GER_C1.0801R. Polarlichter. Learning Unit: "Interacting with nature" Reading & Writing Level C1 GER_C1.0801R.

Transkript

1 Polarlichter Learning Unit: "Interacting with nature" Reading & Writing Level C1 1

2 Polarlichter Leitfaden Inhalt Polarlichter zählen wohl zu den beeindruckensten Naturphänomen unserer Erde. Erfahrt, wie und wann sie entstehen und für welche Regionen sie typisch sind. Lernergebnisse 1. Lest einen komplexen Text zum Thema Polarlichter. 2. Lernt wichtige Wörter rund um das Thema Licht, Physik und Meteorologie 3. Testet euer Textverständnis mit Hilfe der anschließenden Fragen 2

3 Übungen Sprechen Polarlichter Sammelt Ideen! 1) Was ist ein Polarlicht? 2) Wo kann man es wohl am ehesten bestaunen? 3) Wie kommt es wohl zustande? 3

4 Lesen Was sind Polarlichter? Das Polarlicht (als Nordlicht am Nordpol wissenschaftlich Aurora borealis, als Südlicht am Südpol Aurora australis) ist eine Leuchterscheinung (genauer ein Elektrometeor), die beim Auftreffen geladener Teilchen des Sonnenwindes auf die Erdatmosphäre in den Polargebieten der Erde hervorgerufen wird. Polarlichter sind meistens in zwei etwa 3 bis 6 Breitengrade umfassenden Bändern zu sehen, die üblicherweise ab ca. 66,5 nördlicher Breite bzw. südlicher Breite auftreten (die genaue Lage variiert allerdings in Abhängigkeit von Jahreszeit und Stärke der Sonnenaktivität); direkt an den Polen sind sie selten. 4

5 Polarlichter entstehen, wenn elektrisch geladene Teilchen der Magnetosphäre, hauptsächlich Elektronen, aber auch Protonen, in den oberen Schichten der Erdatmosphäre auf einige schwere Ionen (Sauerstoff und Stickstoff) treffen und Prozesse auslösen, die zu geänderten Elektronenkonfigurationen führen. Bei der nach kurzer Zeit wieder erfolgenden Abregung wird Licht ausgesandt (Fluoreszenz). Polarlichter treten hauptsächlich in den Polarregionen auf, denn die Sonnenwindteilchen, ein elektrisch geladenes Plasma mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von ca. 500 bis 833 km/s (bis zu km/h) und einer Dichte von ca Teilchen pro m³ in Erdnähe, werden vom Magnetfeld der Erde zu den magnetischen Polen gelenkt. 5

6 Die Teilchenbewegung erfolgt letztlich in Richtung der Feldlinien. Am magnetischen Pol verläuft das Magnetfeld senkrecht zur Erdoberfläche, und die Teilchen können in die Erdatmosphäre eintreten. Das Plasma benötigt bis zum Eintreffen bei einem Erde- Sonne-Abstand von rund 150 Millionen Kilometern zwei bis vier Tage. Polarlichter kommen sowohl in nördlichen Breiten vor (Nordlichter, auch Aurora borealis) als auch auf der Südhalbkugel (Südlichter, auch Aurora australis). Auch auf anderen Planeten des Sonnensystems werden diese Erscheinungen beobachtet. Voraussetzung hierfür ist, dass der Planet ein eigenes Magnetfeld und eine Atmosphäre besitzt. 6

7 Die Häufigkeit der Polarlichterscheinungen in mittleren Breiten (Mitteleuropa) hängt von der Sonnenaktivität ab. Die Sonne durchläuft einen Aktivitätszyklus (Sonnenfleckenzyklus), der vom Anfang (solares Minimum) über die Mitte (solares Maximum) bis zum Ende (erneutes Minimum) im Durchschnitt elf Jahre dauert. Mit diesem Zyklus schwankt auch die Häufigkeit von Polarlichtern. Insbesondere während des Aktivitätsmaximums (auch Solarmax, zuletzt 2011/2012) finden starke Eruptionen auf der Sonne besonders häufig statt. Die dabei ausgeschleuderten großen koronalen Massenauswürfe sind für Polarlichter in Mitteleuropa essentiell. 7

