithilfe einer selbst geschriebenen Software, die vorliegende Daten der Himmelskörper wie Masse, Radius, Druck und Temperatur auswertet, konnte der Jungforscher zeigen, dass Kepler-452b viel Ähnlichkeit mit der Erde hat, also theoretisch bewohnbar sein könnte. Kepler-10c indessen ist völlig anders, er besteht möglicherweise größtenteils aus Forsterit, einem Magnesiumsilikat. Die Frage nach außerirdischem Leben blieb in beiden Fällen allerdings ungeklärt.

Bodenkundliche Zustandserhebung im Kontext des Klimawandels – am Beispiel Mannheim-Vogelstang

Bodenkundliche Zustandserhebung im Kontext des Klimawandels – am Beispiel Mannheim-Vogelstang

Wie sind die Böden am Stadtrand von Mannheim zusammengesetzt? Helin Dogan hat sich die dort land- und forstwirtschaftlich genutzten Flächen genauer angesehen. Sie analysierte die Humusgehalte, ermittelte Carbonate und bestimmte die Korngrößen. Je nach Nutzung der untersuchten Parzellen wies sie unterschiedliche Humusgehalte nach: Am höchsten war der Wert im Wald, niedriger auf Wiesen und am geringsten auf Ackerflächen. Zudem konnte die Jungforscherin zeigen, dass der Humusanteil umso höher ausfällt, je feinkörniger der Boden bzw. je höher der Tonanteil ist. Da bei steigenden Temperaturen im Zuge des Klimawandels der Humus mikrobiell schneller abgebaut wird, rät die Jungforscherin der Landwirtschaft nun, verstärkt Kulturen zu nutzen, die Humus anreichern.

Der Kautenbach – ein (Er-)lebensraum für Mensch und Natur?

Der Kautenbach – ein (Er-)lebensraum für Mensch und Natur?

Der Kautenbach ist ein kleiner Zufluss der Mosel. Er liegt in einer Region, die wegen ihrer Naturschönheit ein großes Potenzial für den Tourismus bietet. Doch der Bach ist streckenweise nicht in dem Zustand, den man in einer solchen Umgebung erwarten würde. Dies konnten Tim Mai, Bao Tran Vu Le und Maximilian Weber durch eine Kartierung des gesamten Gewässerverlaufs belegen. Auf der Basis ihrer Untersuchungen entwickelten die Jungforscher ein Konzept, wie der Kautenbach als naturnahes Biotop wiederhergestellt werden kann. Das teilweise in ein enges Bachbett gepresste Fließgewässer benötigt Überschwemmungsflächen, andere Abschnitte müssten renaturiert werden. Schließlich sollten Randstreifen geschaffen werden, auf denen sich Auenvegetation ansiedeln kann.

Eigenschwingungen der Warnow

Eigenschwingungen der Warnow

Bevor die Warnow in die Ostsee mündet, bildet sie bei Rostock ein Becken – die Unterwarnow. Deren Wasserstand schwankt nicht nur durch die wechselnden Pegelstände der Ostsee, sondern auch, weil sich Eigenschwingungen ergeben. Die Frequenz der Schwingungen folgt physikalischen Gesetzmäßigkeiten, so wie die Schwingungsdauer eines Pendels von dessen Länge abhängt. David Knott, Julian Landgraf und Felix Weindok errechneten für die Unterwarnow auf Basis ihrer Geometrie eine Eigenfrequenz von 0,44 Schwingungen pro Stunde. Dann werteten sie gemessene Pegeldaten statistisch aus und bestimmten so eine Eigenfrequenz von 0,42 Schwingungen – eine Bestätigung des Ergebnisses ihrer theoretischen Berechnung. Obwohl viele Faktoren den Wasserstand beeinflussen, hilft die Arbeit, die Prognosen der Pegelstände zu verbessern.

