THEMA Wie entsteht Regen, Schnee, Hagel, Eisregen? Warum ist Schnee weiß und Eis durchsichtig? Warum stürzen im Winter die Dächer ein?

Transkript

1 Kathrin Thaler 1 ZIELE Die Schüler sollen über die Entstehung einzelner Niederschlagsarten bescheid wissen und erklären können, wie sie entstehen. Sie sollen erkennen, dass es unterschiedlich Bedingung geben muss, damit die verschiedenen Niederschlagsarten entstehen. THEMA Wie entsteht Regen, Schnee, Hagel, Eisregen? Warum ist Schnee weiß und Eis durchsichtig? Warum stürzen im Winter die Dächer ein? ELEMENTARE GRUNDIDEEN Wasser aus den Seen verdampft, Wasserdampf steigt auf und nach oben wird es immer kälter, er kondensiert und wenn die Luft/Wolken Wasser nicht mehr halten kann beginnt es zu regnen. Wenn es kalt genug ist gefriert der Regen beim Fallen= Eisregen. Damit es hagelt müssen Tröpfchen von Winden immer in höhere Lagen gebracht werden, wo sie gefrieren, fallen herunter, werden wieder hinauftransportiert, wiederholt sich und wenn sie zu schwer werden fallen sie zu Boden. Schnee weiß, wegen Lichtreflexion. Dächer stürzen ein, da Poren des Schnees sich beim Liegen mit Wasser füllen, Schnee schwerer, gefriert, schmilzt wieder= Verdichtung des Schnees SACHSTRUKTUR - UNTERRICHTSIDEEN Regen, Schnee, Hagel, Eisregen sind Niederschlagsarten, die auf unserer Erde vorkommen. Sie entstehen unter bestimmten Bedingungen. SCHÜLERPERSPEKTIVEN Die Schüler kennen die verschiedenen Niederschlagsarten und wissen vielleicht ungefähr wie sie entstehen. Wahrscheinlich weiß dies jedoch keiner genau. VERLAUFSSKIZZE Inhalt/Phase Methoden/Medien Kommentar 1) Einstieg mit einer Frage 2) Einführung mit Erklärung der Entstehung der verschiedenen Niederschlagsarten 3) Arbeitsblatt 4) kleines Lexikon wird ausgeteilt Bilder auf dem Arbeitsblatt und evtl. im Lexikon Zielüberprüfung: Arbeitsblatt

