Die Luft, in der sich die Wolken bilden, muss kühler sein als der nach oben transportierte

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1 SACH INFORMATION Definitionsgemäß sind Wolken sichtbare, in der Luft schwebende Ansammlungen von Kondensationsprodukten des Wasserdampfes, das heißt von sehr kleinen Wassertröpfchen, Eiskristallen oder beiden zusammen. Für die Kondensation das heißt für die Umwandlung des gasförmigen Wasserdampfes in flüssige Wassertröpfchen sind in der Regel zwei Voraussetzungen notwendig: Die Luft, in der sich die Wolken bilden, muss kühler sein als der nach oben transportierte Wasserdampf. Sogenannte Kondensationskerne müssen in der Luft vorhanden sein dabei handelt es sich um winzige Feststoffe wie Staubkörnchen, Ruße oder Salzkörnchen, die durch Wind oder vulkanische Tätigkeit in die Atmosphäre gelangt sind. Der Wasserdampf kondensiert an diesen Kernen. Je größer das Teilchen ist, das diese Kondensation herbeiführt, desto größer ist auch das entstehende Tröpfchen. Haufenschichtwolken oder Stratocumulus-Wolken sehen bedrohlich aus. Die Zahl der Kondensationskerne pro Liter Luft wird unterschiedlich angegeben im Durchschnitt gibt es über dem Meer pro Liter Luft eine Million Kondensationskerne, über dem Land fünf bis sechsmal so viele. Erst vor kurzem hat man herausgefunden, dass die sogenannte kosmische Hintergrundstrahlung (eine Strahlung, die sich seit der Entstehung des Weltalls durch den Kosmos bewegt und bei Eintritt in die Erdatmosphäre größtenteils durch diese reflektiert wird) bei der Vermehrung dieser Teilchen eine Rolle spielt.trifft nämlich die Strahlung auf ein Teilchen, so wird dieses in Hunderte neue Teilchen gespalten, und die Kondensation (und somit die Wolkenbildung) wird verstärkt. Je nach Jahreszeit und herrschender Temperatur bilden sich unterschiedliche Wolkenformen aus. Durch Beobachtung dieser Formen kann man auf den Zustand der Atmosphäre schließen: Beispielsweise weisen Quell- oder Haufen-Wolken (wissenschaftlich Cumulus-Wolken) auf starke vertikale Bewegung der Luftmassen hin ein Gewitter kündigt sich an. Schicht- oder Stratus-Wolken leiten hingegen das langsame Aufgleiten von feuchtwarmer Luft über kalte Luft ein. Die Horizontalausdehnung übertrifft bei weitem die Vertikalausdehnung. Die in unseren gemäßigten Breiten am häufigsten vorkommende Form sind die Haufenschicht- oder Stratocumulus-Wolken. Diese Zwischenform entsteht dadurch, dass horizontale bzw. vertikale Bewegungsvorgänge gleichzeitig in unterschiedlicher Stärke auftreten; somit nähert sich die Wolke einmal der Cumulus-Form um sich kurzfristig wieder mehr der Stratus-Form anzunähern usw. Ein mächtiger Cumulus voller Regen. Der englische Wetterforscher Luke Howard klassifizierte Ende des 19. Jahrhunderts die einzelnen Wolkentypen, die in einem internationalen Wolkenatlas zusammengefasst wurden. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

2 SACH INFORMATION Die Klassifikation der Wolken kann auch anhand ihrer Zusammensetzung (Wasser-, Eis- oder Mischwolken) oder ihrer Höhenlage erfolgen: In letzterem Fall unterscheidet man grob zwischen den hohen Wolken ZUSAMMENFASSUNG: Neben den Cumulus- und Stratus-Wolken gibt es eine Reihe von Zwischenformen und Einteilungen im Reich der Wolken. Wolken bilden sich meist in höheren Luftschichten durch die Kondensation von Wasser und durch das Vorhandensein mikroskopisch kleiner Kondensationskerne. Sogar ohne Geräte können im Unterricht die Strukturen und Formen der Wolken analysiert werden. Schon bald werden die Strukturen erfasst, außerdem kann man der Fantasie bei dem Vergleich der Wolken freien Lauf lassen. Manchmal erscheinen Wolken farbig. Diese wunderschönen Effekte werden durch die Beugung des Sonnenlichts in den unterkühlten Wassertröpfchen erzeugt. Die Farben hängen sowohl von der Tröpfchengröße innerhalb der Wolken, als auch vom Stand der Sonne und der Wolke sowie dem Standort des Beobachters ab. (Cirren, m), den mittelhohen Wolken (Alto, m), den tiefen Wolken (auch Nebel, m) und den sich vertikal erstreckenden Wolken, wobei die Höhengrenzen hierbei fließend sind. Wissenschaftlich bedeutend ist beispielsweise derzeit vor allem die Messung des prozentuellen Bedeckungsgrades der Wolken am Himmel. Durch eine diesbezügliche Veränderung während der letzten Jahrzehnte ist man auf neue Ursachen der Klimaerwärmung auf der Erde gestoßen. Der Bedeckungsgrad kann geschätzt (über eine Quadranteneinteilung) oder mit einem sogenannten Wolkenspiegel ausgerechnet werden. Auch die genaue Zugrichtung und Zuggeschwindigkeit der Wolken kann so erfasst werden. Die Höhe kann über Pilotballone, weiters durch den Einsatz moderner Techniken wie Wolkenscheinwerfer oder Radargeräte oder einfach gemeinsam mit den SchülerInnen geschätzt werden.