Einflussfaktoren auf die Bildung antikanzerogener Wirkstoffe in gleichen Pflanzenarten kanadischer und deutscher Flora

Einflussfaktoren auf die Bildung antikanzerogener Wirkstoffe in gleichen Pflanzenarten kanadischer und deutscher Flora

Viele Pflanzen enthalten Stoffe, die Krebszellen zerstören können. Lina Valeska von Wedel untersuchte Extrakte aus vier verschiedenen Pflanzenarten, um festzustellen, welche Leukämiezellen am erfolgreichsten bekämpft. Von allen betrachteten Spezies schnitt die Schafgarbe am besten ab. Außerdem verglich sie die Wirkung gleichartiger Gewächse aus Deutschland und Kanada, denn sie vermutete, dass Extrakte aus Pflanzen des kanadischen Urwalds besonders wirksam sein könnten. Die Überraschung: Das Gegenteil war der Fall! Worin die bessere Wirkung der heimischen Pflanzen liegt, versuchte die Jungforscherin dann anhand von Bodenproben herauszufinden. Ihre Hypothese: Es liegt an der höheren Konzentration von Nährstoffen im hiesigen Boden. Die Krebsforschung ist also gut beraten, sich mit Bodenkundlern auszutauschen.

FASOS 2.0 – die regenerative Sauerstoffquelle auf Algenbasis

FASOS 2.0 – die regenerative Sauerstoffquelle auf Algenbasis

Die Sauerstoffversorgung von Astronauten ist ein überlebenswichtiges Thema. Heute nehmen die Mannschaften von Raumschiffen oder Raumstationen Wasser mit ins All, das per Elektrolyse an Bord in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird. Allerdings muss das Wasser bei längeren Missionen, etwa auf der Raumstation ISS, stets nachgeliefert werden. Jannik Rank, Bruno Borchardt und Sebastian Meyer setzen stattdessen auf einen Stoffkreislauf. Die Jungforscher bauten eine Anlage, in der Algen das von der Besatzung ausgeatmete Kohlendioxid aufnehmen und dieses wieder zu Sauerstoff spalten. Sensoren, ein Heizelement für den Algentank und eine ausgefeilte Steuerung stellen sicher, dass immer genug Sauerstoff vorhanden ist. Falls nicht, wird automatisch der herkömmliche Elektrolyseprozess in Gang gesetzt.

Klimaschutz und Landnutzung im Ahlenmoor

Klimaschutz und Landnutzung im Ahlenmoor

Ein vor Ort viel diskutiertes Thema hatte die drei Jungforscherinnen auf den Plan gerufen: Die Landesregierung von Bremen plant die Wiedervernässung des Ahlenmoors aus Gründen des Natur- und Klimaschutzes – nicht zuletzt, weil ein feuchtes Moor ein wichtiger CO2-Speicher ist. Doch wie groß sind die Mengen an Treibhausgas, die tatsächlich entweichen, wenn Moorboden austrocknet? Pia Quaas, Laura-Emely Luschka und Nina Korczykowski nahmen Proben des naturfeuchten Bodens und analysierten die CO2-Abgabe nach einer Stunde, nach einem Tag, und nach einer Woche. Ihr Fazit: Moorschutz ist wirkungsvoller Klimaschutz. Landwirten, die eine Wiedervernässung ablehnen, schlagen die Jungforscherinnen den Anbau von Paludikulturen vor. Das sind Pflanzen, die auf sumpfigen Böden wachsen.

Kupferschieferhalden – nur schwarze Montanlandschaft oder auch grüner Naturpark?

Kupferschieferhalden – nur schwarze Montanlandschaft oder auch grüner Naturpark?

Abraumhalden des Kupferbergbaus prägen die Landschaft nordwestlich von Halle (Saale). Der dort noch immer hohe Gehalt an Schwermetall im tauben Gestein wird bloß von wenigen Pflanzen toleriert – entsprechend hat sich auf den Halden eine nur spärliche Vegetation angesiedelt, ein sogenannter Schwermetallrasen. Corinna Specht wollte wissen, mit welchen Beimischungen im Boden wieder eine vielfältige Pflanzenwelt auf die Flächen zurückkehren kann. Auf einer Testfläche mischte sie zum Beispiel Humus, Blumenerde oder Sand unter, wodurch sie den Artenreichtum der Flora deutlich steigern konnte. Den positivsten Einfluss hatte dabei die Blumenerde. Dennoch rät die Jungforscherin zu einem behutsamen Vorgehen bei der Rekultivierung: Ein zu schnelles Handeln gefährdet die Stabilität dieses besonderen Lebensraums.

