Beobachtung einer Sonnenfinsternis
| Autoren: | |
| Publikation: | 22.9.2005 |
| Lernstufe: | 3 |
| Übersicht: | Beobachtung der Sonne und der Veränderungen der Umgebung bei einer Sonnenfinsternis |
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| Herkunft: | La main à la pâte, Paris |
Wie kann man die Sonne beobachten?
Warnung!
Die Sonne darf unter keinen Umständen direkt beobachtet werden, erst recht nicht durch ein Fernglas (oder andere optische Geräte), und auch dann nicht, wenn die Sonne bereits stark verfinstert ist! Direkte Beobachtung kann die Netzhaut stark beschädigen, ohne dass man einen Schmerz spürt. Diese Verletzungen der Netzhaut sind irreversibel.
Man sollte die Sonne nur durch spezielle Sonnenfinsternis-Brillen anschauen oder durch Schweißergläser der Filterstufe 14 [1].
Auf keinen Fall sollte man Dias benutzen, selbst wenn sie dunkel sind. Dias lassen Infrarotstrahlen durch, die für die Netzhaut besonders schädlich sind. Auch sollte man keine rußgeschwärzten Gläser, CDs oder andere angeblich filternden Materialien benutzen (ganz zu schweigen von übereinander gelegten Sonnenbrillen!). All diese "Filter" schützen nicht vor einer Beschädigungen der Netzhaut.
Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass es nicht genügt gute Filter zu haben, man muss sie auch richtig anwenden. Achten Sie also darauf, dass die Kinder die Filter auf jeden Fall vor die Augen halten, bevor sie ihren Blick auf die Sonne richten. Außerdem sollten sie die Sonne – je nach Filter – nicht länger als einige Sekunden bzw. höchstens eine Minute am Stück beobachten. Hat man jedoch das Glück, eine totale Sonnenfinsternis beobachten zu dürfen, so kann bzw. sollte man die völlig verfinsterte Sonne mit bloßem Auge oder sogar mit einem Fernglas betrachten. So kommt man in den vollen Genuss dieses herrlichen und unvergesslichen Schauspiels!
Die Jagd nach Sonnentalern – eine ganz ungefährliche Art die Sonne zu beobachten
Wer seine Umgebung gut beobachtet, wird an vielen Orten kleine Abbilder der Sonne – sogenannte Sonnentaler – entdecken. Man findet sie zum Beispiel unterm Blätterdach von Bäumen, hinter Jalousien – überall dort, wo die Sonne durch kleine Öffnungen scheint. Die Kinder werden feststellen, dass sie nach Belieben selbst Sonnentaler erzeugen können.
Sonnentaler mit den Händen erzeugen
Die Kinder können selbst nach Belieben Sonnentaler erzeugen. Das folgende Experiment haben wir der Zeitschrift "Hands on" des Exploratoriums in San Francisco entnommen. Man stellt eine weiße Leinwand in die Sonne (man kann z. B. ein Blatt Papier an einer Stuhllehne befestigen). Die Kinder legen ihre leicht gespreizten Hände rechtwinklig übereinander in die Sonne. Sie halten ihre gekreuzten Hände so vor das Papier, dass die Finger "kleine rechteckige Fenster" bilden (Abb. 1).
Abb. 1: Ein Kind legt seine leicht gespreizten Hände übereinander.
Wenn die Hände sich in der Nähe des Leinwand befinden, erscheint der von ihnen projizierte Schatten klar umrissen und die "Fenster" sind deutlich rechteckig. Sobald sich die Hände jedoch langsam von der Leinwand entfernen, werden erst die Grenzen des Schattens undeutlich, und dann verwandeln sich die Rechtecke der "Fenster" nach und nach in Kreise! (Abb. 2, links). Warum Kreise?
Abb. 2: Sonnentaler hinter übereinandergelegten, leicht gespreizten Händen – links ohne Sonnenfinsternis, rechts: Hände eines Erwachsenen bei einer partiellen Sonnenfinsternis (11. August 1999)
Wenn man diesen Versuch während einer partiellen Sonnenfinsternis wiederholt, erscheinen diesmal nicht Kreise sondern "kleine Lichtmonde" oder Lichtcroissants (Abb. 2, rechts). Ideal ist es, wenn die Leinwand eine sehr glatte Oberfläche hat (wie zum Beispiel Bristolpapier). Man kann die Sonnentaler aber natürlich auch auf dem Boden erzeugen.
Weitere Fotos vonn Sonnentalern gibt es in der Sonnentaler-Fotogalerie.
Verschiedene in Papier gestanzte Formen
Am besten wäre es natürlich, wenn die Kinder selbst den Schlüssel für das Geheimnis der Sonnentaler entdecken würden (wie man dabei vorgeht, ist in dem Buch beschrieben: "Astronomie – ein Kinderspiel. Sonne, Mond, Erde.", Cornelsen Verlag Scriptor, 2006). Die Kinder bekommen verschiedene Stücke Bristolpapier, in deren Mitte jeweils eine andere Form (Dreieck, Rhombus, Herz, Stern, Halbmond) gestanzt ist. Die Kinder werden feststellen, dass ganz gleich welche Form das "Fensterchen" hat, der Lichtfleck auf der Leinwand zum Kreis wird, sobald das Papier weit genug von der Leinwand entfernt ist. Und vielleicht wird ein Kind des Rätsels Lösung aussprechen: "Jetzt ist der Lichtfleck rund wie eine kleine Sonne!" In der Tat ist die Projektion auf der Leinwand nämlich ein Abbild der Sonne.
