KLIMA WETTERPHÄNOMENE 6-10 SACH INFORMATION

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1 SACH INFORMATION 6-10 Gewisse Wetterphänomene faszinieren die Menschen heute noch und das, obwohl sie längst erklärbar sind und wissenschaftlich messbar wurden. Ein leuchtender Regenbogen begeistert Alt und Jung gleichermaßen. Zahlreiche Märchen berichten, dass am Ende eines Regenbogen, der die Verbindung zwischen Himmel und Erde darstellt, ein Schatz verborgen sein soll. In früherer Zeit glaubte man, dass manche Götter den Regenbogen als Weg zwischen diesen beiden Welten benutzten. Regenbögen gibt es prinzipiell nur beim Vorhandensein von schwebenden Wassertröpfchen (Regenwolken) und Lichtstrahlen (Sonnen- oder Mondlicht) in der Atmosphäre. Sie bilden sich durch die Brechung des Lichts an der Grenzfläche zwischen der Luft und den in der Luft schwebenden Tröpfchen. Das gebrochene Licht wird im Inneren der Tröpfchen reflektiert, und die unterschiedlichen gebrochenen Wellengrößen leuchten in den Farben des Regenbogens. Aus komplizierten brechungstechnischen Gründen erscheint unserem Auge parallel zum Hauptregenbogen versetzt noch ein zweiter, lichtschwächerer Regenbogen, der Nebenregenbogen. Der gleiche Effekt kann auch durch Spring- oder Hochstrahlbrunnen oder durch Spritzwasser aus Wasserfällen erzielt werden. In seltenen Fällen kann bei starkem Mondlicht und Regen ein Mondregenbogen beobachtet werden. Die Spektralfarben leuchten vom Himmel: ein Phänomen, das oft nach einem Gewitter beobachtet werden kann. Aber sogar in der Nacht, bei starkem Mondlicht, kann ein Regenbogen entdeckt werden. Gewitterbildungen sind immer gekennzeichnet durch das Zusammentreffen zweier sehr labiler, unterschiedlich zusammengesetzter Luftschichten. Wenn warme, feuchte Luft bei instabilen Wetterverhältnissen aufsteigt, kondensiert zunächst der Wasserdampf. Winzige Tröpfchen werden rund um die Kondensationskerne gebildet, dabei wird latente Wärme freigesetzt, und die Luft steigt weiter auf: Eine hohe Gewitterwolke hat sich gebildet. Durch den weiteren Prozess der Erwärmung bzw. Abkühlung entstehen sogenannte geladene Konvektionszellen in der Wolke die Oberseite der Wolke nimmt eine positive, die Unterseite eine negative Ladung an. Dies passiert wahrscheinlich durch die Kollision winziger Eispartikel, wodurch eine Ladung aufgebaut wird. Die Entladung erfolgt schließlich durch den Blitz. Theorien besagen, dass die Maibäume früher als Blitzableiter fungiert haben, da die Häuser niedriger waren und somit der Maibaum der höchste Punkt einer Ortschaft war. Oft wurden die Maibäume auf Strahlungszonen oder über Grundwasser errichtet und blieben bis nach dem Sommer (und den Sommergewittern) stehen. Der Himmel färbt sich rot bei diesem Sonnenuntergang über Stift Göttweig. Auch bei Blitzen unterscheidet man verschiedene Arten. Bei diesem Linienblitz lädt der erste Blitz die Luft elektrisch auf und bahnt den Weg für den viel helleren Rückblitz. LOG NIEDERÖSTERREICH