No Iron Water

No Iron Water

Die Gewässer rund um den Braunkohletagebau in der Lausitz sind durch Schwefel versauert und stark mit Eisen belastet. Selbst das Grundwasser ist verschmutzt. Marian Penno und Jonas Walter konstruierten daher eine vierstufige Reinigungsanlage, die das Wasser entsäuert und das Eisen daraus entfernt. Dabei setzten sie im ersten Schritt auf Kalziumkarbonat, das die Schwefelsäure neutralisiert, und in den nächsten Stufen auf verschiedene Filterstoffe. Um die Wirkung ihrer Reinigungsanlage zu belegen, gossen die Jungforscher anschließend Pflanzen sowohl mit ungereinigtem als auch mit gereinigtem Wasser. Dabei bestätigte sich die bessere Qualität des behandelten Wassers: Den betreffenden Pflanzen ging es nach vier Wochen deutlich besser als den anderen.

Potenzial und Grenzen intelligenter Flutpoldersteuerung

Potenzial und Grenzen intelligenter Flutpoldersteuerung

Polder sind eingedeichte Rückhalteflächen, die bei Bedarf geflutet werden können. Sie stellen ein wirkungsvolles Instrument dar, um Hochwasserwellen von Flüssen zu kappen. Da jeder Polder aber nur ein begrenztes Fassungsvermögen besitzt, ist die Wahl des Zeitpunkts, zu dem die Wehre am Einlauf geöffnet werden, von entscheidender Bedeutung. Ziel ist es, den Scheitelpunkt der Welle möglichst weit nach unten zu drücken. Paul Lepschy simulierte verschiedene Arten der Zuflusssteuerung. Er fand heraus, dass es ungünstig ist, die Ausgleichsflächen stets bei einer bestimmten Wasserhöhe zu fluten. Wirkungsvoller sind Methoden, die den Zeitpunkt der Flutung von den Verlaufsprognosen des Hochwassers abhängig machen. Das Fazit des Jungforschers: Perfektes Timing aufgrund guter Hochwasserprognosen ist für einen optimalen Poldereinsatz das A und O.

Schlammvulkane auf Sizilien – ein Frühwarnsystem für die Ausbruchstätigkeit des Ätna?

Schlammvulkane auf Sizilien – ein Frühwarnsystem für die Ausbruchstätigkeit des Ätna?

Wann Vulkane ausbrechen, ist in der Regel nicht präzise vorhersehbar. Meistens geben sie keine frühzeitigen Signale für die Eruption. Muska Ahmadsei und Alina Kröger glauben jedoch, dass der Ätna auf Sizilien durch das Verhalten der nahegelegenen Schlammvulkanfelder Hinweise auf seine künftigen Aktivitäten gibt. Die Jungforscherinnen nahmen vor Ort Gesteins- und Wasserproben, die sie anschließend im Labor analysierten. Die chemische Zusammensetzung der Materialien gab ihnen einen Einblick in die Vorgänge im Inneren des Berges. Auf dieser Basis entwickelten sie eine Hypothese, warum der Schlammausfluss an bestimmten Stellen einem Ausbruch des Ätnas vorangeht. Damit hätten sie zu einem Frühwarnsystem beigetragen, das vor einer kommenden Eruption des Vulkans warnt.

Simulation relativistischer Zweikörperprobleme in baryzentrischen Koordinaten

Simulation relativistischer Zweikörperprobleme in baryzentrischen Koordinaten

Wenn ein Planet sich um einen anderen Himmelskörper dreht, kreisen beide um einen gemeinsamen Schwerpunkt. Die daraus resultierenden Bahnen, auf denen sich die Objekte durch den Raum bewegen, werden gewöhnlich mit Gleichungen von Albert Einstein berechnet. Allerdings können die angewendeten numerischen Verfahren sehr komplex werden, sodass sie selbst moderne Großrechner für längere Zeit beschäftigen. Aaron Wild, Maximilian Marienhagen und Toni Ringling wollten wissen, ob es auch einfacher geht, und zwar mithilfe eines veränderten Koordinatensystems. Sie berechneten bekannte Bahnen von Himmelskörpern und verglichen ihre Simulationen mit den realen Bewegungen. So konnten sie zeigen, dass ihr Verfahren funktioniert. Damit haben die Großrechner nun Kapazitäten frei für andere Aufgaben.