Unter den Bäumen und auf dem Fußboden von Kirchen!
Wie eingangs bereits erwähnt, kann dieses Phänomen der kleinen Sonnen besonders gut im Schatten von Bäumen beobachtet werden, wenn die Sonne durch kleine Öffnungen zwischen den Blättern hindurchscheint. Je nach Stand der Sonne, Dichte des Blattwerks und Abstand zur "Projektionsfläche" (Mauer, Wand, Boden) erscheinen kleine, mehr oder weniger deutliche Lichtkreise oder Lichtovale (Abb. 3).
Genauso können die kleinen in Bleiruten eingefassten Glasstücke von Kirchenfenstern wie kleine Öffnungen wirken und unter bestimmten Bedingungen hübsche bunte Ovale auf den Kirchenfußboden projizieren (Abb. 3). In manchen Kirchenfenstern befinden sich auch absichtlich Löcher, die dann ein schönes Abbild der Sonnenscheibe projizieren, wie zum Beispiel in der Kirche Saint Sulpice in Paris oder in der Kathedrale von Chartres.
Abb. 3: Sonnentaler in einer Allee, unter einem Strohdach (© H. Joachim Schlichting) und auf dem Steinboden einer Kirche (© Jenny Schlüpmann)
Sobald sie die Ursache verstanden haben, werden sich die Kinder begeistert auf die Suche nach Sonnentalern machen, oder sich immer wieder neue Arten ausdenken, wie man sie erzeugen kann.
Wenn das Klassenzimmer sehr groß ist, kann die projizierte Sonne ebenfalls ziemlich groß werden (bis zu 20 Zentimeter). Dabei nimmt unser sehr sensibles Auge eine kontinuierliche Farbabstufung wie beim Regenbogen wahr. Ein Foto zeigt dagegen deutlich voneinander getrennte runde bis elliptisch gestreckte Farbflächen, deren Farbspektrum sich von rot bis violett erstreckt. Das zeigt uns, dass der Lichtfleck aus unendlich vielen Abbildern der Sonne zusammengesetzt ist, die der unendlichen Anzahl von Wellenlängen des Sonnenlichts entsprechen. Diese Entdeckung wird Erwachsene wie Kinder in gleicher Weise faszinieren!
Versuche mit einem Prisma
Ein einfaches Prisma (zum Beispiel ein rechtwinkliges Prisma vom Optiker oder aus einem alten Fernglas) kann die Funktion einer "Öffnung" übernehmen und dabei gleichzeitig das Licht zerlegen. Eine hübsche Überraschung ist dabei garantiert. Es genügt, die Basis des Prismas gegen eine Fensterscheibe zu halten, auf die die Sonne scheint. Das Prisma wird langsam gedreht, bis ein regenbogenfarbiger Lichtfleck auf dem Boden oder der gegenüberliegenden Wand erscheint. Das Prisma wird in dieser Position mit doppelseitigem Klebeband an der Fensterscheibe befestigt.
Abb. 4: An einer Fensterscheibe befestigtes Prisma (links) und Sonnentaler nach Zerlegung des Sonnenlichts durch ein Prisma (rechts)
Das Abbild der verfinsterten Sonne steht auf dem Kopf
Beim Versuch mit dem Prisma werden Schüler – einfacher als unter dem Baum – beobachten können, dass das Abbild der verfinsterten Sonne auf dem Kopf steht. Der Lehrer kann noch einmal ein Papier mit einer viereckigen Öffnung in der Mitte nehmen, um ein Abbild der verfinsterten Sonne zu erhalten. Wenn nur der Lehrer das macht, gibt es zwar nur ein Bild, aber das ist dann wenigstens "stabiler" als wenn die Kinder mit dem Papier herumhantieren. Die Kinder können sich jetzt darauf konzentrieren, die Orientierung der seitlichen Einkerbung des Lichtkreises, der sich im Schatten des Papiers zeigt, mit derjenigen der wirklichen Sonne zu vergleichen (Abb. 6).
Abb. 5: Warum die abgebildete Sonne auf dem Kopf steht
Sind die Sonnenspektren auch angefressen?
Diese Frage hatten sich weder meine Schüler noch ich gestellt – bis zum Jahr 1997, als das erste Foto veröffentlicht wurde, das ein Spektrum zeigt, das mit Hilfe eines Fernglasprismas erzeugt wurde. Es wird interessant sein, während der nächsten Finsternisse zu überprüfen, dass tatsächlich alle kleinen, mehr oder weniger verzerrten bunten Kreiseebenfalls eingekerbt sind. Am besten wäre es, wenn die Beobachtung des Lichtflecks zu verschiedenen Zeitpunkten während der Finsternis wiederholt würde. Vor allem sollten dabei Fotos gemacht werden. Die folgende Abbildung zeigt, wie das Spektrum während der Finsternisse aussehen könnte.
Abb. 6: Spektrum einer runden und einer sichelförmigen Sonne
Fußnote
1: Quellen: Royal Astronomical Society of Canada oder NASA: Eye Safety During Solar Eclipses
Letzte Aktualisierung: 29.11.2023
