Unterrichtsstunde 1: Was befindet sich zwischen uns und der Sonne?
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| Publikation: | 15.4.2005 |
| Lernstufe: | 3 |
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| Dauer: | 1 Stunde 30 Minuten |
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Für jede Gruppe:
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| Herkunft: | Sécurité Solaire/La main à la pâte, Paris |
In den beiden vorangegangenen Stunden haben die Schüler festgestellt, dass die durch die Sonne hervorgerufenen Risiken größer sind, wenn die Sonne hoch am Himmel steht. Ziel dieser Unterrichtsstunde ist es, die Ursache dieses Zusammenhangs zu erkennen, nämlich die Rolle zu verstehen, die die Atmosphäre bei diesem Phänomen spielt.
Klassengespräch
Um auf den Begriff der Atmosphäre zu kommen, fragt der Lehrer die Schüler: "Was ist zwischen uns und der Sonne?" Dieses Gespräch führt zu einer ersten Annäherung an die Rolle der Atmosphäre: Sie filtert das Licht und hält einen Teil der UV-Strahlen zurück. Dieser Mechanismus wird in der nachfolgenden (fakultativen) Unterrichtsstunde genauer untersucht. Man kann an dieser Stelle Abbildungen von der Erde zeigen, die von ihrer Atmosphäre umgeben ist.
[Anmerkung: Ein recht eindrucksvolles Foto der Atmosphäre findet man z. B. auf einer Webseite der NASA. Tatsächlich ist die Atmosphäre eine so dünne Schicht über der Erde (wenn man ihre Dicke mit der Größe der Erde vergleicht), dass sie auf vielen – vom Weltall aus aufgenommenen – Fotos kaum erkennbar ist. Eine schematische Darstellung, bei der die Dicke der Atmosphäre stark übertrieben ist, erleichtert das Verständnis, insbesondere im Hinblick auf das im Folgenden zu erstellende Modell der Erde mit ihrer Atmosphäre.]
Erste Modellierung
Der Lehrer schlägt den Schülern vor, ein Modell der Erde und ihrer Atmosphäre zu basteln. Als Hilfestellung kann er ihnen ein Muster dieses Modells zeigen, das er vor der Stunde angefertigt hat. Die in kleine Gruppen aufgeteilten Schüler stellen mit Hilfe der Anleitung des Arbeitsblattes 5 ihr eigenes Modell her. Das Ergebnis ist ein einfaches Modell der Erde (von oben, d. h. vom Nordpol aus gesehen) und ihrer Atmosphäre.
Wenn alle Modelle fertig sind, stellt der Lehrer der Klasse folgende Frage: "Was kann man über den Weg sagen, den das Licht zu den verschiedenen Tageszeiten in der Atmosphäre zurücklegt?" Mit Hilfe des Modells können wir diese Frage beantworten. Dazu wird ein Sonnenstrahl durch einen Zahnstocher dargestellt. Je nach Tageszeit und Sonnenstand ist der Zahnstocher mehr oder weniger stark geneigt, genauso wie die Strahlen der Sonne. So kann man diese "Strahlen" in unserer Atmosphäre nachzeichnen und die Länge des zurückgelegten Weges messen.
Abb. 1: Die Kinder basteln an ihrem Modell.
Die Kinder stellen fest, dass die Lichtstrahlen eine dickere Atmosphärenschicht durchqueren müssen, wenn sie stark geneigt auf die Erdoberfläche auftreffen (wenn die Sonne also niedrig über dem Horizont steht). Die Schüler werten die Erkenntnisse aus dieser Modellierung aus. Wenn sie die Ergebnisse der vorhergehenden Stunden (je höher die Sonne am Himmel steht – mittags, im Sommer –, desto mehr UV-Strahlen treffen auf der Erde auf) mit einbeziehen, können sie eine erste Schlussfolgerung ziehen.
Erste Schlussfolgerung
Die Atmosphäre ist eine Gas-(Luft-)schicht, die die Erde umgibt und uns ermöglicht zu atmen. Je höher die Sonne am Himmel steht, desto dünner ist die Luftschicht, die ihre Strahlen durchqueren müssen, bevor sie uns erreichen. Man bekommt also mehr UV-Strahlen ab.
Zweites Klassengespräch
Der Lehrer kommt noch einmal auf das zurück, was im Zusammenhang mit den Jahreszeiten gesagt wurde: "Im Winter bekommt man keinen Sonnenbrand, es sei denn, man hält sich im Gebirge auf." Dann fragt er: "Warum bekommt man wohl im Gebirge schneller einen Sonnenbrand?" Die Schüler stellen Hypothesen auf wie zum Beispiel: "Man ist näher an der Sonne, daher gibt es mehr UV-Strahlen" oder "Im Gebirge ist die Atmosphärenschicht über einem dünner, also bekommt man mehr UV-Strahlen ab." Die zweite Hypothese ist natürlich die richtige (wenn man einen Berg besteigt, ist die Änderung des Abstands zur Sonne im Verhältnis zum Abstand der Erde von der Sonne völlig vernachlässigbar), und anhand des Modells können sich die Schüler davon auch überzeugen. Dazu sollte man ihnen erklären, dass die Sonne viel weiter von dem gebastelten Modell der Erde entfernt ist als der größte Abstand, den man im Klassenzimmer erreichen kann (tatsächlich müsste man, wenn der Durchmesser der Modellerde ungefähr 10 cm beträgt, die Sonne in einer Entfernung von über 1 km platzieren!).
Zweite Modellierung
Jede Gruppe modelliert mit etwas Knetmasse ein Gebirge auf ihr Erde/Atmosphäre-Modell und kann dann feststellen, dass mit zunehmender Höhe die Atmosphärenschicht über uns dünner wird und man daher mehr UV-Strahlen abbekommt. Also bekommt man im Gebirge leichter einen Sonnenbrand. Nachdem die Ergebnisse der einzelnen Gruppen zusammengefasst wurden, erarbeitet die Klasse eine Schlussfolgerung, die jeder in sein Versuchsheft schreibt.
Abb. 2: Das Modell Erde/Atmosphäre mit einem Berg aus Knete
Zweite Schlussfolgerung
Im Gebirge bekommen wir mehr UV-Strahlen ab, da die Atmosphärenschicht über uns dünner ist. Das Risiko, einen Sonnenbrand zu bekommen, ist höher. Die Atmosphäre schützt uns teilweise vor den UV-Strahlen.
Letzte Aktualisierung: 19.9.2024