SKONI – Überwachungs-, Warn- und Vorhersagesystem für Feinstaub am Beispiel von Berlin

SKONI – Überwachungs-, Warn- und Vorhersagesystem für Feinstaub am Beispiel von Berlin

Das Verfahren zur Ermittlung der Feinstaubbelastung in Berlin ist derzeit unzureichend: Es gibt nur wenige Messpunkte und die Werte werden oft erst mit Verzögerung veröffentlicht. Max Hentges und Leopold Aschenbrenner entwickelten daher ein kostengünstiges Überwachungs-, Warn- und Vorhersagesystem, das künftig mittels eines flächendeckenden Netzes von Sensoren die jeweilige Belastung in Echtzeit ermitteln könnte. Die beiden konstruierten zunächst den Prototyp eines solchen Sensors, der die Lichtstreuung an den mikroskopisch kleinen Staubpartikeln misst. Ferner bauten sie die erforderliche Hard- und Software für die Datenübermittlung. Nutzer können die aktuellen Messwerte sowie Prognosen jederzeit über eine Smartphone-App abrufen. Auch lassen sich Warnungen mittels Benachrichtigungsservice empfangen.

Nicht bloß die alte Leier – was uns das Licht der Vega alles verrät

Nicht bloß die alte Leier – was uns das Licht der Vega alles verrät

Die Vega, auf deutsch Leier, ist ein besonderer Stern, denn sie zählt zu den hellsten Gestirnen am Firmament. Während eines einjährigen Praktikums an der Universitätssternwarte in Jena hatte Hannes Keppler die Möglichkeit, die Vega besonders genau unter die Lupe zu nehmen. Insbesondere zeichnete er das Spektrum auf, zerteilte das Sternenlicht also in seine Bestandteile. Daraus konnte er einige der Kerneigenschaften des Himmelskörpers ermitteln: So bewegt sich die Vega relativ zu unserem Sonnensystem mit einer Geschwindigkeit von knapp 14 Kilometern pro Sekunde – ein Wert, der gut mit früheren Messungen übereinstimmt. Der Jungforscher ist überzeugt, dass anhand des Rechenwegs viele weitere Zusammenhänge der Astronomie aufgezeigt werden können.

AuVi – automatisierte Visualisierung von meteorologischen Daten

AuVi – automatisierte Visualisierung von meteorologischen Daten

Wetterprognosen beziehen sich oft vor allem auf große Städte und markante Punkte. Sucht man jedoch eine präzise Vorhersage für einen kleinen Ort oder in einer gewissen Höhe, kann es schwierig werden. Daher haben Markus Becker und Swenja Wagner ein Programm entwickelt, das für jeden beliebigen Punkt der Erdatmosphäre eine Prognose für die kommenden zehn Tage grafisch darstellt. Die Software stützt sich auf Daten des US-amerikanischen Wetterdienstes. Die gewünschten Parameter wählt der Nutzer aus, denn ein Segler interessiert sich zum Beispiel für andere Prognosen als ein Skifahrer. Künftig soll das Programm auch als App für mobile Geräte angeboten werden – damit kein Wetterumschwung mehr überraschend kommt, wo immer man gerade ist.

Bahndaten extrasolarer Systeme

Bahndaten extrasolarer Systeme

Im Juni 2014 gelang es Astronomen erstmals, hochaufgelöste Bilder des noch jungen Sterns HL Tauri aufzunehmen. Der 450 Lichtjahre entfernte Himmelskörper ist – wie viele junge Sterne – von einer Scheibe aus Gas und Staub umgeben, aus der Planeten entstehen können. Inspiriert durch diese Bilder entwickelten Patricia Asemann und Robin Heinemann ein computerbasiertes Verfahren, mit dem sie die Entstehung eines Planetensystems aus den Staubscheiben simulieren können. Ihre aufwendigen Simulationen zeigen auch, dass – anders als in unserem Sonnensystem – sehr große Planeten einen Zentralstern in engen Bahnen umkreisen können und wann Planeten in Zweistern-Systemen ihre stabilen Bahnen verlassen.

Beurteilung des Gefährdungspotenzials für Hochwasser

Beurteilung des Gefährdungspotenzials für Hochwasser

Im Mai 2009 erlebte Gechingen ein außergewöhnliches Hochwasser: Während eines Wolkenbruchs strömte das Wasser aus drei Tälern in den Ort und staute sich dort an einer Engstelle. Hohe Sachschäden waren die Folge. Oliver Engels, Simon Jerg und Yannick Reuter fragten sich, welche Bedingungen zu einem solchen Hochwasser führen. Sie untersuchten an vielen Standorten den Boden, ermittelten, wie schnell das Wasser versickert und welche Mengen der Untergrund aufnehmen kann. Zudem bauten sie ein Geländemodell, an dem sie Hochwasser simulierten. Das Ergebnis der Jungforscher: Hat es mehr als 250 Liter pro Quadratmeter geregnet, ist der Boden gesättigt. Und wenn dann abermals 19 Liter pro Stunde fallen, kommt es zur Überschwemmung – eine erfreulicherweise seltene Konstellation.