2 Kathrin Thaler 2 Schnee, Regen, Hagel Neben Regen und Schnee gibt es auch noch andere Arten von Niederschlag, diese sind zum Beispiel Eiskörner und Hagel Regen ist die häufigste Form des Niederschlags, in den meisten Gebieten auf der Erde. Aber wie entsteht eigentlich der Regen? Ihr wisst glaube ich alle, wenn ihr euch heiß duscht, entsteht Wasserdampf. Wenn ihr euch danach das Badezimmerfenster ansieht, dann haben sich auf der Scheibe Tropfen gebildet, da die Scheibe viel kälter ist und sich der Dampf wieder zu Wasser entwickelt, das heißt es ist kondensiert. Und genauso funktioniert das auch mit dem Regen. Das Wasser aus Flüssen, Seen und Meeren verdampft. Der Wasserdampf steigt auf. Je höher er steigt, desto mehr kühlt er ab. Denn je höher man kommt, desto kälter wird die Luft. Beim Abkühlen gibt der Wasserdampf Tröpfchen an die Luft ab. Er kondensiert also. Dabei bilden sich Wolken. Und wenn in den Wolken sehr viele Tropfen sind, und sie zu schwer werden, fallen sie runter. Es fängt an zu regnen. Wolken sind also eine Ansammlung von winzigen Wasser- oder Eisteilchen, die so leicht sind, dass sie in der Luft schweben. Der Grund für die Verdunstung und die Kondensation ist der, dass Luft nicht immer gleich viel Wasser speichern kann. Je wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf - also gasförmiges Wasser - kann sie speichern, und desto höher ist die mögliche Luftfeuchtigkeit. Sinkt die Temperatur der Luft, kann sie nicht mehr so viel Feuchtigkeit speichern. Also kann sie den Wasserdampf nicht mehr halten und es beginnt zu regnen. Regentropfen können eine Größe zwischen 0,5 und 6mm Durchmesser haben. Unter 0,5 mm spricht man von Nieselregen und bei 6mm von Platzregen Wenn die Luft kalt genug ist, können die Regentropfen beim Hinunterfallen gefrieren und es einstehen Eiskörner. Eiskörner sind mehr oder minder durchsichtige Eiskügelchen. Sie sind rund mit einem Durchmesser kleiner als 5 mm. Sie entstehen bei Temperaturen um 0 Grad Celcius. Wenn Eiskörner vom Himmel fallen, spricht man von Eisregen. Hagelkörner hingegen bilden sich in Gewitterwolken aus Wassertröpfchen, welche in tiefen Wolkenschichten kondensieren und dann durch Aufwinde in höhere und kältere Luftschichten transportiert werden, wo sie dann gefrieren. Sie fallen wieder nach unten und nehmen weiteres Wasser auf, danach werden sie durch die Winde wieder hoch transportiert und dieses Spiel wiederholt sich einige Male, bis die Hagelkörner dann zu schwer werden und zu Boden fallen. Das heißt Hagelkörner bestehen aus mehreren Eisschichten, da sie bei jedes mal neues Wasser aufnehmen, das dann wieder gefriert. Hagelkörner können bis zu 10cm groß werden und können bei uns auf der Erde erheblichen Schaden verursachen. Bleibt nun noch die Entstehung von Schnee zu klären. In einer Wolke entstehen bei ausreichender Kälte Eiskristalle, die zu fallen beginnen. Diese Eiskristalle entstehen aus feinen Wassertröpfchen, die in der Wolke gefrieren. In tiefereren Wolkenschichten lagern sich weitere Kristalle an, so dass die Schneeflocken wachsen. Welche Form die Kristalle haben und wie sie wachsen, hängt vor allem von der Temperatur der Wolkenschicht ab, aber auch von anderen Faktoren, wie z.b. Feuchtigkeit, die die Eiskristalle weiter wachsen lässt.