2 SACH INFORMATION 6-10 Die Entladung ist mit starken Schallerscheinungen verbunden dem Donner. Außerdem werden Gewitter meist von kräftigen Niederschlägen bzw. starken Sturmböen begleitet. ZUSAMMENFASSUNG: Gewisse Wetterphänomene faszinieren die Menschen heute gleichermaßen wie vor Tausenden von Jahren. Heute wissen wir, dass ein Regenbogen durch eine spezielle Lichtbrechung der Sonnenstrahlen mit den Wassertröpfchen entsteht. Gewitter sind Entladungen von unterschiedlich aufgeladenen Frontsystemen der Blitz gleicht die Ladungen aus. Nord- oder Polarlichter bzw. die Fata Morgana werden indirekt zu den Wetterphänomen gezählt. Luftspiegelungen kommen nicht nur in Wüstengebieten wie auf unseren Bildern vom Death Valley in den U.S.A. und von Jordanien vor. An sehr heißen Sommertagen kann es auch auf Niederösterreichs Straßen zu Erscheinungen kommen, die aussehen als wäre die Straße überflutet. Maibäume wurden oft als Blitzableiter auf Strahlungszonen oder über Wasseradern errichtet. In unseren Breiten sind Frontgewitter die am häufigsten beobachtete Gewitterform: Sie entstehen durch Abkühlung der oberen Luftschichten infolge einbrechender Kaltluftmassen, also im Grenzbereich zweier verschiedener Luftmassen. Wärmegewitter sind eine Folge starker Überhitzung der bodennahen Luftschichten und treten in der Regel nachmittags über Land oder abends über Wasserflächen auf. Sie sind nicht begleitet durch eine nachhaltige Wetterverschlechterung. Spezialerscheinungen wie beispielsweise Kugelblitze konnten bisher zwar beobachtet, nicht aber fotografiert werden. Wetterleuchten ist der Widerschein von gewittrigen Entladungen in einer so großen Entfernung, dass der Donner nicht zu hören ist. Polarlicht und Fata Morgana können indirekt als Wetterphänomene bezeichnet werden: Das Polar- oder Nordlicht kann auf Grund magnetischer Ablenkungen der Erde nur in den polaren Regionen der Erde beobachtet werden. Höchstwahrscheinlich kommt es durch die Begegnung der sogenannten Korpuskularstrahlung (im Gegensatz zu den Wellenstrahlen ist diese eine aus bewegten Teilchen bestehende Strahlung, die besonders nach starker Sonnenfleckenbildung auftritt) der Sonne mit Atomen der oberen Atmosphäre zu den Leuchterscheinungen. Die Fata-Morgana-Erscheinungen können auf Luftspiegelungen zurückgeführt werden. LOG

3 DIDAKTISCHE UMSETZUNG 6-10 Kinder sind immer wieder von einem Regenbogen begeistert. Wir stellen Ihnen hier zwei unterschiedliche Beispiele vor, wie man das Thema im Unterricht projektorientiert aufbereiten kann. Ein einfacher Versuchsablauf beschreibt, wie ein Regenbogen erzeugt und im Klassenraum visualisiert werden kann. LERNZIELE: Das Naturphänomen Regenbogen wird mit Hilfe eines einfachen Experimentes veranschaulicht. Förderung der Motivation durch selbständiges Arbeiten. Mit einem kleinen Wetterquiz können die Informationen nochmals wiederholt werden und bleiben so besser im Gedächtnis. Nur mehr Relikte sind von diesem Baum nach einem Blitzeinschlag übrig geblieben. INFORMATIONSTEIL: Zuerst werden die unten beschriebenen Versuche einzeln oder in Kleingruppen durchgeführt. PROJEKT 1: REGENBOGEN ORT: Klassenzimmer. ZEITAUFWAND: ein oder zwei Unterrichtsstunden. MATERIALIEN: Glasschüssel, Handspiegel, Lampe. Quizsendungen sind in. Warum nicht diese Popularität ausnützen und gleichzeitig das Wissen der Kinder erweitern? UMSETZUNG: Glasschüssel mit Wasser füllen. Handspiegel in 45-Grad-Winkel in die Schüssel stellen (ein Kind hält den Spiegel). Mit einer Lampe senkrecht von oben auf den Spiegel leuchten. Versuchsaufbau auf eine weiße Wand richten. ERGEBNIS: Auf der Wand ist ein Lichtspektrum (Regenbogen) zu erkennen. HINWEIS: Manchmal ist der Regenbogen nur sehr schwer zu erkennen, die Glaswand der Schüssel kann zu stark oder die Lampe zu schwach sein. Nicht ganz einfach, dafür aber umso eindrucksvoller: der selbst gemachte Regenbogen im Klassenzimmer. LOG NIEDERÖSTERREICH