3 DIDAKTISCHE UMSETZUNG Das Arbeitsblatt gibt den SchülerInnen einen ersten Einstieg in das Thema Wolken/Wolkenbildung. Innerhalb einer Unterrichtstunde kann auf diese Weise der Themenkreis besprochen werden. An einem bedeckten Tag empfiehlt es sich, hinauszugehen und sich Gedanken über das Aussehen und die Form der Wolken zu machen: Wie schnell ziehen die Wolken? Wieviel des Himmels ist mit Wolken bedeckt? Welche Wolken erkennen wir? Wie entstehen Flugzeugkondensstreifen? Ein Experiment zur Wolkenerzeugung im Klassenraum wird in der Folge erklärt. Bei diesem Experiment kann durch einen Trick die Warm- und Kaltluftverteilung der Luft nachgebaut werden. Die Kinder lassen ihre Wolken in einem Glas sichtbar werden. LERNZIELE: Durch genaues Beobachten der Wolken und des Wetters in der Natur wird die Wahrnehmung geschärft. Verstehen des Vorgangs rund um die Bildung von Wolken durch Versuche und Experimente. Eine solche Wolkenformation bekommt man selten zu Gesicht. Trotzdem ist diese Aufnahme aus Österreich nicht nachbearbeitet worden. INFORMATIONSTEIL VERSUCH 1: BEOBACHTUNG DER Der/die LehrerIn geht mit den Kindern im Freien noch einmal die Ursache der Wolkenbildung durch und veranschaulicht die Bildung von Wasser anhand eines kleinen Handspiegels (Anhauchen: Wasser kondensiert, weil der Spiegel kühler ist als die umgebende Luft). Die Kinder können ihre Beobachtungen im Arbeitsblatt einzeichnen. Die Kinder werden dann zur Beobachtung folgender Parameter ermuntert: Cumulus- oder Stratus-Wolken (siehe auch Arbeitsblatt), einfache Schäfchenwolken, Einschätzung der Wolkenbedeckung des Himmels. Wie schnell ziehen die Wolken? Wie viel Wasser ist in den Wolken schon gespeichert sind sie noch ganz weiß oder schon grauer (also schwerer mit mehr Wasser gefüllt)? Welche Formen erkennt ihr in den Wolken? ORT: Schulgarten, eine nahe Wiese oder ein guter Beobachtungsturm. ZEITAUFWAND: eine, höchstens zwei Schulstunden bei längerem Hinweg. MATERIALIEN: Fernglas, beiliegendes Arbeitsblatt, Schreibzeug. Mit Hilfe des Arbeitsblattes können Wolkenerscheinungen dokumentiert werden. Aber auch ein Fotoapparat hilft bei einem Schulprojekt. Wer ist bereit, in der Freizeit verschiedenste Wolkenformationen zu fotografieren? Wolken können nicht nur im Freien entstehen, auch im Klassenzimmer geht das relativ einfach. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

4 DIDAKTISCHE UMSETZUNG VERSUCH 2: ERZEUGUNG IN DER KLASSE Luft, die abkühlt, bewirkt, dass Wasserdampf kondensiert. Kommt warme, feuchte Luft in Kontakt mit einer kalten Oberfläche, wird die Luft abgekühlt. Somit entsteht eine kleine Hilfswolke. Am einfachsten lässt sich das Wolkenexperiment im Winter, wenn draußen Schnee liegt, durchführen. Ein wenig Eis wird in eine Metallschale gegeben, damit die Schale richtig kalt wird (Eiswürfel oder Schalen ins Gefrierfach stellen). In ein Glas wird ca. 25mm warmes Wasser geschüttet. Die Metallschale wird auf das Glas gestellt. Oben bildet sich nun eine Wolke, weil das warme Wasser verdunstet und oben wieder kondensiert. ORT: Klassenzimmer. ZEITAUFWAND: eine knappe Schulstunde (gut in Verbindung mit Versuch 1). MATERIALIEN: Metallschalen, großes Glas, Eis und warmes Wasser. KOSTEN: geringe Kosten für die Metallschalen. Wenn Sie mit den Kindern hinausgehen um die Wolken zu beobachten, dann achten Sie darauf, dass sich jedes Kind schon vorher mit dem Thema am Arbeitsblatt auseinandergesetzt hat! Die Beobachtung wird so spannender und informativer. ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

5 ARBEITSBLATT WOLLEN HOCH HINAUS Manche Wolken wollen besonders hoch hinaus bis in eine Höhe von Metern. Man nennt sie dann einfach hohe Wolken oder Cirren m Stratus-Wolken (Schicht-Wolken) treten meist als eine Einheit auf wie ein Wolkenband. Sie kündigen eine längere Wetterverschlechterung an m Cumulus-Wolken (Haufen-Wolken) weisen auf Gewitter hin, sie sind dunkel und nach oben gerichtet! Fallschirmspringer und Flugzeuge können durch Wolken hindurch fliegen, weil sie voller Luft sind! 3.000m Was erkennst du in einer Wolke, wenn du zum Himmel schaust? Welche Figuren hast du schon entdeckt. Zeichne deine Wolke auf! ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

6 ARBEITSBLATT DREI TREFFEN SICH AM HIMMEL: Jede Wolke zeigt ein bestimmtes Wetter an. Kannst du dir vorstellen, was sich die Wolken gegenseitig über ihr Wetter erzählen? Verwende dabei folgende Wörter bei der richtigen Wolke: starker Regen, leicht bewölkt, Blitz und Donner, leichter Regen = Nieseln, Regen für die Felder, Sonne und Wolken. Ich bin eine lange schlanke Schlechtwetterwolke. Meistens bedecke ich den ganzen Himmel. Wenn die Menschen mich sehen, dann denken sie an Ich bin die dicke, hohe Gewitterwolke. Wenn ich auftauche dann, Ich bin eine kleine Schönwetterwolke. Die Menschen denken an ÖKO LOG NIEDERÖSTERREICH

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