3 Kathrin Thaler 3 Man unterscheidet als Grundformen Nadeln, Dendriten = sternförmige Kristalle, Plättchen und Säulen. Bei niedrigen Temperaturen entstehen vor allem "Plättchen", während höhere Temperaturen die Bildung von sternförmigen Strukturen fördern. Da die Flocke Wolkenschichten mit unterschiedlichen Temperaturen durchfällt, mischen sich diese Grundformen und jede Schneeflocke bekommt ihre einzigartige, ganz individuelle Form. Keine Schneeflocke ist genau gleich wie eine andere. Schnee kann man auch nach seiner Feuchtigkeit unterscheiden. Pulverschnee ist ein sehr trockener Schnee, man kann aus ihm keine Schnebälle formen, da er auch unter Zusammendrücken nicht hält. Feuchtschnee klebt unter Druck zusammen und eignet sich daher besonders für Schneebälle und Schneemänner, es lässt sich jedoch kein Wasser herauspressen. Nassschnee ist sehr schwer und nass, er klebt ebenfalls zusammen und man kann Wasser herauspressen. Faulschnee ist ein Gemisch aus Wasser und größeren Schneebrocken, die nicht mehr gut zusammenhalten (Schneematsch). Warum bringt Schnee Dächer zum Einstürzen? Liegt der Schnee erst einmal am Boden, so beginnt er sich sofort zu verändern. Denn die Eiskristalle haben das Bestreben, eine Form mit möglichst kleiner Oberfläche einzunehmen. Dabei verschwinden langsam die feinen Verästelungen der Schneeflocken, Spitzen und Vertiefungen gleichen sich aus. Dadurch nimmt das Volumen des Schnees ab, somit also seine Dichte zu. Je höher die Temperatur, desto schneller verläuft diese Veränderung. Bei Temperaturen um null Grad Celsius spielen Schmelzvorgänge eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung des Schnees. Die Poren im Schnee füllen sich dabei mit Wasser und machen den Schnee noch schwerer. Friert das Wasser dann bei sinkenden Temperaturen wieder, so verharscht der Schnee: Es bildet sich eine feste Kruste an der Oberfläche. Wiederholte Tauund Schmelzvorgänge sorgen für eine stetige Verdichtung des Schnees. Mehrjähriger Altschnee ("Firn") kann so Dichten von bis zu 800 Kilogramm pro Kubikmeter erreichen. Warum ist Eis eigentlich durchsichtig und Schnee weiß? Schnee ist nichts anderes als gefrorenes Wasser und deshalb eigentlich durchsichtig. Die weiße Pracht kommt erst durch die Reflexion von Licht zustande. Schneeflocken bestehen aus vielen Eiskristallen. In ihrem Inneren sind kleine Luftbläschen (bis zu 95%) eingeschlossen. Durch die Luft wirken die Eiskristalle nun wie geschliffene Prismen. Das gesamte Lichtspektrum wird reflektiert. Deshalb erscheint der Schnee weiß. Die Luft bewirkt auch die geringe Dichte der Flocken und den hohen Luftwiderstand und damit für die langsamen Fallgeschwindigkeiten des Schnees. Dass die eingeschlossene Luft für die weiße Farbe des Schnees verantwortlich ist, sieht man deutlich beim Vergleich mit Eiszapfen. Diese wachsen langsam an, indem Wassertropfen nach und nach den Zapfen entlang laufen und festfrieren. Dabei wird keine Luft eingeschlossen: Der Eiszapfen ist glasklar.

4 Kathrin Thaler 4 Arbeitsblatt Schnee, Regen, Hagel Hagelkörner Eiskorn (Eisregen) 1. Aufgabe: Erklär mit eigenen Worten den Unterschied zwischen der Entstehung eines Hagelkorns und eines Eiskorns. 2. Aufgabe: Welche Arten von Schnee gibt es? Grundformen des Schnees Dendriten sind sternartige Kristalle

5 Kathrin Thaler 5 Aufgabe 3: Wieso ist der Schnee weiß? Erkläre deine Behauptung. Auf dem Bild seht ihr, wenn man eine Schneeflocke im Dunklen fotografiert ist sie durchsichtig, wie Eis. Aufgabe 4: Nenne eine Art von Niederschlag, die nicht in den Wolken entsteht. Aufgabe 5: Wie muss sich die Luft verändern, damit es regnet? Aufgabe 6: Erkläre mit eigenen Worten, wieso keine Schneeflocke der anderen gleicht.

6 Kathrin Thaler 6 Kleines Lexikon Eiskörner Eiskörner sind mehr oder weniger durchsichtige Eiskügelchen. Ihr Durchmesser ist kleiner als 5 mm. Sie entstehen bei Temperaturen um 0 Grad Celsius. Eisregen Eisregen ist eine Art von Niederschlag. Wenn die Luft kalt genug ist, können Regentropfen beim Hinunterfallen gefrieren und es entstehen Eiskörner. Wenn Eiskörner vom Himmel fallen, spricht man von Eisregen. Faulschnee Faulschnee ist ein Gemisch aus Wasser und größeren Schneebrocken, die nicht mehr gut zusammenhalten (Schneematsch). Feuchtschnee Feuchtschnee klebt unter Druck zusammen und eignet sich daher besonders für Schneebälle und Schneemänner, es lässt sich jedoch kein Wasser herauspressen. Hagel Wenn Hagelkörner zu schwer werden und aus dem Himmel zu Boden fallen, spricht man von Hagel. Hagel ist eine Art von Niederschlag. Hagelkörner Hagelkörner bilden sich aus Gewitterwolken aus Wassertröpfchen, die in tieferen Wolkenschichten kondensieren und dann durch Aufwinde in höhere, kältere Luftschichten transportiert werden. Dort gefrieren sie dann und fallen wieder herunter, wo sie weiteres Wasser aufnehmen. Danach werden sie von den Winden wieder hoch transportiert und das dazugekommene Wasser gefriert wieder. Hagelkörner bestehen also aus mehreren Eisschichten. Dieses Spiel wiederholt sich einige Male, bis die Hagelkörner zu schwer werden und zu Boden fallen. Hagelkörner können bis zu 10 cm groß werden. Nassschnee Nassschnee ist sehr schwer und nass, er klebt ebenfalls zusammen und man kann Wasser herauspressen.