8 In frühen und späten Phasen des Sonnenzyklus, nahe am solaren Minimum, treten viel weniger dieser Eruptionen auf und somit gibt es auch eine deutlich geringere Wahrscheinlichkeit für Polarlichter. Dennoch können auch im abfallenden und ansteigenden Sonnenzyklus starke Ereignisse beobachtet werden. So wurden unter anderem im Herbst 2003 Polarlichter in Griechenland und auch auf den Kanarischen Inseln gesehen. Im Mittel können während der Phase des Solarmax im deutschsprachigen Raum etwa dieser Leuchterscheinungen pro Jahr beobachtet werden, im Allgemeinen am Nordhimmel. Nur bei besonders starkem Sonnenwind können sie auch in südlicher Richtung auftreten. 8

9 Durch erdgebundene, visuelle Sonnenbeobachtung können Polarlichter kurzfristig vorhergesagt werden. Besser gelingt dies aber durch das Hinzuziehen von frei verfügbaren Daten der diversen Weltraummissionen von ESA und NASA zur Erforschung der Sonne und des Sonnenwindes. Da der Sonnenwind 2 4 Tage von der Sonne bis zur Erde benötigt, kann also in diesem Zeitabstand nach einer starken Sonneneruption mit Polarlichtern gerechnet werden. 9

10 Die statistische Ableitung, dass Polarlichter hauptsächlich im Herbst/frühen Winter (von Ende Oktober bis Mitte Dezember), sowie im späten Winter/Frühjahr (von Ende Februar bis Anfang April) auftreten, ist nicht absolut gesichert. Hier stehen zwar die Magnetfelder von Erde und Sonne besonders günstig zueinander, aber dieser Effekt ist aufgrund der geringen Neigung der Erdbahn gegen die Ekliptik eher zu vernachlässigen. Wahrscheinlicher ist es, dass besonders in den kältesten Winternächten die Beobachtungen aufgrund des Wetters sehr rar sind. Ähnliches gilt für die fehlenden Sommerbeobachtungen, denn zu dieser Jahreszeit herrscht im Norden die Mitternachtssonne und macht Polarlichtsichtungen praktisch unmöglich. 10

11 Vokabeln 1) hervorrufen 2) die Leucht-erscheinung 3) der Breitengrad 4) das Band 5) allerdings 11) lenken 12) die Voraussetzung 13) die Eruption 14) ausschleudern 15) essentiell 6) der Sauerstoff 7) der Stickstoff 8) auslösen 9) aussenden 10) die Abregung 11

12 Vokabeln nördliche Breite südliche Breite erdgebundene Sonnenbeobachtung etw. kurzfristig vorhersagen rechnen mit die statistische Ableitung die Mitternachtssonne 12

13 Übungen Schreiben Richtig oder Falsch? Polarlichter treten vor allem direkt an den Polen auf. a) Richtig b) Falsch Bei der Entstehung spielen sowohl Protonen als auch Elektronen eine Rolle. a) Richtig b) Falsch Man vermutet, dass es Polarlichter nur auf der Erde gibt. a) Richtig b) Falsch 13

14 Übungen Schreiben Richtig oder Falsch? Selbst in Südeuropa kann man manchmal Polarlichter sehen. a) Richtig b) Falsch Man kann Polarlichter nicht vorhersagen. a) Richtig b) Falsch Nur im April und Oktober kann man Polarlichter beobachten. a) Richtig b) Falsch 14

15 Übungen Schreiben Ergänze den Text! Das Polarlicht ist eine..., die entsteht, wenn... aufeinander treffen. Elektronen und Protonen der Magnetosphäre stoßen auf... und... und verändern die... Darauf folgt eine..., bei der Licht... Polarlichter sind in den Polarregionen zu..., weil die Sonnenwindteilchen zu den magnetischen... gelenkt werden. Auf der Nordhalbkugel heißen die Polarlichter......, auf der Südhalbkugel -... Voraussetzung für diese Leuchterscheinung für einen Planeten sind... und

