Jahreszeiten

Projekt "Sonnenuhr"

Eratosthenes

1) An welchem Tag des Jahres geht die Sonne an deinem Wohnort am spätesten auf ? Die Antwort ist überraschend (die Erklärung schwierig).

2) An welchem Tag des Jahres geht die Sonne an deinem Wohnort am frühesten unter ? Die Antwort ist überraschend (die Erklärung schwierig).

3) Wie lange dauert der kürzeste bzw. der längste Tag an deinem Wohnort ?

4) Bestimme für deinen Wohnort die Tageslänge (Sonnenaufgang bis Sonnenuntergang) am 15. jedes Monats und stelle die Ergebnisse in einem Diagramm dar.

5) Unter welchen Kompasswinkel (in welcher Himmelsrichtung) geht an deinem Wohnort die Sonne am 21. März, am 21. Juni, am 23. September, am 21. Dezember auf bzw. unter ? Fertige Zeichnungen an.

6) Warum beginnen die Jahreszeiten nicht jedes Jahr am selben Tag ? Wie groß kann die Abweichung sein ?

7) Warum ist folgende Aussage falsch: im Sommer steht die Erde näher an der Sonne als im Winter ?

8) Welcher Ort in Deutschland hat den längsten Tag, welcher den kürzesten Tag im Jahr ?

9) Ermittle mit dem "Erde und Sonne Applet" den genauen Beginn (Tag und Uhrzeit) von Frühling, Sommer, Herbst und Winter.

10) Welche Höhe erreicht die Sonne an deinem Wohnort mittags bei Sommer- bzw. Winterbeginn ? Zeichne den Winkel.

11) Welche Höhe erreicht die Sonne am 21. Juni mittags an einem Ort mit 50° nördlicher Breite ? Kannst die diesen Höhenwert für einen beliebigen Ort (geografische Breite b) berechnen ?
Anleitung: markiere folgende Winkel: den Schiefewinkel der Ekliptik, den Höhenwinkel der Sonne über dem Horizont und den Winkel, der den Breitengrad des Ortes angibt.

12) Sonnenhöhe und Tageslänge sind für die Nutzung der Solarenergie von Bedeutung. Wieviel Stunden lang steht die Sonne an deinem Wohnort in den verschiedenen Monaten (z.B. am 15. jedes Monats) mindestens 20 Grad über dem Horizont ?

13) Warum gibt es in äquatornahen Ländern keine Sommerzeit ?

14) Orientierung nach der Uhr:
In Schulbüchern, Survival-Handbüchern usw. findet man folgende Anleitung: "Drehe das waagerechte Zifferblatt einer Uhr so, dass der Stundenzeiger in die Richtung weist, in der die Sonne zu sehen ist. Die Winkelhalbierende zwischen dem Stundenzeiger und der "12" gibt dann die Südrichtung an."

Überprüfe diese Anleitung für Stuttgart
a) am 1.7. um 10:00 Uhr (Sommerzeit) und 9:00 Uhr (Winterzeit).
b) am 1.11 um 15:00 Uhr (Winterzeit).
Bestimme mit Hilfe einer Zeichnung die Südrichtung und den Kompasswinkel der Sonne (beginnend bei Nord=0°, Ost=90° usw.). Vergleiche mit dem wahren Kompasswinkel des "Erde und Sonne" Applets.
Auf welchen Voraussetzungen beruht die Uhrmethode ?

Lösung:

Mit Sommerzeit (10 Uhr) ergibt sich für den Kompasswinkel der Sonne 150°, mit Winterzeit (9 Uhr) 135°. Das "Erde und Sonne" Applet liefert am 1.7. um 10 Uhr Sommerzeit den Kompasswinkel 103°. Die nach der Uhrmethode für Winterzeit ermittelte Südrichtung ist also um mehr als 30 Grad falsch, mit Sommerzeit sogar um fast 50 Grad ! Am 1.11. um 15:00 Uhr beträgt die Abweichung allerdings nur 1°. Trotz ihrer weiten Verbreitung ist also die Uhrmethode zur Orientierung sehr ungenau.

Siehe hierzu:

Peter Schröder: Probleme mit der Orientierung ? Sterne und Weltraum, 5/2000, Seite 378-379.

Zenkert, Arnold: Gestirns-Kompass. Die Orientierung im Gelände nach Sonne, Mond und Sternen.
Verlag Harri Deutsch, Thun und Frankfurt/M 1997, 89 S. m. 34 Abb. Beil.: Mondkompass. ISBN: 3-8171-1541-5.

15) Die Stärke der sonnenbrandwirksamen UV-Strahlung hängt hauptsächlich vom Sonnenstand ab, der sich mit der Jahreszeit und der geografischen Breite ändert. Als Vorsichtsregel gilt: "Vermeide den ungeschützten Aufenthalt im Freien, wenn dein Schatten kürzer ist als du groß bist."
Zwischen welchen Uhrzeiten ist nach dieser Regel an deinem Heimatort (z.B. am 1. Juli) Vorsicht geboten ?