Informationsblatt 19: Scheinbare Bewegung der Sonne

Publikation:	26.3.2009
Herkunft:	La main à la pâte, Paris

Aus den Lehrplänen

Erschwernisse durch den gängigen Sprachgebrauch oder auch den der Wissenschaftssprache

Wenn man sagt, die Sonne "geht auf" und "geht unter", dann entspricht das einer anthropomorphen Vorstellung von der Sonne.

In der Umgangssprache bezeichnet das Wort "Tag" den Wochentag, die Zeit­dauer von 24 Stunden, die Zeit, in der es "Tag ist" (und nicht Nacht) und es bedeutet, dass es hell ist (taghell). Im astronomischen Zusammenhang ent­spricht ein Tag der Zeitdauer zwischen zwei aufeinander folgenden Kulmina­tionen der Sonne an einem gegebenen Ort. Diese Zeit variiert etwas im Lauf des Jahres, im Mittel beträgt sie 24 Stunden. Die Zeitspanne, in der die Sonne über dem Horizont steht, praktisch also die Zeit in der es "Tag ist", bezeichnet man als Tagesdauer.

In der Umgangssprache bezeichnet das Wort "Höhe" eine Länge. Dagegen be­zeichnet die "Höhe" der Sonne (oder eines anderen Gestirns) im astronomi­schen Sprachgebrauch den Winkel, den die Richtung, in der man zu einem ge­ge­benen Zeitpunkt die Sonne beobachtet, mit der Horizontalen bildet. So kommt es zu Ausdrücken wie "die Sonne steht hoch (oder tief) am Himmel", wobei "hoch" und "tief" nicht Längen, sondern Winkel bezeichnen. Wenn man nicht aufpasst, assoziieren die Schüler fälschlicherweise "hoch" mit "entfernt" und "tief" mit "nah".

Wenn die Bewegung der Sonne am Himmel als scheinbar bezeichnet wird, heißt das nicht, dass es sich um eine Illusion handelt. Es ist auch absolut nicht falsch, wenn man Redewendungen verwendet wie "die Bewegung der Sonne in Bezug auf den Horizont".

Erschwernisse aufgrund von vorgefassten Meinungen der Schüler

Die jüngsten Schüler (und die Vorschüler) stellen sich die Sonne als Lebewesen vor, das handelt, sich bewegt und willentlich Licht aussendet. In der Lern­stufe 3 meinen zahlreiche Schüler, dass die Tage im Sommer länger seien und im Winter kürzer (sie unterscheiden Tag und Helligkeitsdauer nicht).

Ein paar Klippen, an denen Beobachtung und Experiment scheitern könnten

Die Beschäftigung mit der scheinbaren Bewegung der Sonne setzt eine ge­wisse Vertrautheit mit den Himmelsrichtungen und ihrer Bestimmung mit dem Kompass voraus. Ebenso das nötigste Wissen zu Licht und Schatten. Die Untersuchung steht in engem Zusammenhang mit der Zeitbestimmung an einer Sonnenuhr.

Vorsicht:
Man sollte die Sonne nur durch spezielle Sonnenfinsternis-Brillen anschauen oder durch Schweißergläser der Filterstufe 14. Siehe auch die Warnung in der Unterrichtseinheit "Beobachtung einer Sonnenfinsternis".

Kenntnisse

Tag für Tag können die Bewohner der Erde beobachten, wie die Sonne im Osten aufgeht, im Himmel aufsteigt, über dem Süden (auf der nördlichen Halb­kugel) kulminiert (den höchsten Punkt über dem Horizont erreicht), wieder absteigt und im Westen untergeht (dies gilt nicht für die Polargegenden). In Europa läuft die Sonne für einen Beobachter, der sich ihr zuwendet, von links nach rechts.

Die scheinbare Bahn der Sonne am Himmel ändert sich mit den Jahreszeiten. In europäischen Breiten ist sie zur Wintersonnenwende am kürzesten (die Son­ne geht dann praktisch im Südosten auf und im Südwesten unter) und zur Sommersonnenwende am längsten (die Sonne geht dann praktisch im Nord­osten auf und im Nordwesten unter). Nur zu den Tagundnachtgleichen (Äqui­nok­tien) im Frühling und im Herbst geht die Sonne genau im Osten auf und im Westen unter (bei vollkommen horizontalem Horizont).

Wenn die Sonne lange scheint und hoch im Himmel kulminiert, wärmt sie den Boden stärker auf: Das ist die warme Jahreszeit. Umgekehrt befinden wir uns in der kalten Jahreszeit, wenn die Tage kurz sind und die Sonne ziemlich tief steht. Die Dauer, in der es hell ist, ändert sich im Lauf des Jahres. In den ge­mäßigten Gegenden ist sie am kürzesten zur Wintersonnenwende und am längs­ten zur Sommersonnenwende. Zur Zeit der Äquinoktien sind die Tage (ge­messen vom Auf- bis zum Untergang der Sonne über einem fiktiven, vollkom­men ebenen Horizont) 12 Stunden lang. Ebenso die Nächte. Daher der Aus­druck "Tagundnachtgleiche".

Die Daten der Sonnenwenden und der Tagundnachtgleichen ändern sich leicht von einem Jahr zum anderen. Auf der nördlichen Halbkugel liegen sie um den 21. September (Herbsttagundnachtgleiche), den 21. Dezember (Winter­sonnenwende), den 21. März (Frühlingstagundnachtgleiche) und den 21. Juni (Sommersonnenwende).

Mehr zum Thema

Eratosthenes (im 3. Jahrhundert vor unserer Zeit) berechnete aus der Mes­sung der Sonnenhöhe zur Mittagszeit an verschiedenen Punkten auf ein und demselben Längengrad zum ersten Mal den Erdradius.

Einsatz der Kenntnisse in anderen Zusammenhängen, verwandte Begriffe

Die Untersuchung zur scheinbaren Bewegung der Sonne sollte in Verbindung mit derjenigen zu den Himmelsrichtungen durchgeführt werden (siehe Infor­mationsblatt 18: "Himmelsrichtungen und Kompass") und mit derjenigen zur Entstehung von Schatten (siehe Informationsblatt 17: "Licht und Schatten"). Die Schüler lernen sich wenigstens ungefähr zu orientieren: Zur Mittagszeit gibt die Richtung zur Sonne den Süden an.

Der Gnomon, ein in den Boden gesteckter Stab, ist der Vorläufer der Son­nen­uhr. Er ist (im Schulhof) ein wertvolles Instrument zur Untersuchung der scheinbaren Sonnenbewegung.

Als die Menschen sesshaft wurden und für die rechtzeitige Aussaat voraus­sagen mussten, wann die Jahreszeiten wiederkehren, brauchten sie einen ge­naueren Kalender. Mehrere, immer noch gebräuchliche Kalender beziehen sich auf den Mondzyklus. Der gesetzliche Kalender beruht auf der scheinbaren Be­we­gung der Sonne, auf ihrem Gang im Lauf des Jahres. Auch die gebräuchli­chen Zeiteinheiten leiten sich von der scheinbaren Bewegung der Sonne ab (Tag, Jahr).

Letzte Aktualisierung: 29.11.2023