16 Übungen Schreiben Ergänze den Text! Die Häufigkeit der Polarlichter in Mitteleuropa hängt davon ab, Ausschlaggebend für die Polarlichter auf der Erde sind. Polarlichter können durch... nur kurzfristig vorhergesagt werden. Genauere Vorhersage ermöglichen Nach einer starken Sonneneruption braucht..... und nach diesem Zeitabstand können Polarlichter erwartet werden. Statistisch kommen Polarlichter vorwiegend.... oder.vor, was aber aus vielen Gründen nicht absolut gesichert ist. Dies könnte daran liegen, dass..... im Unterschied zur Mitternachtssonne im nördlichen Sommer. 16

17 Zusammenfassung Polarlichter 1. Ideensammlung Du hast Vermutungen angestellt und über dein Vorwissen gesprochen. 2. Leseverständnis Du hast einen komplexen Text zum Thema Polarlichter gelesen 3. Testverständnis Mit Hilfe der anschließenden Fragen konntest du dein Textverständnis überprüfen 17

18 Hausaufgaben Die folgenden Übungen könnt ihr nach der Stunde bearbeiten und beispielsweise in einer Privatstunde besprechen. Sie sollen dabei helfen, das Gelernte zu vertiefen. Viel Erfolg! 18

19 Hausaufgaben Lesen Polarlichter: Einfluss auf technische Einrichtungen Die energiereichen, elektrisch geladenen Teilchen des Sonnenwindes, die für die Entstehung von Polarlichtern verantwortlich sind, erzeugen elektromagnetische Felder, die schädigende Auswirkungen auf elektronische Einrichtungen ausüben können. Gefährdet sind insbesondere Satelliten sowie Flugzeuge. Zur Sicherheit wird daher zu Zeiten erhöhter Polarlichtaktivität im Flugverkehr in geringerer Höhe geflogen oder es werden Flugrouten gewählt, die abseits der Polarregionen liegen. 19

20 Hausaufgaben Zudem kann es in Stromnetzen durch Induktionen zu Spannungsschwankungen kommen. So wurde beispielsweise der Stromausfall in Kanada im Jahre 1989 auf einen starken Sonnenwind zurückgeführt. Während des Auftretens von Polarlichtern werden durch Teilreflexion auch Funkwellen oberhalb des Kurzwellenbereiches an den ionisierten Bereichen der Atmosphäre (Ionosphäre) reflektiert. 20

21 Hausaufgaben Funkamateure nutzen diesen Effekt im Amateurfunkdienst, um die Reichweite ihrer Signale zu erhöhen. Da aber die reflektierten Signale in den Sender- und Empfängergeräten den Funkverkehr stören, werden die Verbindungen oft in der Betriebsart Morsetelegrafie (CW, A1A) aufgebaut. 21

22 Weitere Vokabeln Hier ist Platz für weitere Vokabeln 22

23 Hausaufgaben Schreiben Schreibe eine Zusammenfassung Schreibe eine Zusammenfassung des Texts Polarlichter: Einfluss auf technische Einrichtungen. Hast du schon mal von einer Beeinträchtigung von Satelliten oder Stromnetzen durch Polarlichter gehört? Ist dies in deinem Heimatland eine Bedrohung? 23

24 Hausaufgaben Schreiben Schreibe einen Kommentar Äußere deine Meinung: Warum werden Polarlichter oft als Hintergrund für viele Science-Fiction-Romane und Filme benutzt? Welche Wirkung haben sie? 24

25 Thank you We would like to thank the following sources for their content Text Polarlicht, Stand 11. September 2014 um 08:16 Uhr, Creative Commons license Images Shutterstock ID Shutterstock ID Shutterstock ID (1) Shutterstock ID Shutterstock ID Shutterstock ID Shutterstock Shutterstock ID (2) 25

26 Thank you for choosing to learn with 26