7 Kathrin Thaler 7 Nieselregen Nieselregen besteht aus kleinen Tröpfchen, deren Durchmesser kleiner als 5 mm ist. Platzregen Bei dem Platzregen erreichen die Regentropfen einen Durchmesser von 6mm. Pulverschnee Pulverschnee ist ein sehr trockener Schnee, man kann aus ihm keine Schneebälle formen, da er auch unter Zusammendrücken nicht hält. Regen Das Wasser aus Flüssen, Seen und Meeren verdampft. Der Wasserdampf steigt auf. Je höher er steigt, desto mehr kühlt er ab, da in der Höhe der Luftdruck niedriger ist und er sich daher ausdehnt. Beim Abkühlen bildet der Wasserdampf Tröpfchen, er kondensiert also. Dabei bilden sich Wolken. Und wenn in den Wolken sehr viele Tropfen sind, und sie zu schwer werden, fallen sie runter. Es fängt an zu regnen. Der Grund für die Verdunstung und die Kondensation ist der, dass Luft nicht immer gleich viel Wasser speichern kann. Je wärmer die Luft, desto mehr Wasserdampf - also gasförmiges Wasser - kann sie speichern, und desto höher ist die mögliche Luftfeuchtigkeit. Sinkt die Temperatur der Luft, kann sie nicht mehr so viel Feuchtigkeit speichern. Also kann sie den Wasserdampf nicht mehr halten und es beginnt zu regnen. Schnee In einer Wolke entstehen bei ausreichender Kälte Eiskristalle, die zu fallen beginnen. Diese Eiskristalle entstehen aus feinen Wassertröpfchen, die in der Wolke gefrieren. In tieferen Wolkenschichten lagern sich weitere Kristalle an, so dass die Schneeflocken wachsen. Welche Form die Kristalle haben und wie sie wachsen, hängt vor allem von der Temperatur der Wolkenschicht ab, aber auch von anderen Faktoren, wie z.b. Feuchtigkeit, die die Eiskristalle weiter wachsen lässt. Man unterscheidet als Grundformen Nadeln, Dendriten = sternförmige Kristalle, Plättchen und Säulen. Bei niedrigen Temperaturen entstehen vor allem "Plättchen", während höhere Temperaturen die Bildung von sternförmigen Strukturen fördern. Da die Flocke Wolkenschichten mit unterschiedlichen Temperaturen durchfällt, mischen sich diese Grundformen und jede Schneeflocke bekommt ihre einzigartige, ganz individuelle Form. Keine Schneeflocke ist genau gleich wie eine andere. Schneeflocke Eine Schneeflocke ist nichts anderes als gefrorenes Wasser und deshalb eigentlich durchsichtig. Die weiße Pracht kommt erst durch die Reflexion von Licht an unzähligen Flocken zustande. Schneeflocken bestehen aus vielen Eiskristallen. In ihrem Inneren sind kleine Luftbläschen (bis zu 95%) eingeschlossen. Durch die Luft wirken die Eiskristalle nun wie geschliffene Prismen. Das gesamte Lichtspektrum wird reflektiert. Deshalb erscheint der Schnee weiß. Die Luft bewirkt auch die geringe Dichte der Flocken und den hohen Luftwiderstand und damit die langsamen Fallgeschwindigkeiten des Schnees.