Untersuchung und mathematische Modellierung veränderlicher Sterne

Untersuchung und mathematische Modellierung veränderlicher Sterne

Manche Sterne verändern ihre Helligkeit in regelmäßigen Zyklen – dieses Phänomen untersuchte Markus Reinert. Er wählte drei veränderliche Sterne aus und hielt deren Helligkeit auf mehr als 150 Fotos fest. Als die anschließende Bildanalyse mit einem verfügbaren Programm scheiterte, schrieb der Jungforscher eine eigene Analysesoftware. Diese kann selbst aus Fotos mit geringer Qualität – aufgenommen durch ein einfaches Schulteleskop – die Helligkeit der Sterne ermitteln. Anschließend zeichnet das Programm eine Kurve, die den zeitlichen Verlauf der Helligkeit darstellt. Darüber hinaus entwickelte der Jungforscher eine mathematische Formel, mit der sich aus den Messdaten die Helligkeit des betreffenden Sterns für jeden Zeitpunkt errechnen lässt.

Infrastruktur durch Schleimpilze?

Infrastruktur durch Schleimpilze?

Wie sieht ein Verkehrsnetz aus, das die Ballungszentren eines Landes optimal verbindet? Ein Schleimpilz weiß offenbar die Antwort. Henrik Feuersänger und Tobias Henke platzierten Haferflocken auf einem Nährmedium entsprechend dem Vorbild einer Deutschlandkarte. Anschließend beobachteten sie, wie der Pilz sein Wachstum so organisierte, dass er die Orte bestmöglich miteinander verbinden konnte. Das Erstaunliche: Der Pilz, der chemische Reize wahrnimmt und so die Haferflocken als Nahrungsquelle auf eine gewisse Distanz erkennt, baute ein Netz auf, das dem deutschen ICE-Netz und den Autobahnen auf erstaunliche Weise ähnelt. Ob Verkehrsplaner also in ihren Büros künftig auch Schleimpilze züchten werden?

Pygmy Hippopotamus – Analyse eines Fossilfundes in Sedimenten des Mittleren Miozäns in Westzypern

Pygmy Hippopotamus – Analyse eines Fossilfundes in Sedimenten des Mittleren Miozäns in Westzypern

Die Insel Zypern entstand, weil die Afrikanische gegen die Eurasische Kontinentalplatte drückt. Das führt an dieser Stelle zu einer stetigen Hebung des Untergrunds. Die Meeressedimente aus der Zeit des Mittleren Miozäns, also vor rund 15 Millionen Jahren, wurden dadurch zum Teil mehrere hundert Meter über den heutigen Meeresspiegel verschoben: gute Bedingungen also für Fossiliensucher. Florentine Mostaghimi-Gomi und Ole Keim fanden in Kalksteinwänden im Westen der Insel Versteinerungen, die sie als Skelettreste eines Zwergflusspferdes identifizierten. Dieser erste Fund auf dem europäischen Kontinent könnte helfen, den Zeitpunkt zu bestimmen, zu dem Säugetiere Zypern besiedelten.

Untersuchungen zur Moosbruchheide

Untersuchungen zur Moosbruchheide

Die Moosbruchheide, eine etwa 1,3 Hektar große Brachfläche in Falkensee, soll in Teilen bebaut werden. Bürger setzten sich bereits für den Erhalt dieses Biotops ein. Hendrik Wolter und Carl Schoeneich nahmen deren Initiative zum Anlass, die Ökologie des Areals genauer zu erforschen. Sie erstellten Bodenprofile, analysierten Wasser, das in kleinen Gräben fließt, und kartierten akribisch Tiere und Pflanzen. Was die Jungforscher fanden, war beeindruckend: Zum Beispiel wiesen sie 25 Käferarten nach, darunter einige bedrohte Spezies. Auch sieben Pflanzen, die auf der Roten Liste der gefährdeten Arten stehen, konnten die beiden dokumentieren. Jetzt hoffen sie, dass ihre Arbeit einen wesentlichen Beitrag zur Rettung der Moosbruchheide leistet.