4 DIDAKTISCHE UMSETZUNG 6-10 PROJEKT 2: STATISCH ABHEBEN ORT: Klassenzimmer. ZEITAUFWAND: ca. zehn Minuten. MATERIALIEN: Luftballons. Wer hat den längeren Atem? UMSETZUNG: Eine Gewitterwolke besitzt oben eine starke positive und unten eine starke negative Ladung. Die Luft dazwischen fungiert als Isolator, sodass kein Strom fließt. Diesen Effekt nennt man statische Elektrizität. Diese statische Elektrizität kann leicht mit einem Ballon erzeugt werden: Einen Luftballon aufblasen. Damit heftig über die Haare oder die Kleidung reiben. Nun den Ballon auf das Haar oder die Kleidung legen. Gleich werden diesen Kindern aus der Volksschule Gerasdorf die Haare zu Berge stehen. ERGEBNIS: Die Haare stellen sich auf. Was geschieht mit dem Ballon? LOG NIEDERÖSTERREICH

5 ARBEITSBLATT 6-10 RICHTIG ODER FALSCH? Dies ist ein kleines Wetterquiz. Versuche, die Fragen richtig zu lösen (auf der Rückseite des Arbeitsblattes findest du die richtigen Antworten). Frage 1: Ein Regenbogen ist nur dann zu sehen, wenn gleichzeitig die Sonne und Regenwolken am Himmel stehen. Frage 2: Jeder Blitz schlägt auf der Erde irgendwo ein. Frage 3: Gewitter entstehen dann, wenn warme und kalte Luft aufeinander treffen. Frage 4: Ein Regenbogen kann auch als Brücke verwendet werden. Frage 5: Wenn man in der Natur von einem Gewitter überrascht wird, dann sollte man am besten Schutz unter einem Felsvorsprung oder notfalls im Wald suchen. Man soll sich niemals unter einzeln stehende Bäume stellen. Frage 6: Wasser leitet elektrischen Strom. Wenn ein Gewitter aufzieht, sollte man daher nie baden weder im Teich, noch im Swimmingpool, noch im Meer. Frage 7: Wenn das Mondlicht sehr hell ist, dann kann es in Kombination mit Regenwolken auch einen Mondregenbogen geben. LOG NIEDERÖSTERREICH

6 ARBEITSBLATT 6-10 Lösung zu Frage 1: Ja, das stimmt. Die Sonnenstrahlen spiegeln sich in den Wassertröpfchen der Gewitterwolken. Unsere Augen sehen so die Farbenvielfalt des Regenbogens. Lösung zu Frage 2: Nein, das stimmt nicht. Es gibt auch Blitze zwischen Wolken. Übrigens gibt es auch Kugelblitze, auch sie schlagen nicht im Boden ein. Lösung zu Frage 3: Ja, das stimmt. Das passiert durch den Unterschied in den Wetterfronten. Lösung zu Frage 4: Nein, das stimmt nicht. Kennst du ein Märchen, in dem der Regenbogen eine Brücke ist? Lösung zu Frage 5: Ja, das stimmt. Einzelbäume werden oft durch Blitze getroffen und fallen dadurch um. Lösung zu Frage 6: Stimmt, wenn du in der Ferne ein Gewittergrollen hörst, dann solltest du schnell aus dem Wasser gehen. Lösung zu Frage 7: Ja, bei Vollmond ist das möglich. Aber man wird ihn nur dann sehen, wenn man weit weg von der nächsten Stadt wohnt denn das Licht der Stadt überdeckt den Regenbogen. LOG NIEDERÖSTERREICH