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Homepage > Aktivitäten > Astronomie > Himmel, Erde, Universum > Eratosthenes > Projektphase 2 > Anfertigen und benutzen

Gnomone anfertigen und benutzen

Publikation: 26.10.2007
Lernstufe: 3
Dauer: Etwas Zeit für eine Vorbesprechung und die anschließende Bastelarbeit im Klassenraum; 5 oder 6 kurze Zeiteinheiten an einem sonnigen Tag, um die Schatten nachzuzeichnen und auszumessen; die Messungen sollten in einem sonnenbeschienenen (nach Süden gelegenen) Raum oder an einer sonnigen Stelle im Freien durchgeführt werden; etwas Zeit für den Meinungsaustausch und die Diskussion.
Material: Für die Klasse:
  • mitgebrachte Gegenstände für die Anfertigung der Gnomone, d.h. "Miniaturobelisken" (einer pro Gruppe von 3-5 Kindern), die auf Holzplatten befestigt werden;
  • entsprechende Werkzeuge; einige bereits zu Hause angefertigte Gnomone;
  • ein Kompass und ein Blatt Pauspapier pro Gruppe
Herkunft: La main à la pâte, Paris. Originalversion: www.fondation-lamap.org/eratos

Vorbemerkung

Während die meisten Kinder diverse Sachen mitbringen, die als Stab bzw. ebene Unterlage verwendbar sind, kommen manche stolz mit einem fertigen Gnomon in die Schule. (Nebenbei gesagt: Sie sollten Ihre Schüler/innen dazu ermutigen, sich auch für zu Hause einen Gnomon anzufertigen, damit sie am Wochenende und in den Ferien nachmachen können, was sie in der Schule getan haben. Ihre Familien können so an diesem Abenteuer teilhaben.)

Bau der Gnomone

Vorbesprechung

Die Schüler/innen werden in Gruppen eingeteilt und stimmen sich darüber ab, welche der mitgebrachten Gegenstände am geeignetsten sind, um einen oder zwei Gnomone anzufertigen. (Möglicherweise beschließen Sie auch, dass jede/r Schüler/in einen eigenen Gnomon baut, doch sollte man dabei bedenken, wie viel Raum man braucht, um dreißig nicht gerade kleine Platten in der Sonne aufzustellen). Manche Gruppen entscheiden sich dazu, einen Stock in eine Styroporplatte zu stecken oder einen großen Nietnagel auf eine Sperrholzplatte zu kleben, andere befestigen einfach mit Hilfe eines Rings aus Klebepaste einen Bleistift (von dem sie vorher die Spitze entfernt haben ... oder auch nicht) oder ein Stück Rohr auf Pappkarton, usw.

Diejenigen, denen bewusst ist, dass zum einen die Schatten im Spätherbst sehr lang sind und zum anderen ihre Umrisse "zum Ende hin" immer verschwommener werden, nehmen einen ziemlich kurzen, d.h. höchstens 10 cm langen Gnomon, damit die Platte nicht zuviel Raum einnimmt. Wenn sie keine genügend große Platte nehmen und/oder nicht daran denken, den Gnomon an einem der Ränder der Platte zu befestigen, kann es passieren, dass der Schatten nicht ganz auf die Platte passt (in unseren Breiten erreichen die Schatten zur Zeit der Wintersonnenwende am örtlichen Sonnenmittag, wenn sie also am kleinsten sind, mehr als die zweieinhalbfache Länge der eigentlichen Gegenstände).

Schriftliche Aufzeichnungen

Jede/r Schüler/in beschreibt in seinem Versuchsheft die Vorrichtung, die seine Gruppe (oder er/sie selbst) gebaut hat und notiert die Maße des Stabs und der Platte; er/sie vermerkt auch, was zur Auswahl dieses oder jenes Materials geführt hat und warum er/sie oder die Gruppe sich gerade für diese bestimmten Maße entschieden hat. Wurde mit Absicht ein Stab mit einer flachen oder abgerundeten Spitze genommen, anstelle einer spitzen?

Aufstellung der Gnomone

Ideal wäre es, wenn man für die Aufstellung der Gnomone einen nach Süden gelegenen Raum mit genügend Platz in Fensternähe hätte, damit man alle Gnomone "in der Sonne" unterbringen könnte. (In dieser Jahreszeit und während des ganzen Winters fällt in den hiesigen Breiten in nach Süden gelegene Räumen genügend Sonne.)

Doch egal, ob drinnen oder im Freien, als erstes müssen jetzt alle Gnomone ausgerichtet werden, denn selbst diejenigen, die an Ort und Stelle bleiben können, laufen Gefahr, verschoben zu werden. Jede Gruppe testet ihr Ausrichtverfahren, indem sie ihren Gnomon verrückt und dann versucht, ihn wieder in die richtige Lage zu bringen. Ein Bogen Pauspapier, auf den später die Schattenumrisse übertragen werden, wird provisorisch auf der Unterlage befestigt. Der Norden wird durch einen Pfeil gekennzeichnet.

Planung der Messungen und Nachzeichnen der Schattenumrisse

Man einigt sich darauf, die Schatten ungefähr zu den gleichen Zeiten zu vermessen wie bei den letzten Messungen. Um die Ergebnisse später miteinander vergleichen zu können, wird ein/e Schüler/in – mit einer Uhr in der Hand – beauftragt, das Signal für den Beginn der Messungen zu geben. Möglicherweise schlagen einige Schüler/innen vor, festzustellen, was zwischen 12 Uhr und der folgenden Messung geschieht: Sie verschieben dann die (weniger interessante) Messung um "Punkt 12" auf später und versuchen den Zeitpunkt zu erwischen, bei dem der Schatten genau nach Norden ausgerichtet ist.

An einem weiteren Sonnentag führen die Schüler/innen weitere Messungen durch, wobei sie innerhalb der Gruppen ihre Rollen tauschen (wer schaut auf die Uhr, wer zeichnet den Schatten nach, wer misst aus, wer notiert das Ganze?). Vielleicht stoßen sie hier und da auf Schwierigkeiten: über die Unterlage hinausragende Schatten (weil der Stab zu lang oder an der falschen Stelle befestigt wurde), Schwierigkeiten bei der präzisen Markierung der Schattenachse (weil der Stab zu breit oder zu ungleichmäßig ist), zu ungenaue Messung (weil der Stab noch zu spitz ist)...

Gegenüberstellung der Ergebnisse

Wenn die Schüler/innen die durchgepausten Ergebnisse übereinanderlegen, sehen sie natürlich, dass die höchsten Gnomone die längsten Schatten geworfen haben. Sie stellen fest, dass aus den diversen "Fächern" im großen und ganzen zu erkennen ist, dass die Schatten sich in gleicher Weise gedreht haben. Sie sehen aber auch ein, dass größere Abweichungen die genaue Ausrichtung mancher Schatten in Frage stellen, vor allem die Ausrichtung des Schattens zum Sonnenmittag (der der Nordrichtung am nächsten kommt).

Sie diskutieren dieses Problem und gelangen zu der Einsicht, dass sich die Ergebnisse leichter vergleichen ließen, wenn alle Gnomone gleich wären. Und wenn Sie sie fragen, ob sie der Meinung seien, dass sie mit gleichen Gnomonen und mit der nötigen Sorgfalt identische Ergebnisse erzielen würden, werden sie dies sicher einhellig bejahen. Nehmen Sie sie beim Wort!

Letzte Aktualisierung: 6.7.2013

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