Periodische Bahnen im eingeschränkten Dreikörperproblem

Periodische Bahnen im eingeschränkten Dreikörperproblem

Den Bahnverlauf von drei Himmelskörpern zu berechnen, die einander umkreisen, ist eine der großen Herausforderungen der Physik. Schließlich beeinflusst die Anziehungskraft eines jeden Körpers die Bahn der beiden anderen. Ein Sonderfall liegt vor, wenn einer der drei Himmelskörper nur eine vernachlässigbar kleine Masse hat. Seine Bahn kann dann verschiedene Formen annehmen, zum Beispiel die einer Niere oder eines Hufeisens. Felix Menze entwickelte eine Software, die solche periodischen Bahnen finden, untersuchen und katalogisieren kann. Seine Berechnungen könnten auch einen praktischen Nutzen haben – zum Beispiel, wenn man Raumsonden auf periodische Bahnen ins Sonnensystem schicken möchte.

Reproduktion des HR-Diagramms durch spektrale Untersuchung von Sternen der MKK-Klassifikation

Reproduktion des HR-Diagramms durch spektrale Untersuchung von Sternen der MKK-Klassifikation

In der Astronomie ist das Hertzsprung-Russell-Diagramm, kurz HR-Diagramm, sehr bekannt: Sortiert man in einem Koordinatensystem die Sterne gemäß ihrer Oberflächentemperatur und ihrer absoluten Helligkeit, ergeben sich charakteristische Häufungen. Sterne gleichen Typs liegen dann auf einer Linie. Ein solches Diagramm zu erstellen, erfordert in der Regel jedoch aufwendige astronomische Geräte. Constantin Zborowska gelang es, die Grundstrukturen des HR-Diagramms anhand geschickter Methoden nachzuweisen obwohl er nur über eine Amateurausrüstung verfügt. In seiner eigenen kleinen Sternwarte zu Hause vermaß und klassifizierte er 65 Sterne aller wichtigen Leuchtklassen, von den sogenannten Überriesen bis zu den Zwergsternen. Am Ende zeigte sein HR-Diagramm die bekannten Strukturen.

Lokale städtische Wärmeinseln – ein Klimaproblem

Lokale städtische Wärmeinseln – ein Klimaproblem

In Städten ist es zumeist wärmer als im Umland, das ist bekannt. Aber es gibt innerhalb der Städte auch „Hotspots“, die sich im Sommer noch weitaus stärker erhitzen als die übrigen Teile der Stadt. Nicolas Lentes machte sich in Bad Kreuznach auf die Suche nach solchen Wärmepunkten – und fand sie. Zum Beispiel auf dem Platz vor dem Bahnhof, wo die Luft im Mittel 4,4 Grad und im Extremfall sogar 9 Grad wärmer ist als im Kurpark. Schuld sind dunkle, lichtundurchlässige Flächen, sowie eine fehlende Verschattung und eine geringe Luftbewegung. Der Jungforscher stellte die besondere Wärmesituation in der Stadt in 3-D-Modellen dar. Stadtplanern rät er, mehr Grün zu pflanzen, um ein angenehmes Klima in den Zentren zu schaffen.

Wärmeklau im Wohngebiet

Wärmeklau im Wohngebiet

Ein Kühlschrank erhitzt sich auf der Rückseite, da er die Wärme aus dem Inneren des Gerätes nach außen abgibt. Aber nicht nur zur Kälteerzeugung lässt sich dieses Verfahren nutzen, sondern auch zum Heizen. Genau dieses Prinzip nutzen bereits heute stark verbreitete Wärmepumpen: Sie heizen Innenräume, indem sie den Erdboden oder die Außenluft kühlen. Lukas Grosch und Julian Rühle stellten sich die Frage, wie sehr Luftwärmepumpen das Lokalklima im Wohngebiet verändern. Also berechneten sie Wärmebilanzen und ermittelten die Temperatur in der Umgebung einer laufenden Luftwärmepumpe. Den Abkühlungseffekt konnten sie eindeutig nachweisen. Ihre Forderung lautet daher: Nicht zu viele Luftwärmepumpen auf engem Raum installieren!

Smartphone-Messbojen: smarter Beitrag für effektiven Küstenschutz

Smartphone-Messbojen: smarter Beitrag für effektiven Küstenschutz

In Küstenregionen und bei der Seefahrt werden Messbojen eingesetzt, um die Entwicklung von Wellen nachvollziehen und auf auffällige Änderungen reagieren zu können. Phillipp Müller, Fabian Haas und Niklas Nathmann haben so eine Messboje entwickelt, die sie mit einem handelsüblichen Smartphone ausstatteten. Sie verstauten das Gerät, das dank eines integrierten Beschleunigungssensors seine eigene Bewegung ermittelt, im Inneren der Boje. Zugleich programmierten sie die notwendigen Apps, um die Messwerte an einen Zentralcomputer zu übertragen. Besteht am Standort der Boje auf hoher See keine Funkverbindung sammelt das Gerät die Daten im eigenen Speicher. Ihren ersten Praxistest hat die Handy-Boje bereits gemeistert – im heimischen Wellenbad.

Die Erbse auf dem Mond beobachten – Amateurastronomie als Chance für die Beobachtung von Exoplanetentransits

Die Erbse auf dem Mond beobachten – Amateurastronomie als Chance für die Beobachtung von Exoplanetentransits

Kann man den Durchmesser eines Planeten in einem fremden Sonnensystem auch mit einfachen Teleskopen vermessen? Ja, kann man, wie Fabian John zeigte. Allerdings muss man dafür einen sogenannten Transit des Planeten abpassen. Dieser findet statt, wenn der Planet – von der Erde aus gesehen – vor dem Stern vorüberzieht, den er umkreist. Da der Planet den Stern dann zu einem geringen Anteil verschattet, lässt sich aus der verringerten Intensität des Sternenlichts der Durchmesser des Planeten ermitteln. Der Jungforscher wählte aus einer Datenbank einen Transit aus, der mit wolkenfreiem Himmel zusammenfiel, und führte an einer Sternwarte seine Beobachtungen durch. Sein errechneter Planetendurchmesser kam, trotz einfacher Mittel, dem bekannten Wert erstaunlich nahe.

Bewegung und Korrelation von Sonnenflecken

Bewegung und Korrelation von Sonnenflecken

Bei sogenannten Sonnenflecken handelt es sich um dunkle Stellen, die kühler sind und daher weniger Licht abstrahlen als die übrige Sonnenoberfläche. Sie entstehen durch das Magnetfeld der Sonne. Anzahl und Lage der Sonnenflecken verändern sich von Jahr zu Jahr. Wissenschaftler vermuten, dass die Sonnenfleckenaktivität das Klima der Erde beeinflusst. Matthias Klimpel, Sabrina Huhn und Paul Witte untersuchten in ihrem Projekt die Verteilung von Sonnenflecken auf Grundlage von Satellitendaten. Dabei stellten sie eine Eigenbewegung sowie einen ungleichmäßigen Abstand zwischen den Längengraden der Sonnenflecken fest. Anhand eines eigenen Modells zogen die Jungforscher Rückschlüsse auf die Struktur des Magnetfelds der Sonne.

Untersuchung der Stratosphäre mit einer Low-Budget-Sonde

Untersuchung der Stratosphäre mit einer Low-Budget-Sonde

In rund 28 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche, also bis in die Stratosphäre, schickten Jan Alexander Fotakis, Fabian Axel Tripkewitz und Jonas Faber ihren selbst entwickelten Wetterballon. Dieser besteht aus einer nur 900 Gramm schweren Kapsel mit HD-Kamera und diverser Messtechnik zur Aufzeichnung von Temperatur, Druck und Höhenstrahlung. Über eine SIM-Karte sendete die Kapsel ihre GPS-Koordinaten nach der Landung selbstständig per SMS an die Jungforscher. Vier Monate lang werteten die drei Jungforscher die Messergebnisse ihrer Forschungsmission „Goethe Stratos“ aus. Dabei konnten sie sogar einen sogenannten Luftschauer nachweisen, ein Phänomen kosmischer Strahlung. All das gelang ihnen mit einem Budget von nur 300 Euro.

Geografie virtuell lernen: neue didaktische Wege, Geografie mit einem selbst gebauten Flugsimulator zu erforschen

Geografie virtuell lernen: neue didaktische Wege, Geografie mit einem selbst gebauten Flugsimulator zu erforschen

Man kann einen Flugsimulator nutzen, um das Steuern von Flugzeugen zu erlernen. Man kann ihn aber auch einsetzen, um sich spielerisch mit der realen Geografie unseres Planeten vertraut zu machen. Dank Google Earth liegen die dafür erforderlichen Daten der Erde heute recht präzise vor, und sie sind kostenlos verfügbar. Joshua Bauer, Tim Münster und Nóble Eduardo Toca bauten einen Flugsimulator, dessen Hardware – also das Cockpit mit Hebeln und Pedalen für die Steuerung – auf einem Bausatz basiert. Für die Jungforscher standen jedoch insbesondere die didaktischen Aspekte des Geräts im Vordergrund: Sie entwickelten Beispielübungen, mit denen Schüler die Geografie einer bestimmten Region erkunden können. Ihre Idee: Durch virtuelles Fliegen macht der Geografieunterricht künftig noch mehr Spaß.

Protuberanzendynamik

Protuberanzendynamik

Mit bloßem Auge wirkt die Sonne wie ein gleichmäßiger Feuerball. Erst mit dem Teleskop erkennt man sogenannte Protuberanzen. Das sind leuchtende Bögen, die von der Sonnenoberfläche viele Tausend Kilometer in die Höhe reichen. Una Steinleitner und Lucas Kronawitter machten zahlreiche Fotos dieser Materieströme und konnten so ausrechnen, dass sie sich mit Geschwindigkeiten von 150 Kilometern pro Sekunde aufbauen. Mitunter bilden die heißen Gase auch Schlaufen aus, in denen sich die Materie mit unvorstellbaren 2 000 Kilometern pro Sekunde bewegt. Dies stellten die Jungforscher mithilfe des Dopplereffekts fest: So, wie ein Krankenwagen im Vorbeifahren seinen Ton scheinbar ändert, verändert sich auch das Licht, das von den leuchtenden Bögen ausgeht, wenn deren Materie sich bewegt.

Drohende Vulkangefahr in Südwest-Island?

Drohende Vulkangefahr in Südwest-Island?

Island liegt auf der Grenze zwischen der Eurasischen und der Nordamerikanischen Erdplatte – Vulkanismus und Erdbeben sind die Folge. Im Rahmen eines Aufenthaltes auf der Insel erforschte Florentine Mostaghimi-Gomi die dortigen vulkanischen Aktivitäten. Mit einer Wärmebildkamera fotografierte sie Quellen und Schlammtöpfe nahe der Plattengrenze und verglich die gemessenen Temperaturen mit Werten aus dem Jahr 2007. Das Ergebnis: An einigen Orten im Südwesten Islands war die Temperatur seither deutlich angestiegen. Für die Nachwuchswissenschaftlerin ein deutliches Indiz, dass sich hier zunehmend heißes Gestein der Erdoberfläche nähert. Sie empfiehlt, die Region verstärkt zu überwachen, um einen möglichen Ausbruch frühzeitig zu erkennen.

Ferne Himmelskörper beobachten, das Wetter untersuchen, Bodenstrukturen erkunden oder Versteinerungen freilegen – in diesem Fachgebiet sind viele Fragestellungen denkbar

Jungforscherinnen und Jungforscher können zum Beispiel auch die Erdschichtung in einem Bergwerk oder die räumliche Nutzung einer Region analysieren wie auch fossile Tier- und Pflanzenarten rekonstruieren. Diese und ähnliche Projekte sind im Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften genau richtig.

Disziplinen im Fachgebiet Geo- und Raumwissen- schaften sind vor allem

  • Astronomie
  • Astrophysik
  • Fernerkundung
  • Geochemie
  • Geodäsie
  • Geographie
  • Geographische Landschaftskunde
  • Geoinformatik
  • Geologie
  • Geomorphologie
  • Geophysik
  • Hydrologie
  • Kristallographie
  • Lagerstättenkunde
  • Meteorologie
  • Mineralogie
  • Ozeanographie
  • Paläontologie
  • Physische Geographie
  • Raumforschung
  • Regionalentwicklung
  • Risikoforschung
  • Umweltanalyse

Welche Projekte passen nicht ins Fachgebiet Geo- und Raumwissenschaften?

Rein sozialwissenschaftliche oder sozialgeschichtliche Untersuchungen sind nicht zum Wettbewerb zugelassen.

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